Konkurencinga XXI amžiaus vertikali vėjo turbina - ką rodo naujausi tyrimai, įdomiausi pritaikymo būdai ir kokie pažangūs sprendimai tokias jėgaines padaro dar geresnėmis  (1)

Vertikalios ašies vėjo jėgainės nuo seno buvo paplitusios Azijoje nei Europoje. Horizontalios ašies vėjo jėgainės Europoje buvo skirtos vandeniui pompuoti, grūdams malti ir kai kuriems mechanizmus sukti. Šiai dienai vėjo energija pakinkome elektros energijai gaminti pramoniniu būdų, bet pamirštame žemuosius atmosferos sluoksnius, kur vėjas nėra toks pastovus (laminarinis). Kaip teigia „E energija“ vadovas Gediminas Uloza, horizontalios ašies vėjo jėgainės labiau tinka dideliems vėjo elektrinių parkams, kurie statomi atvirose ir vėjuotose vietovėse, tačiau jų negalėtume efektyviai naudoti miesto aplinkoje, kur vėjo greitis nepastovus, o vėjo kryptis dažnai kinta.

Įsibėgėjus rudeniui įsivyrauja niūrūs vėjuoti orai, dažniausiai atviruose vietovėse pučia besikeičiančios krypties gūsingas vėjas, kuris ženkliai mažina vėjo jėgainės našumą. Peršasi išvada, kad galime išnaudoti vertikalios ašies vėjo jėgaines.

Tačiau buvęs Lietuvos energetikos instituto Atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorijos vedėjas V. Katinas teigia, kad vertikalios ašies nedidelės vėjo jėgainės, nors paprastos konstrukcijos, turi gana daug trūkumų, kadangi jos yra lėtaeigės, didelių gabaritų, mažai panaudoja vėjo srauto kinetinę energiją, praeinančią per užimamą erdvėje besisukančių sparnų plotą (vėjaračiai panaudoja apie 18% vėjo srauto kinetinės energijos) ir, kad atliekami jų darbo ir konstrukcinių elementų tobulinimo detalūs tyrimai JAV, Vokietijoje, Kanadoje ir kitose šalyse.

Atlikti tyrimai parodė, kad jų našumas taip pat stipriai nukenčia dėl turbulencijos ne tik dėl mažo vėjo srauto kinetinės energijos panaudojimo.

Atmetus Savonius tipo vertikalios ašies vėjo jėgaines, kurių našumas yra apgailėtinai žemas, patirtis teigia, kad tiek horizontalios ašies, tiek Darrieus tipo vertikalios ašies vėjo jėgainių veikimo principai remiasi aerodinaminiais dėsniais ir sparnuotės konstrukcija. Esant turbulentiniams oro srautams aerodinamika yra labai silpna. Jeigu įrengsime vertikalios ašies vėjo jėgainę ant žemo bokšto arba ant pastato stogo, iš jos neturėsime jokios naudos.

Vadinasi, norint padidinti vėjo turbinų produktyvumą, esant sunkioms vėjo sąlygoms, būtina atmesti jų efektyvumo priklausomybę nuo vėjo krypties.

Bendrovės „ELSIS TS“ ilgametė patirtis parodė, kad kombinuotos saulės – vėjo (horizontalios ašies) jėgainės ne visada užtikrina pakankamą kiekį elektros energijos, tai ypač aktualu žiemos metu, kai dėl pastovaus debesuotumo, sniego ar lijundrų, tradicinių saulės – vėjo jėgainių naudojimas tampa neefektyvus.

Atsižvelgusi į šią praktiką, bendrovė 2011 metais pradėjo naudoti pažangią sistemą, kurioje reikiamas elektros energijos kiekis generuojamas ypač didelio efektyvumo naujos kartos inžinieriaus Risto Joutsiniemi turbininėmis vėjo jėgainėmis, dirbančiomis kartu su saulės moduliais.

 

Aplankius bandymo poligoną ir įvertinus 7 metų testavimo rezultatus „Windrotor-Bolotov“ (windrotor-bolotov.com) turbina lyginant su kitomis turbinomis elektros energijos gamyboje buvo absoliutus lyderis. Gautais rezultatais nustebo ir pats profesorius Sergej Bolotov.

O „ELSIS TS“ generalinis direktorius D. Imbrasas sako, kad surinkti elektros energijos gamybos duomenys, bet kokiomis oro sąlygomis ir bet kuriuo paros metu parodė turbininės jėgainės galimybes, pilnai ir nenutrūkstamai patenkinti planuotus arba reikalaujamus elektros energijos poreikius.

Inovatyvi sistema leidžia sutaupyti didžiules išlaidas, reikalingas aprūpinant elektros energija nutolusius ir dėl tos priežasties dažnai sunkiai pasiekiamus objektus, pabrėžia „ELSIS TS“ generalinis direktorius D. Imbrasas.

Su tokiais gamintojais kaip Ropatec ar Windside jų gaminamomis turbinomis esame gerai susipažinę ir vertiname jų pasiekimus vėjo energetikoje.

