Gotovo svake nedelje izbacuju se novinski i internet članci o novim i inovativnim metodama za žetvu energije vetra. I svake nedelje više megavata kapaciteta od horizontalnih vetroturbina sa tri lopatice (HVTL) postaje operativno, i pored svih pretendenata. Zašto ovi inovativni novi proizvodi ne ruše legendarni HVTL sa njegovog trona? Da li je moguće reći koja opcija će verovatno biti održiva? Ovih osam stavki su koristan način da se proceni koja tehnologija ima potencijal, a koja je samo dobar koncept i ništa više.
1. Da li oni tvrde da prelaze Betzovu granicu?
Godine 1919, Albert Betz je izračunao da je maksimalna energija koja može biti izvučena iz vetra, bez obzira na vrstu uređaja koji se koristi, 59,3 odsto. Ovaj broj, Betzova granica, izdražao je test vremena. Niko u nezavisnom testiranju nije uspeo da je prekorači, ali mnogi i dalje upravo to i tvrde. Nedavno je kompanija Saphon ovo tvrdila, ali ne postoji dokaza da je to zapravo i slučaj. Ako vidite pomodarsku vetroturbinu za koju se tvrdi da prelazi Betzovu granicu, neka vam to bude znak upozorenja.
2. Da li je to stara tehnologija koja se pretvara da je nova tehnologija?
Sakupljanje energije iz vetra nije novost. Talentovani i inteligentni mislioci i inženjeri rade na poboljšanju dobiti od energije vetra već hiljadama godina i kao rezultat toga skoro svaki mogući pristup je pokušan. Velika većina je odbačena. Neki ljudi koji izgleda ne znaju da koriste Google pretraživač i dalje izmišljaju stare tehnologije i pretvaraju se da je njihov pristup nekako nov.
Vetroturbine kompanija Savonius i Darrieus postoje već vekovima, ali su stekli svoja imena tek pre oko 100 godina preko ponovnih pronalazaka. Savonuis vetroturbine su osnovne turbine sa motorom sa obrtnim momentom koje imaju maksimalnu rotacionu brzinu jednaku brzini vetra. Ovo ih čini odličnim za aplikacije sa većim obrtnim momentom kao što je pumpanje vode, ali ih to čini siromašnijim generatorima električne energije. Vetroturbine kompanije Darrieus imaju aerodinamične lopatice, ali lopatice lete u čistom vazduhu u optimalnom uglu za proizvodnju električne energije 15 do 30 odsto vremena. Između ovog i drugih izazova zajedničkih za vetroturbine sa vertikalnom osom, njihova generacija energije je bolja od turbina kompanije Savonius ali nikada nisu došle ni izbliza HVTL turbina sa tri lopatice.
Tako je kompanija Savonius uzela stari model vetroturbine i primenila dosta ulepšavanja: rupice nalik golf lopticama na vodećim ivicama, šuplju unutrašnjost za koju se tvrdilo da udvostručuje površinu koju vetar zahvata, modularnost i ležajave sa magnetnom levitacijom. Sve ove „inovacije“ samo ga čine još skupljim neefikasnim generatorom električne energije. Pitanje koje treba postaviti nije kako generatore učiniti produktivnijim, već koliko jeftiniji i jednostavniji za izgradnju oni mogu biti.
Kanalisane vetroturbine, kao i one sa venturi-efektom, su se pojavile sa razoružavajućom regularnošću. Kod njih, neka vrsta pokrova ili levka fokusira protok vazduha do manje vetroturbine, povećavajući brzinu datoj zapremini vazduha korišćenjem poznatih principa.
Nedavno je Invelox pobudio pažnju sa takvim uređajem. Turbine ovog tipa su testirane u prošlosti i nikada nisu prevazišle neefikasnosti koje uvode virovi stvoreni od strane levaka, uprkos hipotetičkim poboljšanjima koja ignorišu realnu dinamiku fluida. Oni su svi manje efikasni u proizvodnji električne energije iz date zapremine vazduha od vetrotrubina sa tri lopatice slične površine. I one deluju mnogo teže, glomaznije i više osetljive na udare vetra od običnih vetroturbina.
3. Da li je proizvod samo dizajnerski koncept u odnosu na makar testirani prototip?
Mnogi ljudi imaju ideje. Neki od ovih ljudi imaju pristup kvalitetnim grafičkim alatima. Oni stvaraju uređaje koji izgledaju fascinantno, i koji su često u pratnji sa nekoliko pseudo-naučnih izjava sa kojim tehničkim efektom će se iskoristiti. Ako ne postoji funkcionalni, testirani prototip, to bi trebalo da vam bude upozorenje da to nije verovatna tehnologija.
