Энергетические компании по всему миру разрабатывают более долговечное и эффективное оборудование для возобновляемой энергетики, чтобы ускорить глобальный зелёный переход. За последние десятилетия был достигнут значительный прогресс: появились более крупные и прочные ветряные турбины, а также более эффективные и устойчивые солнечные панели. По мере продолжения этих исследований ряд новых инноваций может существенно увеличить выработку возобновляемой энергии в ближайшие годы.

Ожидается, что глобальный прирост ветроэнергетических мощностей достигнет 160 GW в 2026 году, поскольку страны продолжают инвестировать в чистую энергетику, согласно январскому анализу Wood Mackenzie. Это означает снижение на 6 процентов по сравнению с 2025 годом, когда был установлен рекорд в 170 GW. Исследовательская консалтинговая компания частично связала снижение с завершением Китаем пятилетнего цикла развития. Ожидается, что Соединённые Штаты добавят 46 GW новых ветроэнергетических мощностей в период с 2025 по 2029 год, хотя политика администрации Трампа, сдерживающая развитие ветроэнергетики, может негативно повлиять на американский ветросектор.

За последнее десятилетие значительные инвестиции в исследования и разработки обеспечили серьёзный прогресс в технологии ветровых турбин. Исследователи значительно улучшили конструкцию лопастей, а компании внедрили морские и плавучие технологии, интеграцию в интеллектуальные сети и накопители энергии для повышения выработки чистой энергии. Во многих странах этому способствовали благоприятные меры политики, поддерживающие развитие наземной и морской ветроэнергетики.

Большинство современных ветряных турбин состоят из ротора с двумя или тремя лопастями, установленными на ступице. Эти лопасти аэродинамически спроектированы так, чтобы при вращении улавливать кинетическую энергию ветра. Когда дует ветер, он приводит ротор во вращение, преобразуя энергию ветра в механическую энергию, которая затем передаётся через вал в редуктор для увеличения скорости вращения и привода генератора. Генератор преобразует механическую энергию в чистую электрическую энергию, которая направляется в сеть для передачи.

Конструкция лопастей ветряных турбин в последние годы заметно улучшилась. Новые турбины оснащаются более крупными и лёгкими лопастями ротора, которые могут улавливать больше энергии ветра даже при более низкой скорости ветра, делая турбины эффективнее и пригоднее для использования в широком диапазоне местоположений. Некоторые из крупнейших турбин в мире, такие как GE Haliade-X, имеют диаметр ротора 220 метров. Другие почти превышают 30 метров. Исследователи также внедрили в новые лопасти передовые технологии, такие как датчики и исполнительные механизмы, которые в реальном времени изменяют их угол для повышения выработки энергии. Турбины также становятся выше, чтобы использовать больше ветровой энергии, и некоторые превышают 150 метров. Кроме того, современные турбины теперь превышают 15 MW на единицу, что означает необходимость в меньшем числе турбин для производства больших объёмов чистой электроэнергии.

Существенный прогресс наблюдается в офшорной ветроэнергетике. Испанский стартап Optimised Generators разработал генератор ветровой турбины мощностью 15 MW, который дешевле, легче и проще в ремонте, чем текущие модели, в рамках проекта LIGHTWIND, финансируемого ЕС. Ожидается, что это поможет развитию плавучей офшорной ветроэнергетики.

Значительная часть мирового потенциала офшорной ветроэнергетики находится в водах глубже 60 метров, где фиксированные на дне турбины уже не подходят. Компании всё активнее размещают плавучие морские турбины в таких районах, однако такие проблемы, как сложная установка, высокие расходы на ремонт и тяжёлые верхние блоки, ограничивали распространение этой технологии. Конструкция OptiGen может помочь энергетическим компаниям преодолеть часть этих трудностей и стимулировать развитие новых плавучих ветропарков, согласно исследовательскому порталу ЕС CORDIS.

В Китае успешно завершены испытания воздушной турбины, способной вырабатывать электроэнергию, находясь на высоте. Система S2000 Stratosphere Airborne Wind Energy System была испытана на высоте 2,000 метров в провинции Сычуань на юго-западе Китая, где исследователи продемонстрировали, что устройство может вырабатывать энергию и передавать её в сеть по воздушным кабелям, идущим с неба на землю. Технология работает как воздушная электростанция и состоит из платформы-дирижабля, оснащённой ветряными турбинами. Ветры на больших высотах, как правило, сильнее и стабильнее, чем у поверхности, поэтому несколько исследовательских групп по всему миру разрабатывают воздушные системы, позволяющие использовать ветровые ресурсы, недоступные обычным турбинам на башнях.

Ещё одна конструкция, привлекающая внимание, — безлопастная турбина. Стартап Vortex разработал безлопастную турбину высотой 3 метра с цилиндром с изогнутой верхней частью, установленным вертикально на эластичном стержне. Устройство рассчитано на колебания в диапазоне ветровых скоростей и выработку электроэнергии за счёт вибрации. Vortex рассчитывает, что его технология будет использоваться в городских и жилых районах, где традиционные турбины не подходят, что соответствует более широкой отраслевой тенденции к распределённой генерации, дополняющей крупные ветропарки небольшими локальными установками.

Давид Яньес, изобретатель Vortex Bladeless, пояснил: "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."

В последние годы исследователи добились заметного прогресса в проектировании и разработке ветровых турбин, что способствует повышению эффективности и производственной мощности ветропарков по всему миру. В ближайшие годы ожидается внедрение ряда новых технологий ветроэнергетики, включая инновационные плавучие турбины, воздушные электростанции и безлопастные турбины.

By Felicity Bradstock for Oilprice.com