Przewagi technologii wiatraków morskich - Efektywność, trwałość i adaptacja

Przewagi technologii wiatraków morskich - Efektywność, trwałość i adaptacja
Autor Ludwik Michalak
Ludwik Michalak26 października 2023 | 7 min

Przewagi technologii wiatraków morskich wynikają z ich unikalnej konstrukcji dostosowanej do ekstremalnych warunków panujących na morzu. Nowoczesne turbiny wiatrowe charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością przetwarzania energii wiatru na energię elektryczną, co przekłada się na niższe koszty wytwarzania. Dodatkowo zastosowane rozwiązania techniczne zapewniają im większą trwałość i odporność na korozję. Wiatraki offshore mają też przewagę nad lądowymi, gdyż na pełnym morzu wiatry są silniejsze i bardziej stabilne.

Kluczowe wnioski:
  • Nowoczesne turbiny osiągają bardzo wysoką sprawność.
  • Specjalne powłoki antykorozyjne zwiększają trwałość konstrukcji.
  • Dostosowanie do ekstremalnych warunków morskich.
  • Niższe koszty wytwarzania energii niż w elektrowniach.
  • Lepiej wykorzystują potencjał wiatru niż farmy lądowe.

Efektywność i wydajność wiatraków morskich

Wiatraki morskie cechują się znacznie wyższą efektywnością niż farmy wiatrowe zlokalizowane na lądzie. Wynika to przede wszystkim z doskonalszego wykorzystania energii wiatru. Na pełnym morzu wiatry są z reguły silniejsze i bardziej stabilne. Pozwala to nowoczesnym turbinom osiągać maksymalną wydajność przez znacznie dłuższy okres.

Dodatkowym atutem jest brak przeszkód terenowych, które na lądzie powodują zakłócenia przepływu powietrza. Turbulencje zmniejszają sprawność turbin, dlatego na morzu można ją maksymalnie wykorzystać. Szacuje się, że współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej w morskich farmach wiatrowych sięga nawet 60%, podczas gdy dla lądowych jest to zaledwie 30-40%.

Nowoczesne konstrukcje turbin pozwalają też na uzyskanie większej mocy pojedynczych wiatraków. Obecnie standardem są morskie turbiny o mocy 5-10 MW, podczas gdy na lądzie 2-3 MW. Ich większe rozmiary i dłuższe łopaty zapewniają lepsze wykorzystanie energii wiatru.

W efekcie morskie farmy wiatrowe charakteryzują się znacznie niższym jednostkowym kosztem wytwarzanej energii. Dla farm lądowych szacuje się go na 80-100 zł/MWh, dla morskich 60-80 zł/MWh. Różnica ta z roku na rok się powiększa wraz z rozwojem technologicznym turbin offshore.

Przewaga nad innymi źródłami energii

Morskie farmy wiatrowe mają dużą przewagę kosztową nad elektrowniami węglowymi czy gazowymi. Według analiz koszt wytworzenia 1 MWh w nowo budowanych elektrowniach węglowych sięga 270-350 zł. Oznacza to, że jednostkowa cena energii z wiatraków offshore jest 3-4 razy niższa!

Konkurują one również z energetyką jądrową. Szacunki wskazują, że koszt 1 MWh z planowanych elektrowni jądrowych w Polsce może wynieść ok. 240-260 zł. Wiatraki mają więc przewagę ekonomiczną także nad atomiem.

Trwała konstrukcja wiatraków na morzu

Kluczowym wyzwaniem dla morskich turbin wiatrowych są ekstremalne warunki panujące na pełnym morzu. Fale o wysokości kilkunastu metrów, sztormy, solanka i wilgoć stanowią ogromne obciążenie dla konstrukcji. Aby sprostać tym trudnościom, w wiatrakach offshore wykorzystuje się szereg rozwiązań zwiększających ich trwałość i odporność.

Przede wszystkim zastosowanie znalazły specjalne gatunki stali o podwyższonej wytrzymałości. Wykorzystuje się stopy duplex, superduplex i stali martenzytyczne. Charakteryzują się one 2-3 razy większą wytrzymałością niż popularna stal konstrukcyjna S355. Pozwalają wytrzymać ogromne obciążenia mechaniczne i korozyjne.

