Vėjo energetikos ateitis: vertikalios ašies vėjo jėgainės pagaliau sulaukė savo dienos (Foto)  (3)

Energetikos rinka yra bene didžiausia pasaulyje - čia yra daugybė galimybių tapti ekologiškesniais išnaudojant visų krypčių ir galios vėjo energiją.


Standartinė vėjo turbina yra sudaryta iš trijų menčių, dar vadinama horizontalios ašies vėjo turbina (HAVT) ir laikoma vėjo energijos technologijų ateitimi tiek sausumoje, tiek jūroje.

Skirtumas yra tas, kad tradicinių propelerinių vėjo turbinų mentys yra aukštai nuo žemės paviršiaus ir  sukasi aplink horizontalią ašį, kuri yra lygiagreti žemei, o vertikalios ašies vėjo turbinos sukasi aplink vertikalią ašį, kuri yra statmena žemės paviršiui.

Akivaizdu, kad vėjo energetikos sistemą galima pagerinti ne tik išnaudojant aukštai, bet ir žemai esančio vėjo energiją.

Vėjo turbinų Windrotor-Bolotov WRTB išradėjas akademikas Albertas Bolotovas 1993 m. yra pasakęs, kad: „Vėjo energija priklauso visiems, o ateitis - energetinė nepriklausomybė“.

Laikotarpyje nuo 2001 iki 2021 m. sūnus, profesorius Sergejus Bolotovas patobulino WRTB vėjo turbinas panaudojęs trijų dinaminių komponentų sistemą, t. y. dinaminė generatoriaus, kontrolerio ir turbinos struktūrą.

2001 m. užregistravus Eurazijos patentą Nr. 003784, kuriame pateikta ne tik turbinos konstrukcija bei veikimo principas, bet ir grupinio (nuoseklaus) turbinų išdėstymo schemos. O 2007 m. užregistruotas patentas Nr. 2352809 naudojant bendrą pavardę šio unikalaus techninio sprendimo Windrotor – Bolotov WRTB, kuris padėjo naują pagrindą tolimesniems veiklos planams.

2021 m. Anglijos Oksfordo Brookso universiteto mokslininkai atlikę daugiau nei 11 500 valandų kompiuterinio modeliavimo tyrimą paskelbė, kad tradicinės propelerinės vėjo turbinos (HAVT) galėtų veikti efektyviau jas pakeičiant kompaktiškesnėmis vertikalios ašies vėjo turbinomis (VAVT).

 

 

Kaip Oksfordo Brookso universiteto mokslininkai teigia, kad vertikalios ašies vėjo jėgainės pagaliau sulaukė savo laiko ir šiuolaikinę energetikos sistemą sudarytą iš tradicinių propelerinių vėjo turbinų ateityje bus galima pakeisti arba papildyti kompaktiškesnėmis ir efektyvesnėmis vertikaliosios ašies vėjo turbinomis.

Šis Oksfordo Brookso universiteto tyrimas parodė, kad vertikalios ašies turbinų konstrukcija yra daug efektyvesnė už tradicines horizontalios ašies turbinas dideliuose vėjo jėgainių parkuose.

Be to, tyrimas atskleidė, kad vertikalios ašies vėjo turbinos montuojamos grupėmis (nuosekliai) gali padidinti viena kitos našumą iki 15%.

Atlikti Windrotor-Bolotov kompanijos turbinų moksliniai eksperimentiniai tyrimai į kuriuos per 20 metų investuota daugiau kaip 17000000 $ ir daugiau kaip 175200 valandų, pašalinus vėjo krypties kitimo įtaką jų efektyviam veikimui parodė, kad kiekvienas gautas galios kilovatas iš WRTB, esant mažam ir vidutiniam vėjo greičiui bei įvertinus grupinį (nuoseklų) WRTB turbinų išdėstymą viena kitos atžvilgiu, našumas padidėja nuo 20 iki 30%.

Oxfordo Brookeso atliktas tyrimas patvirtina Windrotor-Bolotov kompanijos mokslininkų ir inžinierių pastangas, kuriant vertikalios ašies vėjo jėgaines.

