Inventura světové větrné energetiky 2022
Větrná energie je celosvětově nejrychleji se rozvíjejícím energetickým oborem. Mnohokrát to zaznělo na veletrhu větrné energetiky, který v Hamburku proběhl letos po dvouleté koronavirové pauze koncem září. Vyplývá to i z poslední pololetní zprávy WWEA (Světová asociace větrné energetiky), publikované v polovině listopadu.
Čína představila prototyp dosud nejvýkonnější větrné elektrárny s plánovaným výkonem 16,7 MW panelem před vstupem do pavilonů.
Koncem roku 2021 bylo celosvětově instalováno 845 „větrných“ GW výkonu, během první poloviny roku letos přibylo 29 GW. WWEA na základě vlastního průzkumu a dat z členských asociací očekává letošní přírůstek 110 GW, takže její predikce ke konci roku činí 956 GW. Reálně tak v příštím roce může být dosaženo 1 mil. GW instalovaných na větrných elektrárnách všech kontinentů kromě Antarktidy.
Na špici světového rozvoje se ve všech sledovaných parametrech usadila Čína, s instalovaným výkonem k 30. 6. 2022 360 GW a predikcí 407 GW ke konci roku. Následují USA (146 GW), Německo (67 GW), Indie (42 GW) a Španělsko (33 GW). Čína avizovala před vstupem do pavilonů projekt společnosti CSSC s rekordní délkou listu 126 m a projektovaným výkonem elektrárny 16,7 MW. Prototyp měl být postaven koncem roku 2022.
Zrychlení dynamiky růstu očekává v příštích letech generální tajemník WWEA Stefan Gsänger: „Je třeba zdůraznit, že povzbudivé tempo růstu v polovině roku 2022 ještě není reakcí na ruskou válku proti Ukrajině s problémy s dodávkami fosilních energetických surovin a růstu jejich ceny. Mnoho vlád nyní začalo zavádět nové politiky k urychlení instalací větrných zdrojů, a proto očekáváme od příštího roku další zrychlení v tomto oboru.“
Co ukázal Hamburk
Veletrh WindEnergy Hamburg 2022 přivítal 30 tisíc návštěvníků z 92 zemí, kterým nabídlo své expozice 1 400 vystavovatelů ze 37 zemí. Své národní expozice připravilo 18 zemí. Dánská expozice obsadila celý jeden pavilon. Vstup do této expozice byl zarámován grafickými symboly osmi desítek dánských firem, které kooperují s výrobci a provozovateli větrných elektráren jako finálního produktu celého řetězce. To přináší synergický efekt s desítkami tisíc pracovních míst a nemalým podílem oboru v celé dánské ekonomice.
Dánsko má od roku 2012 vědeckotechnickou základnu oboru větrné energetiky na Dánské technické univerzitě a její samostatné katedře větrné energie (DTU Wind departement) na její základně v Riso, asi 25 km západně od Kodaně. I toto akademické pracoviště mělo v dánské expozici nemalý stánek. DTU Wind Energy má v současnosti 268 zaměstnanců, 68 % z nich má vědeckou kvalifikaci, polovina z nich má mezinárodní zkušenosti nebo jsou zahraničními stážisty ze všech kontinentů.
I když je technický vývoj větrných elektráren především záležitostí jednotlivých firem, má DTU Wind Energy i výrobním firmám oboru co nabídnout. Cílí na využívání větrné energie od malých větrných elektráren s výkonem v řádu desítek kW až po největší stroje s výkony nad 10 MW v širším záběru – od jejich „minikomponentů“ po testování největších větrných elektráren na zkušebních lokalitách na západním pobřeží Dánska s excelentními větrnými poměry. V areálu v Riso byl před dvěma roky zprovozněn aerodynamický tunel pro testování komponentů nebo modelů větrných elektráren, s možností „výroby“ větru s rychlostí 378 km/h. Stranou nezůstává ani ekonomika provozu větrných elektráren a jejich kooperace v hybridních systémech s dalšími alternativními zdroji a akumulací elektrické energie i jejich environmentálními a socioekonomickými dopady.
V oboru výroby větrných elektráren byli na veletrhu zastoupeni největší evropští producenti. Vesměs prezentovali vedle osvědčené nabídky zavedených typů také své nejvýkonnější stroje. Německá firma Enercon se svou nabídkou „zůstává na zemi“ (nevyrábí elektrárny pro tzv. offshore instalace na moři). Ačkoliv Enercon postavil na pevnině i stroje s výkonem 7,5 MW, má v běžné nabídce nejvýkonnější typ E-175 s průměrem rotoru 175 m s možností volby výšky věže 112, 132 a 162 metrů a výkonem 6 MW. Zatímco byly Enercony dosud charakteristické vajíčkovým tvarem gondoly, má tento typ gondolu klasického „pravoúhlého“ tvaru. Do jeho vnitřního prostoru lze konstrukčně lépe zakomponovat výkonovou elektrotechniku.
Model nového designu gondoly větrné elektrárny s výkonem 6 MW a vizualizace jejího listu s délkou 86 metrů.