Dodatkowo kluczowe elementy konstrukcji pokrywane są specjalnymi powłokami antykorozyjnymi. Może to być na przykład powłoka Ceram-Kote 54, zapewniająca ochronę w trudnych warunkach morskich. Zwiększa ona odporność na korozję nawet 5-krotnie w stosunku do niepokrytej stali.

Nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne pozwalają znacznie wydłużyć żywotność wiatraków offshore do 25-30 lat.

Czytaj więcej: Przepisy prawne regulujące bezpieczeństwo wiatraków morskich w Polsce - audyty, ustawodawstwo

Adaptacja wiatraków do trudnych warunków

Aby wiatraki morskie mogły bezpiecznie pracować przez dziesiątki lat w tak trudnym środowisku, konieczne jest nie tylko zastosowanie wytrzymałych materiałów. Równie ważna jest ich konstrukcja umożliwiająca adaptację do ekstremalnych warunków panujących na morzu.

Kluczowe znaczenie ma posadowienie turbiny na elastycznej wieży. Jej średnica u podstawy wynosi nawet 8-10 metrów. Wieża wykonana jest ze stalowych segmentów o grubości ścianek 8-10 cm i łączonych ze sobą elastycznymi złączami. Dzięki temu cała konstrukcja może wychylać się i wyginać pod wpływem wiatru i falowania.

Dodatkowo w dolnej części wieży znajdują się balasty zapewniające jej stabilność. W fazie eksploatacji można dodatkowo napełniać balast wodą i w ten sposób dostrajżać wiatrak do panujących warunków. Wieża wyposażona jest również w czujniki pozwalające na ciągły monitoring jej położenia.

Innym istotnym elementem jest chowany rotor, który w trakcie sztormu chowa się w korpusie turbiny. Pozwala to zminimalizować siły działające na łopaty i zredukować obciążenia. Te rozwiązania konstrukcyjne umożliwiają pracę wiatraków nawet przy 12 stopniowej sile wiatru i wysokości fal sięgającej 10 metrów.

Nowoczesne rozwiązania techniczne

Przewagi technologii wiatraków morskich - Efektywność, trwałość i adaptacja

Morskie farmy wiatrowe nieustannie się rozwijają, wdrażając coraz to nowsze innowacyjne rozwiązania techniczne. Obecnie standardem są już wiatraki o mocy jednostkowej 10-12 MW. Trwają zaś prace nad turbinami 15-20 MW. Ich większa moc pozwoli znacząco zredukować koszty inwestycyjne farm.

Rozwijane są także pływające fundamenty wiatraków, które umożliwią budowę farm dalej od brzegu na głębokich akwenach. Ich zaletą będzie łatwiejszy montaż i mniejsze oddziaływanie na środowisko morskie. Potencjał techniczny morskich farm wiatrowych jest więc ogromny.

Wdrożono również systemy gromadzenia i przekazywania danych w czasie rzeczywistym. Pozwalają one zdalnie monitorować pracę turbin, optymalizować ich ustawienia i natychmiast wykrywać potencjalne usterki. Skraca to przestoje i zwiększa niezawodność.

Liczba wiatraków na farmę 80-100 szt.
Średnia moc pojedynczej turbiny 10-15 MW
Łączna moc farmy 900-1500 MW

Przewagi ekonomiczne wiatraków offshore

Morskie farmy wiatrowe mają bardzo mocną pozycję na rynku OZE dzięki swoim licznym przewagom ekonomicznym. Po pierwsze odznaczają się znacznie niższymi kosztami wytwarzania energii elektrycznej niż konwencjonalne elektrownie. Szacuje się, że w najnowszych inwestycjach 1 MWh kosztuje 60-80 zł.

Dodatkowo koszty te nadal spadają wraz z postępem technologicznym. Rosnąca moc pojedynczych turbin pozwala budować większe farmy przy mniejszej liczbie wiatraków. Optymalizuje to nakłady inwestycyjne. Do tego dochodzą oszczędności w utrzymaniu dzięki systemom zdalnego monitoringu.

Co ważne, morskie farmy wiatrowe cechują się wysokim, przewidywalnym poziomem produkcji energii. Współczynniki wykorzystania mocy sięgają 60%, podczas gdy dla lądowych farm wiatrowych jest to 30-40%. Pozwala to zapewnić stabilne dostawy energii dla odbiorców.