Progresui (technologijoms) veržiantis dideliu greičiu į mūsų gyvenimą vėjo jėgainių gamintojai taip pat nestovi vietoje, o bando spręsti visiems gerai žinomas problemas. Kanados kompanija Tesnic bandė sukurti dviejų turbinų kombinaciją, apjungiant Darrieus ir Teslos turbinas. Modelis veikė nepriekaištingai ir buvo tikimasi, kad išspręstos visos kamuojančios problemos. Pagaminus turbiną didesnių matmenų gauti rezultatai subliuško lyg muilo burbulas. Bendradarbiaujant su Andre de Rosa bandymai buvo tęsiami kitoje kompanijoje Balanced Wind ir analizuojama ne tik Darrieus, bet ir Gorlovo turbinos panaudojimo galimybės urbanizuotoje teritorijoje.

Deja tikėtini rezultatai nuvylė, kai tik turbinos matmenys viršydavo modelio matmenis.  Abiejų turbinų veikimo principai remiasi aerodinaminiais dėsniais ir sparnuotės konstrukcija. Dėl finansavimo projektas buvo sustabdytas.

 

Sukaupta patirtis leido įgyvendinti  įmonėje UAB Ntechnologijos kombinuotos turbinos projektą. Dėl sudėtingos technologijos turbinai pagaminti teko projektą sustabdyti.

Tačiau tą magišką energijos šaltinį „vėją“ vis dėl to pakinkėme. Manau pats laikas šią turbiną pristatyti visuomenei ir išvesti į dienos šviesą. Tai unikalus technologinis sprendimas, leidžiantis  vėjo kinetinę energiją versti į mechaninę 39-42% ir mechaninę versti į elektrinę 90–94% naudingumu. Turbina sukurta naudojant trijų dinaminių komponentų sistemą, t. y. dinaminė generatoriaus, kontrolerio ir turbinos struktūra.

Modulinė konstrukcija leidžia sumontuoti bet kokią reikalingą galią, atsižvelgiant į vėjo specifiką montavimo vietoje. Tobulėjančios technologijos leidžia elektros energiją iš vėjo išgauti vis efektyviau. Tai reiškia, kad su kitomis energijos rūšimis sėkmingai konkuruojame ne tik švarumu, bet ir kaina.

Didžiuojamės sukūrę ir sėkmingai įgyvendinę išskirtinius atsinaujinančios energijos sprendimus įvairioms kritinėms ir nekritinėms energetikos reikmėms. Daugiau nei 26 metai „Windrotor-Bolotov“ (windrotor-bolotov.com) yra  inovatyvių vėjo turbinų ir hibridinių integruotų energetinių sistemų plataus spektro autonominių vartotojų maitinimo pajėgumų kūrėja ir gamintoja. Vėjo turbina gali dirbti, esant ekstremalioms temperatūroms nuo -50 C iki +50 C, taip pat esant ekstremalioms vėjo sąlygoms, gūsiams ir apledėjimui. WRTB turbinos darbas pasiteisino esant vėjo greičiui nuo 3 iki 50 m / s.

Išradimas yra patentuotas 2001 metais.

Unikalūs Windrotor-Bolotov sprendimai leidžia išnaudoti auksinę (magišką) vėjo energiją telekomunikacijų bokštuose, švyturiuose, laivuose, ant daugiabučių namų stogų, A++ klasės energinio naudingumo namams statyti, didelių vėjo jėgainių parkuose kaip papildomą vėjo energetinę generaciją išnaudojant turbolentinį oro judėjimą, suteikiant visišką autonomiją.

 

Pagrindinė WRTB (WRTB wind turbine) turbinos konstrukcijos koncepcija yra paprastas integravimas, kaip pavyzdžiui tiesiai į telekomunikacijų bokšto konstrukciją. Šis sprendimas idealiai tinka patikimam elektros energijos tiekimui negyvenamose vietovėse, kur nėra infrastruktūros.

WRTB turbina išbandyta laiko ir įvairaus atmosferinio poveikio nuo tada, kai 1998 m. buvo sumontuota ir pradėta eksploatuoti.

Sekantis unikalus sprendimas yra apsaugoti vamzdynus nuo korozijos t. y. naftotiekiams, dujotiekiams ar kitai po žeme sumontuotai įrangai, kuriai reikalinga katodinė apsauga, kuri žymiai prailgina įrangos tarnavimo laiką. Kadangi vamzdžiai klojami ne tik atvirose vietose, smėlyje, agresyvioje aplinkoje - skirtingos cheminės sudėties dirvožemyje, bet ir įvairios sudėties vandenyje, pelkėtose vietose. Nors vamzdžiai tiekiami su gamyklos izoliacija, kuri apsaugo metalą nuo aplinkos poveikio juos vis tiek veikia korozija.

Tam yra įrengiamos palei pagrindinius ir paskirstymo vamzdynus katodinės apsaugos stotys, kurios yra maitinamos WRTB, kadangi jos yra nutolusios nuo pagrindinių elektros linijų.