Skaitomiausi Naujausi

 

Viena didžiausių ir seniausių problemų, susijusių su horizontalios ašies vėjo turbinomis, kaip teigia Oksfordo Brookso universiteto mokslininkai yra tai, kai statoma daug turbinų - sausumoje ar jūroje viena už kitos nuosekliai (grupėmis) sumažina vėjo išteklius vienos turbinos kitai ir taip sukuria nepageidaujama turbulencija.

JAV Kalifornijos technologijų instituto, sutrumpintai dar vadinamo „CalTech“, mokslininkų atlikto tyrimo su šešiomis skirtingų konfigūracijų VAVJ parodė, kad keturių turbinų skersmens tarpai tarp šių įrenginių pašalina bet kokius aerodinaminius trukdžius. Tuo tarpu aerodinaminiams trukdžiams tarp HAVJ visiškai pašalinti esą reikia 20 jėgainių sparnuotės skersmens tarpų, taigi apie 1,5 - 2 km tarp kiekvienos jėgainės.

Viena Danijos kompanija gaminanti elektros energiją pramoniniu būdu išdėstydama vėjo turbinas nuosekliai patyrė didžiulius nuostolius, neįvertinusi turbulencijos daromos žalos elektros energijos gamybai iš atsinaujinančių energijos šaltinių. 

Nors šiuolaikinės vėjo turbinos yra vienas efektyviausių būdų gaminti žaliąją energija, bet jos turi tą vieną pagrindinį trūkumą: ir tyrimas ir praktika rodo, kad vėjo srautui praėjus pro priekinę turbiną sekančiai turbinai pasroviui bus sukurta turbulencija. Turbulencija neigiamai veikia sekančių vėjo turbinų ne tik našumą, bet ir jų konstrukciją.

Kitaip tariant, priekinė eilė maždaug pusę vėjo kinetinės energijos pavers į elektrą, o sekančioje eilėje šis skaičius sumažės iki 25–30%, kaip teigiama tyrime paskelbtose išvadose.

 

Remiantis Oxfordo Brookeso tyrimu, vertikalios ašies vėjo turbinos nepatiria šios problemos, o padidina viena kitos našumą, kai jos išdėstomos paeiliui grupėmis (nuosekliai).

Šis tyrimas įrodo, kad vertikalios ašies vėjo turbinos yra vėjo energetikos ateitis, kaip sakė profesorius Jakovosas Tsanakis, vadovavęs tyrimui.

Vertikalios ašies vėjo turbinos gali būti suprojektuotos taip, kad jas būtų galima išdėstyti daug arčiau viena kitos, o tai padidintų jų efektyvumą ir galiausiai sumažintų elektros energijos kainas. Jos paspartintų energetikos sistemų perėjimą prie ekologiškos daugiau švaresnės ir tvaresnės energijos gavybos būdų gaunamų iš atsinaujinančių energijos šaltinių.

Kalbėdamas apie pasiryžimą atnaujinti pramonės strategiją, euro komisaras T. Bretonas pasisakė už perėjimą prie atsparesnės, skaitmenizuotos, tvarios ir konkurencingos pasaulio ekonomikos. Jis teigė, kad gerinant finansavimo sąlygas ir didinant finansinės paramos lygį, nukreipiant pinigus į ateitį orientuotoms investicijoms, siekiant padidinti našumą, atsinaujinimą ir konkurencingumą, kad turėtume novatorišką, švarią ir konkurencingą pramonę, tinkamai investuojančią į technologines naujoves ir sukurti palankią aplinką pramonės plėtrai, transformacijai.

Tai patvirtina ir Oksfordo Brookeso mokslininkų paskelbtos naujosios išvados, išdėstytos žurnale „Renewable Energy“ straipsnyje „Vertikalios ašies vėjo turbinų porų skaitmeninis modeliavimas ir optimizavimas: didinimo metodas“, kad kuriant efektyvesnes vėjo turbinas būtina atsižvelgti į vėjo, kaip energijos nešiklio parametrus – greitį ir kryptį, taip pat nuolatiniu šių parametrų kitimu, kurie apibūdinami, kaip vėjo „pulsacijos“, „gūsiai“ ir škvalai.