Nejvýkonnější větrné elektrárny jsou určeny pro mořské instalace, kde nachází uplatnění stroje s výkony kolem 10 MW. Dánský Vestas doposud dodal pro mořské lokality přes 600 větrných elektráren V164 a V174 s celkovým výkonem 6 523 MW. V dánském národním testovacím centru velkých větrných elektráren Østerild v západním Jutsku je v současné době instalován prototyp V236 s délkou listu rotoru 115 m a výkonem 15 MW. Během testováni Vestas shromažďuje údaje potřebné k získání typového certifikátu, což je klíčový krok k zahájení sériové výroby turbíny v roce 2024.
Výroba 115 m dlouhého listu pro větrnou elektrárnu VESTAS V236 (foto Courtesy of Vestas Wind Systems A/S)
Německo–španělská firma Siemens Gamesa má díky svému prapředkovi, dánské firmě Bonus, historický primát v instalaci prvních 11 větrných elektráren na moři s výkonem 950 kW asi 2 km severně od obce Vindeby u ostrova Loland roku 1991. V Hamburku firma rovněž zveřejnila svůj program větrných elektráren pro mořské lokality SG14-222 a SG14-236 s výkonem 14 MW, které by měly být dodávány od roku 2024.
Pro stavbu větrných elektráren si zaslouží zmínku návrh na tubusy, sestavované z prefabrikovaných kaskádovitě se zužujících sestav železobetonových prstenců, s možností stavby do 200 m výšky, nebo nový systém montáže listů k náboji rotoru jejich zvedáním vnitřním navijákem přímo k přírubě náboje na gondole. Tento postup umožní montáž při vyšších rychlostech větru, kdy není zvedání jeřábem možné.
Vystavovatelů z oboru výroby větrných elektráren v porovnání s minulými ročníky ubylo, zvýšil se ale počet firem, které se zabývají provozním servisem, například diagnostikou křídel rotorů pomocí dronů, které mohou nahradit dřívější (pro pozorovatele jistě atraktivnější) revize křídel lezci horolezeckou technikou. Objevily se víceúčelové automaty, zavěšené na lanech z gondoly a spouštěné po listu. Tak je možné pomocí kamer postupně stav křídla skenovat. Jsou vybaveny i technikou pro omývání listů, případně pro postřik proti námraze.
Dosavadní způsob kontroly i případných drobných oprav povrchu listů větrných elektráren výškovou lezeckou technikou mohou nahradit speciální roboty.
Zajímavá jsou i řešení ochrany ptáků v blízkosti elektráren. Pomocí systému kamer je jejich výskyt ve zvoleném prostoru monitorován a akusticky jsou pak ptáci plašeni a od větrných elektráren a odháněni. Představily je společnosti Bioseco a IdentiFlight.
Detektor pro monitoring pohybu ptáků v blízkosti větrných elektráren firmy Bioseco
Kamerový systém detekce a následného plašení ptáků IdentiFlight
S tím, jak větrné elektrárny stárnou a jsou nahrazovány menším počtem výkonnějších strojů, nabývá aktuálnosti problém „co s nimi“. Vedle řešení totální destrukce všech nadzemních dílů na tříděný šrot, se nabízí řešení účelného využití kompaktnějších celků, zejména ocelových tubusů (zásobníky sypkého materiálu, nádrže na kapaliny) i listů. Tím se zabývá polská společnost GP Renevables. Její expozice byla vybavena nábytkem, vyrobeným z příčných segmentů profilu křídel a z desek, lisovaných z drceného sklolaminátového recyklátu křídel. Podobné produkty mohou sloužit i pro městský nebo plážový mobiliář. Zde je jejich výhodou to, že nekorodují a jsou povrchově bezúdržbové. Celá křídla se mohou stát i podstatným konstrukčním prvkem pro přemostění menších toků, např. pro chodce nebo cyklisty. Podrobněji o tom viz článek Likvidace a recyklace větrných elektráren na konci životnosti.
Výrobky ze segmentů listů demontovaných větrných elektráren polské společnosti GP Renevables – stolkem, plážovým „košem“, konferenční soupravou stolu a sedaček byl vybaven stánek této firmy.
Rotor typu Savonius pro malou větrnou elektrárnu zaujal spíš zajímavým designem než inzerovaným výkonem.
Co v Hamburku chybělo? Byly to malé větrné elektrárny, s výkonem stovek wattů až jednotek kW. Zastoupeny byly jen ve stánku společnosti Energy Machines Wind, založené profesory ze švédské univerzity v Uppsale. Prezentovány byly dva typy s vertikální osou. Na tlakovém principu Savonius to byla elektrárna WM 100 W s výkonem 100 až 900 W, na částečně vztlakovém principu s vertikálními aerodynamicky řešenými lineárními listy pak jen projekt elektrárny s rotorem typu Darrieus. Zaujaly především netradičně řešenými stožáry sestavenými z dřevěných hranolů.
Nepatrná byla česká stopa na veletrhu. Zaznamenali jsme jediného vystavovatele, společnost Bohemia Rings, prezentující se jako jeden z největších evropských výrobců polotovarů (prstenců) pro ložiska listů a otáčení gondol i některých dalších komponentů (ložiska hlavního hřídele, třecí spojky, ozubené věnce, brzdné kotouče).
Samostatné bloky jak na výstavních plochách, tak v doprovodném programu konferencí a přednášek byly věnovány segmentu mořských „offshore“ elektráren a zejména kombinaci větrné energetiky s produkcí vodíku jako prostředku akumulace energie při „nadvýrobě“ větrnými elektrárnami, zejména na mořských větrných farmách. Obě témata si zaslouží podrobnější popis a komentáře.