Cum funcționează turbinele eoliene? Cu ecoROTR – mai bine ca niciodată
· Tehnologia ecoROTR de la GE este un dom de 9.000 kg, din aluminiu, fixat pe rotor, care are scopul de a crește eficiența turbinelor mari, destinate locațiilor cu vânturi puternice, care în prezent sunt greu accesibile
Dealurile din jurul vântosului oraş Tehachapi, situat la marginea deşertului Mojave, sunt acoperite de o pădure de turbine eoliene de toate mărimile şi formele posibile.
Însă turbina cea mai înaltă şi mai puternică se află jos, în vale. De la sol până în vârful paletelor rotative, aceasta măsoară 138 de metri – aproape jumătate din înălţimea turnului Eiffel – şi are un mare dom argintiu, din aluminiu, fixat pe rotor. “Ai putea crede că un OZN a aterizat pe turbină”, este de părere Mike Bowman, liderul proiectelor pentru energii durabile ale GE Global Research. “Acest dom ar putea reprezenta viitorul energiei eoliene”.
Testarea proiectului experimental GE, numit ecoROTR, a început luna trecută. Dacă datele obţinute în tunelul de vânt vor fi confirmate în urma acestor teste, domul de 9.000 kg ar putea duce la turbine mai mari şi mai eficiente pentru locaţiile cu vânturi puternice, care în prezent sunt greu accesibile. “Din câte ştiu, este singura structură de felul acesta din lume”, declară Bowman. “Ar putea schimba total regulile jocului”.
Proiectul se înscrie în iniţiativa ecomagination, prin care, timp de mai bine de zece ani, GE s-a axat pe construirea de echipamente cu un impact redus asupra mediului şi costuri mai reduse pentru clienţi. Concret, vor fi rezolvate două probleme din domeniul turbinelor eoliene: în primul rând, “risipa” de vânt şi eficienţa redusă; în al doilea rând, paletele şi turnurile de bază sunt extrem de mari şi de greoaie şi, prin urmare, greu de transportat în locaţiile izolate, cu cel mai bun vânt.
Polistiren expandat şi scobitori
Proiectul a început cu o minge din polistiren expandat şi o scobitoare, acum doi ani, când Mark Little, responsabil de GE Global Research, le-a cerut specialiştilor săi să construiască un rotor care să folosească şi mai mult puterea vântului. “A cerut membrilor echipei sale să caute soluţii insolite”, spune Bowman. “Nu este suficient să lungim paletele. Deja sunt prea lungi şi prea greu de transportat.”
Ca răspuns, echipa a propus ca nasul turbinei să fie mare şi plat. “Proiectul părea destul de ciudat şi totuşi era logic”, spune Bowman. “Vântul care ajunge în centrul turbinei eoliene, acolo unde se fixează paletele, este complet irosit, pentru că paletele acţionează ca nişte pârghii şi astfel forţa generată de vânt creşte pe măsură ce ne îndepărtăm de centru.”
Colegii lui Bowman s-au gândit că, dacă redirecţionează vântul irosit dinspre centru, acesta ar putea fi folosit de vârfurile paletelor. Forma nasului turbinei le-ar permite să construiască rotoare mai mari, fără să fie nevoie să lungească paletele, care ar putea fi ataşate acestui perimetru.
Grupul a hotărât să testeze ideea într-un tunel de vânt din laboratoarele GE aflate în statul New York. Au tăiat în două o mică minge din polistiren expandat şi, cu o scobitoare şi puţin lipici, au fixat-o pe macheta unei turbine eoliene. Echipa, formată din ingineri specialişti în domeniul dinamicii fluxurilor computaţionale, materialelor, IT şi alte domenii, a efectuat mai multe simulări în interiorul tunelului cu vânt şi fum pentru a testa modelul.
“Când am făcut calculele finale, am constatat o creştere a nivelului de performanţă cu până la 3%”, declară Bowman. “Nu pare mult, dar potenţialul este mare dacă luăm în calcul economiile făcute într-un parc eolian, cu zeci de turbine.”
De la machetă la un turn de 90 de metri
Următorul pas a constat în proiectarea unui model la scară al turbinei, cu o înălţime de 3 metri, care a fost transportat la Universitatea Stuttgart din Germania, pentru a continua cu teste şi mai dure. Echipa a creat mai multe versiuni ale modelului, pentru a putea măsura nivelul de performanţă, încărcătura şi alţi parametri. În urma testelor, au putut stabili forma finală şi nivelul de performanţă al viitoarei turbine.
Întorşi în Statele Unite, specialiştii au folosit rezultatele testelor pentru a valida forma finală a versiunii în mărime naturală a ecoROTR-ului, învârtit acum de vânturile din Tehachapi.
Domul experimental, cu un diametru de 18 metri, a fost fixat pe o turbină eoliană de 1,7 MW, una dintre cele mai puternice turbine GE, aflată în vârful unui turn de 90 de metri, şi acesta tot un prototip. În locul tuburilor tradiţionale din oţel, “structura reticulară” este construită dintr-o pânză de metal învelită într-o ţesătură de poliester. Structurile pot fi încărcate în containere şi transportate cu camionul, după care urmează a fi asamblate în locuri unde înainte era foarte greu de ajuns.
