ITC (Technický institut Kanárských ostrovů) pracuje na vývoji nových materiálů, které jsou schopny odolat extrémním povětrnostním podmínkám, jako je horko, chlad nebo silný vítr. Účelem je možnost použití těchto materiálů při výrobě odolnějších a efektivnějších větrných mlýnů, větrných lopatek a větrných turbín. Projekt AeroExtreme, vedená společností Siemens Gamesa, je společným úsilím s Ministerstvem hospodářství, průmyslu a konkurenceschopnosti a Feder Funds se záměrem prodloužit do roku 2018.
Jednou z hlavních hrozeb pro větrné turbíny, zejména ty, které se nacházejí v mořském prostředí, je nepříznivé klima. Tyto větrné turbíny čelí silnému větru a neustálému dopadu částic přepravovaných vysokou rychlostí, což generuje značné opotřebení a snižuje jejich výkon. Navíc hromadění nečistot a mikroorganismů na lopatkách snižuje jejich aerodynamickou kapacitu. AeroExtreme již dosáhl významného pokroku s materiály vysoce odolnými proti erozi a fotokatalytickými a antivegetativními povlaky s příslibem zvýšení životnosti větrných turbín.
Stavba větrné turbíny
Větrné turbíny jsou složité stroje, které vyžadují specializované komponenty pro maximalizaci účinnosti výroby energie. Jsou jich tisíce Větrné turbíny s horizontální osou (TEEH) v provozu, které se skládají z řady hlavních prvků:
Věž a nadace
Věž a základy jsou nezbytné pro podporu větrné turbíny a udržení její stability. Mohou to být trubkové ocelové, betonové nebo hybridní konstrukce. Některé věže také obsahují inovativnější materiály, jako je uhlíková vlákna, která jsou ve vývoji pro plovoucí a pobřežní větrné turbíny. Napínané stožárové věže, používané v menších systémech, jsou také životaschopnými možnostmi díky své lehkosti a přizpůsobivosti.
- Ocelové a betonové věže: Nabízejí maximální odolnost a jsou nejpoužívanější.
- Hybridní struktury: Kombinují několik materiálů a jsou rostoucím trendem.
rotor
Rotor je klíčovou součástí, která převádí vítr na rotační pohyb. Čepele, obecně vyrobené ze sklolaminátu nebo karbonu, jsou stále lehčí, ale odolnější díky novým materiálům, jako je např vlákny vyztužené polymery.
Gondola
V gondole je umístěn centrální systém včetně generátoru a převodovky. AeroExtreme se také snaží vylepšit materiály této klíčové součásti, protože gondola musí být schopna odolat klimatickým a mechanickým změnám.
Multiplikátor
Jednou z nejdůležitějších součástí větrné turbíny je převodovka, která zvyšuje rychlost otáčení lopatek a přeměňuje mechanickou energii na vysoce účinnou elektrickou energii. Krabice multiplikátorů musí být vyrobeny z materiálů, které odolávají opotřebení a jsou snadno recyklovatelné. V současné době používají biokompozity a reverzibilní pryskyřice biologického původu které usnadňují demontáž a recyklaci systému.
Elektrické zařízení větrné turbíny
Větrné turbíny se při výrobě energie nespoléhají pouze na své lopatky a konstrukci. Elektrická zařízení jsou dalším důležitým faktorem, který zahrnuje generátory, měniče energie, senzory a řídicí systémy, které monitorují rychlost a směr větru. Vývoj nových sensores Je to také priorita, zlepšení výkonu v nepříznivých podmínkách.
Na druhou stranu se energie musí vhánět do elektrické sítě, což moderní větrné turbíny mají individuální krmení, zvýšení spolehlivosti větrných elektráren. Součástí nejnovějšího vývoje zaměřeného na prodloužení provozní životnosti těchto systémů jsou také samoopravitelné nátěry a nová lepidla.
Výhody rychlých větrných turbín
Rychlé větrné turbíny mají obecně méně lopatek než jejich pomalejší protějšky, což, ač se to může zdát jako nevýhoda, umožňuje efektivnější řízení jejich výkonu v závislosti na větru. Tím, že je systém lehčí a rychlejší, velikost a náklady na systém se zmenšily, takže jsou hospodárnější a snadněji se udržují. Nedávné studie se integrovaly uhlíková vlákna a další pokročilé kompozitní materiály v jejich konstrukci, zlepšující poměr pevnosti k hmotnosti jejich klíčových součástí.
Rychlé větrné turbíny jsou navíc odolnější v podmínkách nárazového větru. Je to proto, že při zastavení rotoru je axiální tah menší než u pomalých verzí.
Stručně řečeno, vývoj nových materiálů transformuje průmysl větrných turbín. Od integrace polymerů vyztužených vlákny až po výzkum povlaků proti znečištění, tyto inovace umožňují vytvářet udržitelnější větrné turbíny, které se snadněji recyklují a jsou schopné generovat více energie s menším dopadem na životní prostředí. S příchodem biokompozitů a samoopravných řešení se budoucnost větrné energie neustále vyvíjí a poskytuje příležitosti k dalšímu snižování nákladů a zvyšování udržitelnosti.