Koncept nebodera „Strawscraper“ je tipičan primer toga. To je samo lep arhitektonski model sa dodatkom naučnog trabunjanja o piezo-električnom efektu.
4. Da li su jedini rezultati testova oni koji su sami obavili ili imaju rezultate nezavisne laboratorije?
Postoji nekoliko nezavisnih, renomiranih kompanija za testiranje koji mogu da odrade dobro formulisana, dokazana i kredibilna testiranja vetroturbina. Najpoznatija od njih je Sandia Labs, koja testira i istražuje uređaje za generaciju vetra već decenijama. Ako bilo koja kompanija nema nezavisne testove, a daje ekstravagantne tvrdnje, budite skeptični.
Navodno kompanija Sheerwind, koja stoji iza koncepta Invelox sistema, nije dozvolila nikome izvan same kompanije da testira sistem do sada. Kao pozitivan primer, razmotrite STAR (Sweep Twist Adaptive Rotor) uređaj, koja se trenutno inkorporira u portabl vetrogeneratore u Kaliforniji, SAD, od strane kompanije Uprise Energy.
Na svom internet portalu, kompanija Uprise Energy je objavila link ka nezavisnom testiranju kompanije Sandia Labs njenog adaptivnog rotora sa lopaticama, dokumentovajući 12 odsto poboljšanja u performansama za ovu tehnologiju malih generatora.
5. Da li su navedeni patenti za druge uređaje od onih što prikazuju?
Ako se tvrdi da je proces patentiranja u toku (patent pending) ili su oni prihvaćeni, a da pritom oni odražavaju tehnologiju i njen napredak, svakako vredi baciti pogled na nju. Patent kompanije Saphon, na primer, je za uređaj koji je veoma drugačiji od onog koji je prikazan na fotografijama. Ali to ih ipak ne sprečava da taj patent koriste u svom marketinškom triku.
6. Da li su tvrdnje o efikasnosti zasnovane na standardnoj proceni ISO životnog ciklusa koji je samostalno ocenjen?
Svako može da tvrdi da njegov proizvod ima veću efikasnost, ali šta oni pod tim podrazumevaju? Zlatni standard je analiza Iznivelisanih troškova energije (LCOE – Levelized Cost of Energy), u kojima su svi troškovi u vezi sa sirovinama, proizvodnjom, transportom, izgradnjom, radom i održavanjem uračunati u cenu po kWh na osnovu očekivanih rezultata tokom trajanja uređaja.
Invelox, na primer, tvrdi dobitke od 81 do 661 odsto u efikasnosti. Čini se da kompanija nije izvršila potpuni LCOE test, a izgleda da nije odrađeno ni nezavisno testiranje. Objašnjenje je da je relatvino mala vetroturbina velike brzine, koju koriste u svom uređaju, ostavljena na otvorenom, upoređena sa istom vetroturbinom postavljenom na njihom uređaju. Ovaj princip testiranja ima mnogostruke nedostatke. Sve što su dokazali ovde je da mala vetroturbina proizvodi više energije ako je postavite na kraju velikog levka ili tunela koji iskorišćava Venturi efekat. Ovo je dobro poznato već decenijama, i takođe se zna da ne opravdavaju troškove, kompleksnost i nedostatak primenjivosti ovog tipa uređaja.
7. Da li tvrde da integrišu skladištenje energije u svom uređaju za generaciju vetroenergije?
Mnogi inovatori na polju energije vetra spekulišu da će oni biti u stanju da lako ugrade skladištenje u svoje uređaje na osnovu njihovih jednostavnih karakteristika, kao da je to prednost. Još jednom, kompanija Saphon je idealan primer za ovu tvrdnju, navodeći da bi njihov veoma labavi hidraulički sistem mogao da ima rezervoar za skladištenje. Radi konteksta, vetroenergija je na putu da premaši nuklearni proizvodni kapacitet u naredne 3 do 4 godine praktično bez skladištenja, što zahtevaju samo vanmrežne primene, koje dolazi obično kao posebna komponenta i gotovo uvek u obliku električne baterije.
Organizacije kao što je GE su izuzetak. One poznaju tržište, znaju šta je potrebno, a njeni uređaji proizvode značajan procenat ukupne svetske vetroenergije svakog dana. Kada najavljuju integrisano skladištenje, kao što su to nedavno uradili sa turbinom Brilliant, to je za shvaćeno ciljno tržište, projektovano i smanjeno na odgovarajući način.
