Kolik vyrobí jedna větrná turbína za hodinu?

Rozvoj větrných elektráren se vyznačuje charakteristickým „gigantismem“. Aby se snížily jednotkové náklady na výrobu turbín a zvýšila účinnost větrných turbín, výrobci zvyšují výšku věží a průměr větrného kola. Díky rozvoji technologií pro navrhování a vytváření větrných turbín se zvyšuje i jednotkový výkon větrných turbín. Níže je uvedena dynamika změn průměrných turbín, které jsou instalovány v projektech v různých zemích.

Jak je patrné z výše uvedeného grafu, ve většině zemí, které mají vedoucí postavení v oblasti větrné energetiky, se v projektech používají turbíny o výkonu asi 4-5 MW. Již nyní jsou však k dispozici větrné turbíny s ještě větším výkonem, o kterých si nyní povíme.

1. MySE 22MW instalovaný výkon 22 MW

Čínská společnost Ming Yang Smart Energy Group Ltd, specializující se na výrobu větrných turbín, představila v říjnu 2023 model offshore větrné turbíny MySE 22MW s výkonem 22 MW. Tato větrná turbína je v současnosti nejvýkonnější na světě.

Turbína bude mít rotor dlouhý více než 310 metrů. Přesnější údaje o rozměrech turbíny výrobce zatím neuvedl.

Podle informací poskytnutých během prezentace a na webových stránkách společnosti bude větrná turbína určena pro regiony s vysokým větrným potenciálem a turbínu lze použít pro stacionární i plovoucí umístění na moři. Vývoj turbíny je naplánován na roky 2024 až 2025.

2. MySE 18.X-28X instalovaný výkon 18 MW

Začátkem roku 2023 představila společnost Ming Yang Smart Energy Group Ltd větrnou turbínu s výkonem 18 MW a průměrem větrného kola přes 280 metrů.

Turbína je speciálně navržena pro použití v oblastech s vysokou rychlostí větru a je vybavena protibouřkovou technologií, aby odolala tajfunům kategorie 17 (rychlosti větru 56,1–61,2 m/s).

Výrobce tvrdí, že při použití turbíny v místech s průměrnou roční rychlostí větru nad 8,5 m/s dosahuje výroba elektřiny cca 80 GWh/rok.

Koncem roku 2023 se na stránkách výrobce objevila informace o prvním uvedení turbíny na platformě 18.X-28X o výkonu 18 až 20 MW na výrobní základně v Shanwei v Číně. Turbína by podle tiskové zprávy mohla mít výkon 18 až 20 MW a průměr rotoru 260 až 292 metrů.

3. H260-18MW instalovaný výkon 18 MW

Větrná turbína H260-18MW, kterou představila CSSC Haizhuang (dceřiná společnost CSSC), má průměr rotoru 280 ma instalovaný výkon 18 MW. Zametená plocha větrného kola je asi 53 000 metrů čtverečních, což odpovídá ploše sedmi standardních fotbalových hřišť.

Podle údajů výrobce může jedna turbína při instalaci v lokalitách s dostatečným větrným potenciálem (třída 1) vyrobit přibližně 74 milionů kWh elektřiny ročně a poskytnout dostatečný roční výkon pro 40 000 domácností ročně. A při maximální rychlosti větru generuje turbína 44,8 kilowatthodin elektřiny na otáčku.

Při vytváření turbíny se výrobce rozhodl komponenty větrné turbíny co nejvíce lokalizovat. Podle CSSC Haizhuang je míra lokalizace turbíny přes 99 %.

Při návrhu turbíny vyvinuli specialisté společnosti nové technologické inovace v oblasti větrné energie, aby vyřešili vzniklé problémy. Například při výrobě lopatek byly vyvinuty nové technologie, které se nazývají SuperBlade+ a umožňují vytvořit turbínu s nejvyšším poměrem zametané plochy k výkonu větrné turbíny. Díky novému přístupu k tvorbě a konstrukci turbín se podařilo výrazně snížit amplitudu vibrací lopatek a snížit zatížení ložisek kol. Za druhé musel výrobce vyvinout speciální převodovku, která má podle výrobce vysokou spolehlivost a zvýšenou životnost.

V tuto chvíli neexistují žádné informace o načasování dokončení výstavby větrného generátoru H260-18MW na moři, kde začne procházet komplexním testovacím programem.

Video instalace turbíny

4. MySE 16.0-260 a MySE 16.0-242 instalovaný výkon 16 MW

V prosinci 2021 představila společnost Ming Yang Smart Energy turbínu MySE 16.0-242 s instalovaným výkonem 16 MW a velikost turbíny byla později zvýšena na 16 m.

Větrná turbína byla navržena pro provoz v podmínkách silného větru (třída IEC 1B), včetně třídy tajfunu IEC TC.

Pokud je turbína umístěna v oblasti s dostatečně vysokým větrným potenciálem, může podle výrobce činit roční výroba elektřiny asi 67 milionů kilowatthodin.

