Inginerii chinezi au dezvăluit prima turbină eoliană din lume cu doar două pale, spunând că au rezolvat problemele ce împiedicau asemenea turbine să existe

Inginerii chinezi de la Envision Energy au dezvăluit de curând prima turbină eoliană funcţională din lume cu doar două pale, anunţând că ea funcţionează în regim de testare secretă deja de 500 de zile încoace şi că ei au rezolvat toate problemele ce împiedicau asemenea turbine să existe, întrucât în cele 500 de zile turbina lor a avut o disponibilitate operaţională de 99,3%.

Foto: Noua turbină eoliană cu două pale

Aşadar, de ce şi-ar dori inginerii o turbină eoliană cu două pale în loc de obişnuitele trei? Şi dacă există vreun motiv pentru asemenea aspiraţii, de ce n-au existat asemenea turbine până acum?

Ei bine, minimizarea componentelor e o tendinţă oarecum logică de minimizare a costurilor. Însă o turbină eoliană are o arie de captare a vântului egală cu suprafaţa cercului pe care-l formează palele sale. Şi forţa mecanică a vântului a aplicată prin pale. Aparent, ar putea să existe o tendinţă de a minimiza numărul palelor, pentru a face turbina mai ieftină, dar marea întrebare este dacă forţa aplicată turbinei nu scade prea mult din cauza lipsei unei pale.

Până acum răspunsurile erau teoretice şi parţial practice prin experimente. Forţa aplicată scade, într-adevăr. Dar o turbină cu două pale poate fi rotită mai repede datorită greutăţii mai mici ce generează forţe centrifuge. Şi per total, o turbină eoliană cu 2 pale ar putea să fie nu cu 33% mai puţin puternică, ci cu 15-20%, datorită compensării prin turaţii.

Marea problemă a acestor turbine vine din instabilitatea lor fizică, însă. Fiind doar două puncte de forţă pe toată circumferinţa, în viaţa reală apărea întotdeauna un efect de vibraţii şi a dezechilibrării distribuţiei de greutate pe structuri turbinei. Aceste vibraţii sunt atât de notabile, încât accelerau procesul de obosire a metalelor şi reduceau considerabil durata de viaţă a turbinei, chiar şi în componentele ei structurale pentru turnul, nemaivorbind de axul nacelei, cutii de viteze sau rulmenţi.

În cazul unor vânturi neregulate, cu curenţi învolburaţi, aceste efecte de vibraţii se intensifică, întrucât se ajunge la situaţia când forţa e apăsată, spre exemplu, doar în zona de sus a circumferinţei, iar astfel doar pala de sus are forţă de apăsare şi la fiecare turaţie vibraţia se poate intensifica. Ba chiar s-a atestat şi apariţia de zgomote ciclice din cauza acestor dezechilibre.

Toate aceste constatări au fost făcute de-a lungul a ultimilor 50 de ani, pentru că mai multe entităţi au avut ideea de a testa o turbină eoliană cu 2 pale. Chiar şi NASA a testat asemenea turbină e 2,5 MW în anii 1970, iar în 1981 a publicat un raport final că această turbină nu e viabilă din cauza incompatibilităţii cu legile fizice, iar designul cu 3 pale e cel care rezolvă toate problemele mult mai simplu, fără nevoia de a contracara ceva. Geometria ne spune că orice 3 puncte pot forma un cerc, iar atunci când de-a lungul unui obiect rotativ există cel puţin 3 puncte amplasate pe simetrie radială, apare şi echilibrul inerent.

Foto: Turbina eoliană cu două pale, testată de NASA

Chiar şi renumita companie General Electric, evoluată azi în producătorul de turbine eoliene GE Vernova, a testat în trecut asemenea turbine, de 1,5 MW. Şi a ajuns la concluzia că nu sunt fiabile şi nu merită investiţia, pentru că vor genera probleme în timp pentru cumpărătorii lor.

Şi iată că acum compania chinezească Envision Energy a anunţat că ea a rezolvat toate aceste probleme clasice şi a creat prima turbină eoliană mare, cu două pale, care e complet funcţională şi operaţională. Inginerii chinezi au fost atât de nesiguri dacă vor putea ajunge aici, încât au ţinut în secret faptul că turbina a fost instalată cu 500 de zile în urmă şi a fost testată în această perioadă. Iar anunţarea ei a avut loc abia acum, când inginerii s-au convins că problemele au fost cu adevărat rezolvate, spun ei.

Ei spun că disponibilitatea operaţională de 99,3% e similară cu cea a turbinelor cu trei pale, din aceeaşi locaţie. Noua turbină are denumirea de Model X, ca şi acea maşină de la Tesla, iar chinezii spun că au reuşit să-i asigure o construcţie simţitor mai uşoară, cu o rigiditate sporită pentru a evita oboseala materialelor.

Inginerii nu anunţă puterea instalată a noii turbine deocamdată, dar amintesc că încă în 2012 ei au instalat în Danemarca un prim prototip cu două pale, de 3,6 MW, şi de acolo au prins o experienţă enormă, care le-a ajutat să ajungă acum la o turbină gata de producţia de serie.

Foto: Prototipul instalat de chinezi în Danemarca în 2012

Timp de 500 de zile, de când a fost instalată, a înregistrat 3.048 de ore de funcţionare la puterea maximă instalată, ceea ce sugerează cumva un factor de capacitate mare. Or, 500 zile au un număr total de 12.000 ore, iar funcţionarea timp de 3.048 ore la putere maximă îi garantează deja un factor de capacitate de 25,4%, la care se mai adaugă şi toată energia produsă în miile de ore când turbina funcţiona, dar nu atingea puterea maximă.

Deci cifrele anunţate de chinezi par să o valideze drept o tehnologie funcţională. Iar timpul maxim dintre evenimentele de intervenţie de service la turbină a fost de 2.444 ore. Adică, au existat peste 101 zile consecutive în care turbina nu a avut nevoie de nicio intervenţie, nicio reparaţie.

Chinezii spun şi unde văd ei o asemenea turbină mai potrivită în aplicare — în locul în care transportul palelor mari e foarte anevoios şi unde bugetul proiectului e limitat şi astfel se poate economisi.