 

Galima pridurti, kad ilgametis Windrotor-Bolotov turbinų stebėjimas praktikoje, kurios yra sumontuotos 150x20 m aikštelėje 4 hibridinės 10 kW galingumo turbinos parodė, kokia yra VAVJ efektyvumo vertė, kuri absorbuoja visų krypčių vėjus. Atsižvelkime į tai, kad jos dirba audringame sluoksnyje – taip vadinamame ekrane, kur vėjo kryptys nepastovios ir jo greičio kitimas neprognozuojamas laike. Gauti rezultatai rodo, kad VAVJ efektyvumo vertė yra 1,2–1,8 karto daugiau, lyginant su elektros energijos gamybą ir 3–4 kartus mažiau, lyginant su priežiūros sąnaudomis.

Windrotor-Bolotov WRTB turbinos susideda iš modulinių daugiažiedžių turbinų, pasižymi dideliu vėjo energijos konversijos efektyvumu ir patikimu veikimu visose klimato zonose. Iš viso šiuo metu pagaminta apie 400 vėjo jėgainių modulių iš plieno arba plastiko.

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

 

Vėjo jėgainių diegimo išplėtimas yra gyvybiškai svarbus žingsnis siekiant sumažinti anglies dvideginio išmetimą visame pasaulyje. Atsižvelgiant į 2021 m. Pasaulinę vėjo energijos ataskaitą, pasaulis per ateinantį dešimtmetį turi trigubai paspartinti vėjo jėgainių statybą, kad būtų išvengta blogiausio, klimato kaitos padarinių.

Suomijos LUT universiteto mokslininkai pripažino, kad galutiniame elektros suvartojimo balanse vėjo energija iki 2030 m. sudarys 45 procentus, o 2050 m. – 100 procentų pasaulio energijos ir turėtų būti pagrindiniu atsinaujinančios energijos šaltiniu.

Taigi šis Oxfordo Brookeso tyrimas yra vienas iš pavyzdžių išsamiai išanalizavusių daugelį vėjo turbinų veikimo aspektų, kaip vėjo energija gali tapti efektyvesne ir ekonomiškesne.

Tokio tipo projektavimo ir tobulinimo tyrimai sudaro nedidelę išlaidų dalį, lyginant su didžiule eksperimentine bandymų įranga. Tai ypač svarbu ankstyvame projektavimo etape ir yra labai naudinga pramonės šakoms, siekiančioms maksimalaus efektyvumo ir ekonomiškumo.

Nors nacionaliniame energetikos ir klimato srities veiksmų (NEKS) plane numatyti tikslai yra: užtikrinti spartų perėjimą prie atsinaujinančios energetikos, investicijos į energetinį efektyvumą ir žaliąją transformaciją skirtinguose ekonomikos sektoriuose.

 

Reikia tikėtis, kad po šio Oksfordo Brookeso tyrimo bus atkreiptas dėmesys ir į vertikalios ašies vėjo jėgainių galimybes.

Windrotor-Bolotov kompanijos sukurta vertikalios ašies vėjo turbinos technologija yra patikrinta laiko ir turi didelį potencialą sprendžiant lokalias problemas.

Mažos vėjo jėgainės WRTB surinkdamos pažemės gūsingą vėją žemės sklypuose priklausančiuose aukštoms vėjo turbinoms gali būti sujungtos su esama infrastruktūra.

Windrotor-Bolotov WRTB vėjo turbinos gali ne tik išnaudoti pažemės gūsingą vėją (turbulencinį), bet ir yra 100% saugios laukinei gamtai. Windrotor-Bolotov kompanijos sukurta vertikalios ašies vėjo turbinos technologija leidžia jas naudoti visose pramonės šakose, net montuoti laivuose.

Autoriai: Saulius Tamokaitis, Sergej Bolotov


Šaltiniai:

Aut. teisės: www.technologijos.lt
Autoriai: Saulius Tamokaitis
(28)
(5)
(23)

Komentarai (3)