Jak MySE 16.0-260, tak 16.0-242 využívají adaptivní optimální řízení MingYang Smart Energy k umístění turbíny tak, aby maximalizovala produkci energie na základě větrných podmínek.

V červenci 2023 byl prototyp MySE 16.0-260 instalován na větrné farmě u pobřeží provincie Fujian v Tchajwanském průlivu v Číně.

Výška věže je asi 152 metrů a hmotnost generátoru je 349 tun.

5. GWH252-16MW instalovaný výkon 16MW

V roce 2022 představil Goldwin (lídr v počtu turbín dodaných v roce 2022) pobřežní větrnou turbínu o výkonu 16 MW. Větrná turbína má průměr rotoru 252 metrů a pracovní plochu větrného kola asi 50000 146 metrů čtverečních (což odpovídá asi sedmi fotbalovým hřištím). Výška věže je XNUMX metrů.

Za projektovaných provozních podmínek je jedna větrná turbína schopna vyrobit asi 66 milionů kWh elektřiny ročně. A při nominálním větru vyrobí větrná turbína 34,2 kWh elektřiny za otáčku.

Dne 28. června 2023 byla turbína GWH252-16 MW úspěšně instalována na pobřežní větrné farmě Three Gorges v Pingtangu v provincii Fujian v Číně. Tato instalace stanovila tři světové rekordy, včetně nejvyššího výkonu jednotky (překonaný rekord), největšího průměru oběžného kola (překonaný rekord) a nejnižší hmotnosti na jednotku instalovaného MW jakékoli instalované turbíny.

Úžasným faktem je, že instalace větrné turbíny byla dokončena za rekordních 30 pracovních hodin. Podle společnosti se doba instalace turbíny GWH252-16 MW zkrátila díky zlepšení montážních a instalačních procesů. Zejména použití modulární konstrukce a předmontáže rotoru, navíc se používá metoda „jednolopatkové instalace“ k překonání instalačních obtíží a minimalizaci doby výstavby.

Nejtěžší instalovaný komponent větrné turbíny váží asi 500 tun.

K instalaci větrné turbíny byla použita specializovaná platforma Baihetan vyvinutá skupinou Three Gorges. Tato integrovaná platforma pro instalaci větrných turbín s vlastním pohonem je známá svou výjimečnou kapacitou zdvihu, schopností hluboké vody a prostornou plochou paluby, díky čemuž je největší svého druhu v Číně.

Úspěšná instalace 16 MW větrné turbíny představuje významný průlom ve výrobě high-tech zařízení pro velkokapacitní pobřežní větrné turbíny po celém světě.

6. Vestas V236 – instalovaný výkon 15 MW

V únoru 2021 představila dánská společnost Vestas turbínu V236-15,0 MW pro větrnou energii na moři. Průměr rotoru je 236 m, zametaná plocha je 43 742 mXNUMX.

Větrná turbína V236-15.0 MW je instalována v National Large Wind Turbine Test Center Østerild v západním Jutsku v Dánsku. Tato instalace vytvořila nový rekord ve výrobě elektrické energie z jedné větrné turbíny za den, která vyrobí 363 MWh.

Níže jsou uvedeny všechny turbíny s instalovaným výkonem nad 10 MW k lednu 2023.

Siemens SWT-7.0-154

Kdo řekl, že větrné turbíny nejsou schopny konkurovat ve výkonu jaderným elektrárnám? Podívejte se na největší větrnou turbínu světa Siemens SWT-7.0-154. Na rozsáhlé ploše 18 600 m² tento gigant sám o sobě generuje maximální výkon 7 MW při rychlosti větru 13-15 m/s. Několik stovek těchto větrných turbín – a máte jadernou elektrárnu.

SWT-7.0-154 je vlajkový model společnosti Siemens. V jeho názvu je zakódován vyrobený výkon (7 MW) a průměr rotoru s lopatkami (154 m). Nahradil předchozí vlajkovou loď SWT-6.0-154, od které se v technických specifikacích prakticky neliší, je však vybaven výkonnějšími magnety. Silnější magnetické pole umožňuje generovat více elektřiny se stejným průměrem. Jinými slovy, u tohoto VEN je parametr výkonu na metr čtvereční zametací plochy přibližně o 16,7 % vyšší.

Větrný generátor se zapíná při minimální rychlosti větru 3-5 m/s a generovaný výkon se progresivně zvyšuje až na maximum 7 MW při rychlosti větru 13-15 m/s. Když rychlost větru dosáhne 25 m/s, generování se zastaví.

Zdálo by se, že při takové rychlosti větru by se lopatky větrné turbíny měly rychle otáčet, ale absolutně tomu tak není. Ve skutečnosti se otáčejí pomalu a plynule a dělají pouze 5-11 otáček za minutu. To znamená, že tři lopatky provedou plnou rotaci asi za 5-12 sekund, v závislosti na rychlosti větru.