Te wszystkie czynniki sprawiają, że inwestycje w morską energetykę wiatrową są niezwykle opłacalne i atrakcyjne. W pełni zasługują na miano technologii przyszłości.

Podsumowanie

Morskie farmy wiatrowe zapewniają bardzo wysoką efektywność dzięki doskonałemu wykorzystaniu potencjału wiatru na pełnym morzu. Nowoczesne turbiny przetwarzają go w prąd z 60% sprawnością! Dodatkowo ich trwała konstrukcja, wzmocniona specjalnymi stopami stali i powłokami, znakomicie znosi trudne warunki morskie.

Wiatraki offshore mają też ogromną przewagę kosztową nad elektrowniami węglowymi czy gazowymi. Wytwarzają prąd nawet 3-4 razy taniej! Konkurują również z energetyką jądrową. Nieustanny postęp techniczny, większe moce turbin i rosnąca niezawodność sprawiają, że morskie farmy wiatrowe to idealne źródło zielonej energii.

Elastyczna konstrukcja wież i systemy stabilizujące zapewniają adaptację wiatraków do ekstremalnych warunków panujących na morzu. Mogą bezpiecznie pracować przy 12-metrowych falach i wichurach o sile nawet 140 km/h! Te unikatowe zdolności sprawiają, że morską energetykę wiatrową czeka świetlana przyszłość.

Mamy więc do czynienia z technologią, która łączy wysoką wydajność, niezawodność i opłacalność. Nic dziwnego, że wiatraki na morzu już teraz odpowiadają za 4% produkcji prądu w UE, a do 2050 roku może to być nawet 1/4 całości! To prawdziwa zielona rewolucja.

Najczęstsze pytania

Nowoczesne wiatraki offshore osiągają rekordową sprawność na poziomie ok. 60%. Dla porównania farmy lądowe mają sprawność 30-40%. Wynika to z silniejszych i bardziej stabilnych wiatrów na pełnym morzu. Brak przeszkód terenowych pozwala też maksymalnie wykorzystać ich energię.

Szacuje się, że okres eksploatacji nowoczesnych wiatraków offshore wynosi ok. 25-30 lat. Możliwe jest to dzięki zastosowaniu wytrzymałych materiałów jak stopy duplex czy powłoki antykorozyjne. Wszystko po to, by znieść ekstremalne warunki panujące na morzu.

Tak, dostęp do turbin wiatrowych jest możliwy nawet przy wysokim stanie morza. Wykorzystuje się w tym celu specjalne jednostki serwisowe z systemem stabilizacji. Pozwalają one na bezpieczny dostęp techników, dostawę części i wykonywanie niezbędnych prac konserwacyjnych.

Obecnie standardem są turbiny o mocy 5-10 MW. Trwają jednak prace nad modelami 15-20 MW. Większa moc pojedynczych wiatraków pozwala budować potężne farmy wiatrowe o łącznej mocy rzędu 1 GW przy mniejszej liczbie turbin.

Koszt wyprodukowania 1 MWh w morskiej farmie wiatrowej to 60-80 zł. Dla porównania w elektrowni węglowej to ok. 300 zł, a gazowej 180 zł. Energia z wiatraków offshore jest więc 2-3 razy tańsza!

5 Podobnych Artykułów

  1. Źródła energii słonecznej - odnawialne, ekologiczne, darmowe | Najlepsze sposoby wykorzystania
  2. Nowe technologie dla wiatraków morskich - testy innowacyjnych rozwiązań,efektywność eksperymentów.
  3. Solarna energia w kosmosie - jak działają panele słoneczne na satelitach i statkach kosmicznych?
  4. Zwiedzanie farm wiatrowych na wybrzeżu - turystyka przybrzeżna i atrakcje
  5. Projektowanie wiatraków morskich - piękne i zrównoważone rozwiązania
tagTagi
shareUdostępnij artykuł
Autor Ludwik Michalak
Ludwik Michalak

Jestem dziennikarzem technicznym pracującym w branży OZE. W artykułach wyjaśniam zasady działania technologii oraz opisuję najnowsze możliwości ich zastosowania. Staram się łączyć wiedzę techniczną z optymizmem wobec przyszłości zielonej energii.

Oceń artykuł
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 0.00 Liczba głosów: 0

Komentarze(0)

email
email

Polecane artykuły