Oto samomontująca morska turbina wiatrowa

Mimo iż energia wiatrowa jest wysoko ceniona jako ważne źródło zrównoważonej energii, koszty montażu niezbędnych turbin od zawsze stanowią przeszkodę na drodze do jej rozpowszechnienia. Dotyczy to w szczególności morskich farm wiatrowych, których duże i zaawansowane technologiczne turbiny wiatrowe są budowane i konserwowane na morzu.

Dzięki innowacyjnemu procesowi budowy turbin wiatrowych, jaki został opracowany w ramach projektu ELISA, ta tradycyjna przeszkoda na drodze do korzystania z energii wiatrowej została ostatecznie pokonana. Ta innowacja – w pełni operacyjny prototyp technologii ELISA 5MW – znajduje się na Wyspach Kanaryjskich i jest pierwszą posadowioną morską turbiną wiatrową całkowicie zmontowaną bez użycia kosztownych i dostępnych w niewielkiej liczbie transportowców ładunków ciężkich.

„ELISA to pionierska technologia w zakresie opracowywania całkowicie samomontujących turbin morskich” – stwierdził pracujący nad projektem inżynier, José Serna. „Przedmontaż i wstępny rozruch całego systemu w pełnym zakresie odbywa się w kontrolowanych warunkach portowych, co zwiększa szanse na uprzemysłowienie i zminimalizowanie zagrożeń, jakie wiążą się z pracami montażowymi na morzu”.

Teleskopowa technologia

Prototyp ELISA 5MW wykorzystuje fundament grawitacyjny, który zasadniczo pełni rolę pływającej platformy, na której zakotwiona jest automatycznie rozkładająca się teleskopowo wieża wraz z turbiną wiatrową. Poszczególne jednostki – platforma, wieża i turbina – są całkowicie montowane na lądzie. Następnie całość jest holowana na stanowisko na otwartym morzu za pomocą tradycyjnych holowników, gdzie mocowana jest platforma i podnoszona wieża.

„Należy zauważyć, że na dzień dzisiejszy dostępne są w Europie tylko trzy albo cztery transportowce ładunków ciężkich, które są w stanie zamontować turbinę 8 MW w wodach o głębokości powyżej 40 metrów – a Europa wiedzie prym w porównaniu do innych rozwiniętych rynków” – stwierdził Serna. „Inaczej mówiąc, ten system będzie także kluczowym towarem eksportowym Europy na takie rynki jak USA czy Japonia”.

System w szczególności wyróżnia fakt, że teleskopowa konfiguracja wieży została zaprojektowana w taki sposób, aby obniżyć środek ciężkości jednostki, dzięki czemu platforma służy za samostateczną barkę pływającą, umożliwiającą załodze przedmontaż całego systemu w strefie przybrzeżnej. Możliwość wznoszenia struktury w strefie przybrzeżnej zamiast na otwartych i często zdradliwych wodach morskich ogromnie redukuje zagrożenia dla ludzi, które tak często wiążą się z montażem turbin wiatrowych na otwartych wodach.

„Montaż bez użycia statku jest nie tylko źródłem znacznych oszczędności, ale także sposobem na wspomaganie wyraźnego trendu w stronę większych morskich turbin wiatrowych, co stanowi ważny krok na drodze do poprawy kosztu energii wytwarzanej przez farmy wiatrowe” – wyjaśnia Serna.

Platforma, po doholowaniu na stanowisko na morzu, jest obciążana w celu posadowienia jej na dnie. Po zakończeniu mocowania następuje podniesienie wieży do ostatecznego położenia za pomocą lin i tradycyjnych podnośników linowych. Podnośniki najpierw podnoszą jeden odcinek wieży, po czym kolejne, aż do jej całkowitego rozłożenia. Są ponadto podtrzymywane przez jeden znajdujący się poniżej, który służy za prowadnicę podnoszonej rury w ramach procedury samomontowania, gdzie jedyną wymaganą konstrukcją podpierającą jest sama wieża. A wszystko to odbywa się na jednej platformie dostępowej.

Wiele atutów

„ELISA umożliwia radykalne obniżenie kosztów dostawy fundamentów i montażu obiektów morskiej energetyki wiatrowej, która ma odegrać strategiczną rolę w ewoluowaniu Europy w kierunku niskoemisyjnego i lokalnie zaopatrywanego koszyka energetycznego” – zauważa Serna. „Tak naprawdę koszt jednego MW wytwarzanego przez opracowywany prototyp już kształtuje się poniżej aktualnych cen rynkowych, mimo nakładów poniesionych na infrastrukturę pomocniczą i środki przeznaczone wyłącznie na tę jedną jednostkę”.

Zdaniem Serny system ELISA może znacząco, bo aż o 30-40%, obniżyć koszty w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań opartych na płaszczach czy monopalach XL. Użytkownicy ponoszą także niższe koszty konserwacji i utrzymania – to znacząca pozycja w przypadku turbin zmagających się na co dzień z bezwzględnym żywiołem otwartego morza.

Naukowcy twierdzą, że dzięki solidnym, trwałym, odpornym na zmęczenie i niewymagającym konserwacji betonowym fundamentom, system poprawi integralność konstrukcji i obniży koszty eksploatacji. Dodatkową zaletą jest to, że system pracuje bezszumowo i jest bardziej przyjazny dla środowiska niż stalowe odpowiedniki pod względem oddziaływania na organizmy morskie oraz ślad węglowy.

Więcej informacji:
strona projektu w serwisie CORDIS