Spółki energetyczne na całym świecie rozwijają trwalsze i wydajniejsze urządzenia do produkcji energii odnawialnej, aby przyspieszyć globalną zieloną transformację. Ostatnie dekady przyniosły znaczący postęp, w tym większe i mocniejsze turbiny wiatrowe oraz bardziej wytrzymałe panele słoneczne. W miarę kontynuacji tych prac kilka nowych innowacji może istotnie zwiększyć produkcję energii odnawialnej w nadchodzących latach.

Według styczniowej analizy Wood Mackenzie globalny przyrost mocy wiatrowej ma osiągnąć 160 GW w 2026 roku, ponieważ kraje nadal inwestują w czystą energię. Oznacza to spadek o 6 procent względem 2025 roku, kiedy dodano rekordowe 170 GW. Firma badawczo-doradcza przypisała część spadku zakończeniu przez Chiny pięcioletniego cyklu rozwojowego. Stany Zjednoczone mają dodać 46 GW nowej mocy wiatrowej w latach 2025–2029, choć polityka administracji Trumpa utrudniająca rozwój energetyki wiatrowej może negatywnie wpłynąć na amerykański sektor wiatrowy.

W ciągu ostatniej dekady znaczne nakłady na badania i rozwój doprowadziły do istotnych postępów w technologii turbin wiatrowych. Naukowcy znacznie udoskonalili konstrukcję łopat, a firmy wdrożyły technologie offshore i pływające, integrację ze smart grid oraz magazynowanie energii w bateriach, aby zwiększyć produkcję czystej energii. W kilku krajach działania te zostały wsparte przez korzystne regulacje sprzyjające rozwojowi lądowej i morskiej energetyki wiatrowej.

Większość nowoczesnych turbin wiatrowych składa się z wirnika z dwoma lub trzema łopatami zamontowanymi na piaście. Łopaty są projektowane aerodynamicznie tak, aby podczas obrotu wychwytywać energię kinetyczną wiatru. Gdy wieje wiatr, wprawia wirnik w ruch, przekształcając energię wiatru w energię mechaniczną, która następnie jest przekazywana wałem do przekładni w celu zwiększenia prędkości obrotowej i napędzenia generatora. Generator zamienia energię mechaniczną w czystą energię elektryczną, która trafia do sieci przesyłowej.

Konstrukcja łopat turbin wiatrowych uległa w ostatnich latach znaczącej poprawie. Nowe turbiny są wyposażane w większe, lekkie łopaty wirnika, które mogą wychwytywać więcej energii wiatru nawet przy niższych prędkościach wiatru, czyniąc turbiny bardziej wydajnymi i odpowiednimi do zastosowania w szerokim zakresie lokalizacji. Niektóre z największych turbin na świecie, takie jak GE Haliade-X, mają średnicę wirnika 220 metrów. Inne niemal przekraczają 30 meters. Naukowcy wprowadzili także do nowych łopat zaawansowane technologie, takie jak czujniki i siłowniki, które w czasie rzeczywistym zmieniają ich kąt, aby zwiększyć produkcję energii. Turbiny stają się również coraz wyższe, a niektóre przekraczają 150 metrów. Ponadto nowoczesne turbiny osiągają obecnie ponad 15 MW na jednostkę, co oznacza, że do wytworzenia ogromnych ilości czystej energii potrzeba mniejszej liczby turbin.

Znaczący postęp obserwuje się w offshore. Hiszpański startup Optimised Generators opracował generator turbiny wiatrowej o mocy 15 MW, który jest tańszy, lżejszy i łatwiejszy w naprawie niż obecne modele, w ramach finansowanego przez UE projektu LIGHTWIND. Oczekuje się, że pomoże to rozwinąć pływającą energetykę wiatrową na morzu.

Znaczna część światowego potencjału produkcji energii wiatrowej na morzu znajduje się na wodach o głębokości ponad 60 metrów, zbyt głębokich dla turbin mocowanych do dna. Firmy coraz częściej wdrażają na takich wodach pływające turbiny offshore, ale złożoność instalacji, wysokie koszty napraw oraz ciężkie gondole ograniczały dotychczas szersze wdrażanie tej technologii. Konstrukcja OptiGen może pomóc spółkom energetycznym pokonać część tych wyzwań i zachęcić do rozwoju większej liczby pływających farm wiatrowych, według portalu badawczego CORDIS UE.

W Chinach pomyślnie zakończono testy turbiny powietrznej, która może wytwarzać energię elektryczną podczas zawisu na wysokości. System energetyki wiatrowej S2000 Stratosphere Airborne Wind Energy System został przetestowany na wysokości 2,000 metrów w prowincji Syczuan w południowo-zachodnich Chinach, gdzie naukowcy wykazali, że urządzenie może wytwarzać energię i przesyłać ją do sieci za pomocą przewodów napowietrznych prowadzących z powietrza na ziemię. Technologia działa jak powietrzna elektrownia, składająca się z platformy sterowcowej wyposażonej w turbiny wiatrowe. Wiatry na dużych wysokościach są zazwyczaj silniejsze i bardziej stabilne niż przy powierzchni, dlatego kilka zespołów badawczych na świecie pracuje nad systemami powietrznymi, które mogą wykorzystywać zasoby wiatru niedostępne dla tradycyjnych turbin wieżowych.

Kolejną konstrukcją, która zyskuje zainteresowanie, jest turbina bezłopatkowa. Startup Vortex opracował bezłopatkową turbinę o wysokości 3 metrów, z cylindrem o zaokrąglonej górze zamocowanym pionowo na elastycznym pręcie. Urządzenie ma oscylować w zakresie oddziaływania wiatru i wytwarzać energię elektryczną z drgań. Vortex zakłada, że jego technologia będzie wykorzystywana w obszarach miejskich i mieszkaniowych, gdzie tradycyjne turbiny nie są odpowiednie.

David Yáñez, wynalazca Vortex Bladeless, wyjaśnił: „We are not against traditional windfarms… Our technology has different characteristics which can help to fill the gaps where traditional windfarms might not be appropriate.”

W ostatnich latach naukowcy poczynili duże postępy w projektowaniu i rozwoju turbin wiatrowych, pomagając poprawić wydajność i zdolności produkcyjne farm wiatrowych na całym świecie. W nadchodzących latach ma zostać wdrożonych kilka nowych technologii produkcji energii wiatrowej, w tym innowacyjne pływające turbiny wiatrowe, powietrzne elektrownie oraz turbiny bezłopatkowe.

By Felicity Bradstock for Oilprice.com

More Top Reads From Oilprice.com

Russian Oil Production Climbs Above 9 Million Bpd in July

Venezuela’s Oil Exports Fall Even as U.S. Shipments Hit Seven-Year High

Ukraine’s Drone Campaign Drives Russian Oil Refining to 24-Year Low