8. Da li proizvod uvodi velike nove obaveze?
Vetroenergija velikih visina konstantno ponavlja istu ideju. Kao što ljudi stalno ističu, vetar je jači i dosledniji što više idete od tla. To je razlog zašto HVTL turbine postaju sve više i zašto ljudi traže načine prevazilaženja sadašnjih ograničenja visine.
Mnogo različitih grupa i pojedinaca vide u letećim generatorima jedne ili druge vrste, koji su pušteni u atmosferu i zakačeni za kablove ankerisane na tlu, kao alternativu ovog problema. Varijante uključuju zmajeve od folije, generatore u obliku cepelina ili balona, kao i manje čvrste zmajeve sa propelerima na njima za generisanje energije. Ovo su samo neki od zanimljivijih primera poslednjih godina.
Ovi uređaji će verovatno ostati samo ideja iz prostog razloga što bi postavljanje puno njih visoko u atmosferu zahtevalo praktično nevidljive kablove dugačke 1 do 4 kilometara koji se protežu preko zone širokih vetrova. Ovo bi značilo da se značajna područja proglase za zone gde letovi nisu dozvoljeni za većinu oblika avijacije, iako bi putnički avioni mogli da lete iznad. Ako se sistem pokvari, i uređaj padne sa neba, on bi ogrnuo te kilometre kablova preko svega na šta naiđe niz vetar, uključujući puteve i zgrade, što bi zahtevalo da veliki prostor oko ovih vetrotubrina bude bez ikakvih ljudskih struktura. A kod čvrstih letećih krila, veoma teški objekti sa rotirajućim propelerima bi pali sa neba negde između 1 i 10 kilometara niz vetar u slučaju kvara. Zato su, posle perioda ispitivanja, većina ovih uređaja pogodni samo za udaljene lokacije na kopnu i moru.
Ne pomaže što varijante lakše od vazduha zahtevaju sve ređi helijum koji je takođe potreban za druge, verovatno mnogo vrednije upotrebe, uključujući i njegovu ulogu kao rashladno sredstvo za medicinske mašine. Postoje značajna pitanja oko veličina ovih turbina, i, s obzirom na sve veće visine tradicionalnih vetroturbina sa tri lopatice, suočavaju se sa opadajućim prinosima u svakom slučaju.
Postoji oko 240.000 vertikalnih vetroturbina sa tri lopatice širom sveta u veličinama od nekoliko kilovata do sedam megavata kapaciteta, kako na kopnu i podmorju, tako i u ruralnim i urbanim sredinama. Četiri od pet najprodavanijih malih vetrogeneratora su vetroturbine sa horizontalnom osom i sa dve ili tri lopatice. One generišu mali deo od procenata električne energije od vetra na svetu. Takođe, one doživljavaju stalna poboljšanja u dizajnu, uključujući:
- Modeli za slabiji naspram modela za jači vetar
- Lopatice promenljivog nagiba
- Bez zupčanika naspram onih sa zupčanicima
- Blage varijante dizajna lopatice radi povećanja aerodinamične efikasnosti
- Viskotehnološki premazi
- Dizajn tornja
- Dizajn baze - kameno sidro naspram betonske baze naspram privezane plutajuće bove naspram bove ankerisane za dno mora.
Kao primeri tipova inovacija koje se stalno pojavljuju, a ipak nisu naročito privlačni, navodimo vam dve nedavne priče. U prvoj, Magdi Atia (Magdy Attia) i Marko Ivanković sa Aeronautičkog univerziteta Embry-Riddle su shvatili da imaju dizajn za menjač koji bi trajao duže od sadašnjih menjača i traže načine njegove postavke na vetroturbine. U drugom primeru, softverski zasnovano, predvidljivo održavanje koje se godinama koristi u drugim industrijama se primenjuje na vetroelektranama kako bi se optimizovali rasporedi održavanja, kupovina i stoga i troškovi. Ovi primeri nisu primamljivi kao novotarske vetrotubine, ali postoji ogroman novac u smanjenju procenta ovde i procenta onde u troškovima kada su ti troškovi u milijardama.
Industrija vetroenergije je remetilački činilac jer potiskuje potrebu za fosilnim gorivima po razumnoj ceni. Ta razumna cena je usled decenija inkrementalnog poboljšanja i velikog lanca snabdevanja i poslovnih inovacija, a ne radikalnih tehničkih inovacija. Najefikasnija tehnologija je izabrana pre nekoliko decenija i od tada postaje sve stabilnija.
Ako neko prodaje „novu“ tehnologiju generisanja energija iz vetra, budite oprezni. Industrija vetra će teško biti poremećena od strane nekoga sa idejom i PowerPoint prezentacijom.
