Inginerii chinezii au instalat cea mai puternică turbină eoliană plutitoare din lume, aplicând soluţii curioase pentru a o menţine stabilă în faţa vânturilor

Chinezii au avansat enorm în ultimii ani în tehnologia turbinelor eoliene şi sunt într-o concurenţă acerbă cu companiile europene, depăşindu-se reciproc la tot felul de parametri impresionanţi, precum cea mai puternică turbină eoliană, cea mai mare în diametru, turbina cu cel mai mare factor de capacitate sau cea mai rezistenţă la furtuni. De asemenea, în ultimii ani o nouă direcţie de competiţie puternică o aduc turbinele eoliene flotante, care nu mai trebuie instalate fixate de fundul mării, ci sunt amplasate pe platforme plutitoare, ancorate de fundul mării, deschizând astfel oportunitatea amplasării turbinelor în ape mult mai adânci, unde vânturile sunt mult mai prielnice şi unde ar putea produce electricitate cu un randament mai mare. Inginerii chinezi au făcut de curând un nou salt major în acest domeniu şi au instalat cea mai puternică turbină eoliană singulară plutitoare din lume, aplicând soluţii curioase pentru a o menţine stabilă în faţa vânturilor.

Foto: Noua turbină eoliană flotantă

Turbina a fost configurată în această formulă de China Three Gorges (CTG), compania care e şi operatorul celei mai mari hidrocentrale din China şi din Lume, cu acelaşi nume. Doar că dezvoltarea turbinei a fost realizată de o echipă comună de ingineri de la CTG şi de la producătorul chinez de turbine eoliene Goldwind.

Şi asta pentru că la baza dezvoltării acestui proiect a fost luată turbina Goldwind GWH252-16MW, care are un rotor cu 252 metri diametru şi un generator de 16 MW putere. Iniţial, turbina a fost dezvoltată ca una obişnuită pentru instalare maritimă fixă, dar în toamna anului trecut cele două companii au experimentat cu transformarea ei în modelul GWH252-16-F, adică într-un model flotant.

Inginerii au mers iniţial pe o construcţie flotantă triunghiulară obişnuită, şi au amplasat-o sub foră de test într-o regiune apropiată de ţărm, dar în scurt timp s-au văzut provocările enorme ale acestei turbine. La 252 metri în diametru, rotorul acestei turbine e imens şi asta înseamnă că el se ridică la cel puţin vreo 270 metri deasupra apei. O asemenea dimensiune şi o asemenea distanţă faţă de bază creează un cuplu enorm al forţei care tinde să răstoarne turbina şi atunci o platformă obişnuită flotantă devine insuficientă, cu toate ancorele sale fixe. Pur şi simplu suprafaţa bazei şi geometria ei, raportată la dimensiunile şi forţele turbinei, e insuficientă pentru a-i asigura stabilitatea necesară pe termen lung.

Astfel, inginerii chinezi au dezvoltat o întreagă geometrie nouă a platformei flotante care susţine această turbină eoliană uriaşă. Ei au înţeles că o asemenea platformă trebuie să fie mult mai mare, dar în primul rând trebuie să sie semi submersibilă, fiind parţial scufundată în apă, dar plutind foarte aproape de suprafaţa mării. Această poziţie din apă îi conferă platformei o stabilitate mult mai mare pentru a susţine întreaga turbină.

Noua platformă submersibilă are 80,8 metri lungime şi 91 metri lăţime, cântărind 24.100 tone, deci vorbim de o structură imensă care să susţină turbina eoliană, dar aceste dimensiuni şi cantitatea de materiale folosite sunt oricum mai mici şi mai avantajoase în comparaţie cu efortul necesar de a fixa turbina de fundul mării la o adâncime enormă. Însă, la 24.100 tone de masă proprie, platforma e suficient de grea şi de mare geometric pentru a susţine forţa imensă din faţa vânturilor, pe care o va întâmpina rotorul şi toată partea superioară a turbinei eoliene.

Platforma e fixată de fundul mării cu nouă ancore cu sucţiune. Dar aceste ancore sunt fixate de lanţuri combinate cu cabluri de poliester, care au sistem activ de propulsie, toate împreună formând un sistem activ de echilibrare a turbinei.

Foto: Ancoră cu sucţiune

Efectiv, turbina are senzori giroscopici şi simte oscilările la care e supusă şi prin acţionarea uşoară a motoarelor ce dirijează ancorele, compensează activ aceste forţe, pentru a-şi asigura un echilibru şi mai bun.

Foto: Sistemul activ de echilibrare a turbinei

Există chiar şi un sistem activ de balast, când greutatea de balast poate fi mutată în apă pe nişte şine, pentru a ajuta la echilibrarea forţelor vântului.

Noua turbină eoliană chineză a fost instalată la 70 km de coastă, în ape mult mai adânci, şi performanţa ei va fi urmărită şi testată, înainte ca această soluţie să fie validată ş multiplicată în mai multe parcuri eoliene.

Totuşi, deşi toată tehnologia platformei flotante ar trebui să-i permită să fie instalată în mări cu vânturi mult mai puternice şi mai frecvente, inginerii estimează o producţie anuală de doar 44,6 GWh. La o putere de 16 MW, producţia maximă continuă şi teoretică ar fi de 140.160 MWh anual, ceea ce înseamnă că la 44.600 MWh estimaţi de ingineri, factorul de capacitate estimat e de doar 31,8%.

Pentru comparaţie, turbina europeană Vesta V236-15MW, una din cele mai populare, cu picior fix, are 15 MW putere, dar produce 80 GWh anual, la un factor de capacitate de aproximativ 60%. Prin urmare, productivitatea turbinei europene e dublă faţă de noua turbină chinezească. Iar această discrepanţă de randament nu e prima, ci e mai degrabă un fenomen întâlnit aproape constant la turbinele eoliene chinezeşti din ultimii ani, care sunt mai mari în diametru şi mai puternice în generatoarele lor electrice, dar produc mai puţină electricitate în bilanţul final anual. Pentru că la o turbină eoliană proiectarea aerodinamică fină e adeseori mai importantă decât puterea maximă a generatorului, or, scopul e ca turbina să capteze cât mai eficient forţa vântului, să fie cât mai mult timp dintr-un an în mişcare şi să transforme cât mai mult din acea energie motrice în electricitate. Dar e la fel de adevărat că echipa de ingineri despre care vorbim azi a reuşit un adevărat salt tehnologic impresionant în noul concept de platformă submersibilă.