Silnější magnetické pole nového modelu také znamená, že se turbína hůře točí. Pro dosažení stejné rychlosti otáčení 5-11 ot./min a maximálního generovaného výkonu (7 MW místo 6 MW) vyžaduje tato turbína zvýšenou rychlost větru: 13-15 m/s místo 12-14 m/s. V souladu s tím je jeho počáteční rychlost generování větru vyšší. Proto se tento obří model nejoptimálněji hodí pro umístění v oblastech s poměrně silným větrem, nejlépe v moři.

Uvnitř turbíny není převodovka (převodovka), jedná se o systém přímého pohonu spojený se synchronním alternátorem s permanentním magnetem. Protože rychlost generátoru určuje napětí a frekvenci proudu, špinavý střídavý proud se převádí na stejnosměrný a poté zpět na střídavý, než je dodáván do sítě.

V oblasti větrné energie dochází v posledních letech k velmi rychlému vědeckotechnickému pokroku. Doslova každý rok se objevují nové modely větrných turbín s větším výkonem a účinností. Velké i malé, určené pro celé vesnice nebo jednotlivé domy, pro vysoké rychlosti větru na moři nebo pro průměrné rychlosti větru nad střechou soukromého domu.

Například světový rekord maximálního vyrobeného výkonu nepatří Siemensu, ale jiné turbíně od jiného německého výrobce Enercon E126, která vyrábí až 7,58 MW. Video ukazuje proces instalace takové turbíny.

Výška stojanu Enercon E126 je 135 m, průměr rotoru 126 m, celková výška včetně lopatek 198 m Celková hmotnost základu turbíny je 2500 tun a samotného větrného generátoru 2800 tun. Samotný elektrický generátor váží 220 tun, rotor s lopatkami váží 364 tun. Celková hmotnost celé konstrukce se všemi díly je 6000 tun. První instalace tohoto typu byla instalována poblíž Emdenu v Německu v roce 2007, i když v této modifikaci byl maximální výkon menší.

Obří větrné generátory jsou však poměrně drahé. Jedna taková 7 MW větrná turbína bude stát 14 milionů dolarů včetně instalace, pokud si všechny práce objednáte u certifikovaných německých specialistů. Samozřejmě, pokud ovládáte výrobu ve své zemi, naštěstí je kovu dostatek, pak lze náklady několikrát snížit. Kdo ví, možná by takový gigantický národní stavební projekt zaměstnal obyvatele země a pomohl dostat se z ekonomické krize.

Jedna z posledních jaderných elektráren ve výstavbě ve východní Evropě, běloruská JE, dostane dva energetické bloky s reaktory VVER-1200 o výkonu 1200 MW každý. Zdálo by se, že několik stovek větrných turbín Siemens je srovnatelných s jadernou elektrárnou. Náklady na stavbu jsou přibližně stejné, ale „palivo“ je zdarma. Zajímavé je, že běloruská jaderná elektrárna se staví v oblasti, kde je podle klimatických údajů za roky 1962-2000 téměř nejvyšší průměrná roční rychlost větru v Bělorusku. Ale ve skutečnosti je tato „nejvyšší“ průměrná roční rychlost větru jen asi 4 m/s (ve výšce 10 m), což sotva stačí na provoz větrné turbíny na minimální výkon.

Před instalací byste měli zkontrolovat roční mapu větru v oblasti nasazení s údaji o průměrném měrném výkonu proudění větru v nadmořské výšce 100 m a výše. Bylo by dobré vypracovat takové mapy pro celé území republiky, abychom našli nejoptimálnější místa pro stavbu větrných turbín. Je třeba mít na paměti, že rychlost větru silně závisí na výšce, což je dobře známo obyvatelům výškových budov. Normální televizní předpovědi počasí uvádějí rychlost větru ve výšce 10 m nad zemí, ale u větrné turbíny by měla být rychlost měřena ve výšce 100-150 m, kde je vítr mnohem silnější.

Takoví obři jsou tedy nejoptimálněji vhodní pro instalaci v moři, několik kilometrů od pobřeží, ve vysoké nadmořské výšce. Pokud například nainstalujete takové instalace podél severního pobřeží Ruska s krokem 200 metrů, pak maximální výkon pole bude 690,3 GW (pobřeží Severního ledového oceánu je 19724,1 km). Rychlost větru by tam měla být přijatelná, jen při vylévání základů se budete muset vypořádat s permafrostem.

Pravda, z hlediska provozní stability nebudou větrné turbíny nikdy srovnatelné s jadernými elektrárnami nebo vodními elektrárnami. Zde musí energetici neustále sledovat předpověď počasí, protože generovaný výkon přímo závisí na rychlosti větru. Vítr by neměl být příliš silný a ne příliš slabý. Bylo by dobré, kdyby větrné turbíny produkovaly v průměru alespoň třetinu maximálního výkonu.

• větrná turbína
• větrná energie
• Siemens SWT-7.0-154
• Siemens SWT-6.0-154
• Enercon E126