WRTB technologija veikianti VAVJ sėkmingai išbandyta Pietų Korėjos aeronautikos institute KARI parodė, kad yra viena efektyviausių energijos gamybos sistemų, turinčią neribotą rotoriaus darbą visų krypčių vėjų srautuose, įskaitant štorminius. Ne tik išbandyta, bet ir įtraukta į „Įnovatyvių vėjo turbinų“ leidinį, kuriame atiduodama duoklė naujoviškų vėjo turbinų išradėjams, verslininkams, tyrėjams ir įmonėms, kurios savo pastangomis numatė, suprojektavo ir sukonstravo vėjo energijos įrenginių modelius ir prototipus, kaip paversti vėjo energiją tinkama energija.

Ir nesvarbu kokioje atokioje vietovėje mes gyvename, turime galimybę pasinaudoti saugios, tylios vėjo jėgainės vėjo energija. O savęs izoliacijos sąlygomis gerai yra turėti patikimą nepriklausomą elektros energijos šaltinį, bet kokiomis oro sąlygomis užtikrinantį ryšio įrenginių autonominį veikimą.

 

WRTB technologijos pritaikymas urbanizuotoje aplinkoje parodė teigiamą patirtį. Vėjo jėgainė užtikrino urbanizuotoje aplinkoje saugumą, efektyvumą ir draugiškumą aplinkai.

Vertikalios ašies vėjo jėgainę turinčią WRTB technologiją galima charakterizuoti pagal šiuos parametrus:

  • Turbina turi du laisvai kintančius konstrukcinius parametrus – diametras ir aukštis, kurie leidžia sumontuoti kompaktiškus įvairaus galingumo įrenginius;
  • Montuojama iš atskirų modulių, kas leidžia nustatyti tinkamiausias dinamines ir energines daugiamodulinės vėjo turbinos charakteristikas;
  • Neteršia kraštovaizdžio;
  • Nėra akustinės taršos;
  • Mažos eksploatacinės išlaidos;
  • Aukštas efektyvumas turbulentinio ir uraganinio vėjo srautuose;
  • Ilgaamžės.

Kadangi ateityje debesuotumas tik didės, o vėjuotumas tik dažnės tikimasi, kad kitų šalių patirtis mažosios vėjo energetikos srityje bus pastebėtas Lietuvoje. Bet, kol nebus sukurtas valstybės požiūris į mažąją vėjo energetikos sritį ir nebus gaunami užsakymai, vėjo jėgainių plėtra bus vangi. Nors nacionaliniame energetikos ir klimato srities veiksmų (NEKS) plane numatyti tikslai yra: užtikrinti spartų perėjimą prie atsinaujinančios energijos, investicijos į energinį efektyvumą ir žaliąją transformaciją skirtinguose ekonomikos sektoriuose.

Tikėkimės, kad šiame sektoriuje atsiras ir mažajai vėjo energetikai vietos.

„Europos Sąjunga kaip niekada anksčiau teikia didžiulį prioritetą Žaliojo kurso plėtrai, tai reiškia ir papildomą finansavimą, ir papildomus projektus energetikos sektoriuje. Lietuva tam yra gerai pasirengusi, nusibrėžusi aiškias kryptis reformoms ir turi jau ilgalaikį įdirbį atsinaujinančios energetikos srityje. Tad esame pasirengę lėšas investuoti tikslingai bei žengti dar toliau plėtojant klimatui neutralias technologijas“, – sako energetikos ministras Žygimantas Vaičiūnas. 

 

Yra numatyta pasiekti, kad atsinaujinančių išteklių dalis energetikoje 2030 m. siektų 45 proc., o 2050 m. – 80 proc. Planuojama, kad net 90 proc. centralizuoto šilumos tiekimo energijos 2030 m. bus pagaminta iš AEI, o iki 2050 m. visa ši energija bus iš AEI.

Numatyta ženkliai padidinti AEI dalį transporto sektoriuje, iki 2030 m. ji sudarys 15 proc., o 2050 m. – 50 proc. Ir šiame sektoriuje turime unikalių sprendimų išnaudojant vėjo energija urbanizuotose ir atvirose vietovėse. Pasinaudojus šio sprendimo unikalumu elektromobilių pakrovimo stotelėmis galime aprūpinti nutolusias ir dėl tos priežasties dažnai sunkiai pasiekiamas vietoves.

Taip pat planuojama, kad AEI dalis galutiniame elektros suvartojimo balanse 2030 m. sudarys 45 proc., o 2050 m. – 100 proc.

Tai konkurencinga XXI amžiaus vėjo jėgainė, kuri visiškai išnaudoja auksinį (magišką) vėją moderniai technologinei pažangai pasiekti, turinti 20 - metę istoriją. Esame atviri konstruktyviam bendradarbiavimui.

Autoriai: Saulius Tamokaitis, Sergej Bolotov

Šaltiniai:




Aut. teisės: www.technologijos.lt
Autoriai: Saulius Tamokaitis

(14)
(8)
(6)

Komentarai (1)

Visi šio ciklo įrašai