Το πρωτότυπο διαθέτει ρότορα διαμέτρου περίπου 6 μέτρων και αποδίδει περίπου 12 kW, μέγεθος που απέχει σημαντικά από τις εμπορικές υπεράκτιες ανεμογεννήτριες πολλών MW
Σε μια υφάλμυρη λίμνη στη Νότια Ολλανδία, πίσω από ένα φράγμα που την αποκόπτει από τη θάλασσα, πραγματοποιείται ένα ασυνήθιστο πείραμα στην αιολική ενέργεια. Μια μικρή πλωτή ανεμογεννήτρια κινείται στο νερό με τον ρότορά της γερμένο υπό γωνία, θυμίζοντας περισσότερο δίσκο ελικοπτέρου παρά τον κατακόρυφο ρότορα των συμβατικών ανεμογεννητριών.
Το πρωτότυπο διαθέτει ρότορα διαμέτρου περίπου 6 μέτρων και αποδίδει περίπου 12 kW, μέγεθος που απέχει σημαντικά από τις εμπορικές υπεράκτιες ανεμογεννήτριες πολλών MW. Στόχος της δοκιμής δεν είναι επομένως η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα, αλλά η διερεύνηση μιας διαφορετικής τεχνολογίας που θα μπορούσε μελλοντικά να αξιοποιηθεί σε πλωτά υπεράκτια αιολικά πάρκα.
Η βασική ιδέα διαφοροποιείται από τον τρόπο λειτουργίας των συμβατικών ανεμογεννητριών. Στα κλασικά συστήματα, όταν ενισχύεται ο άνεμος, τα πτερύγια περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους μέσω μηχανισμών μεταβολής βήματος, ώστε να περιορίζεται η αεροδυναμική φόρτιση. Όταν η ταχύτητα του ανέμου ξεπεράσει ένα συγκεκριμένο όριο, η ανεμογεννήτρια σταματά και τα πτερύγια τοποθετούνται σε θέση που περιορίζει την καταπόνηση.
Η συγκεκριμένη σχεδίαση επιχειρεί να αντιμετωπίσει το ίδιο πρόβλημα με διαφορετικό τρόπο. Όσο αυξάνεται η ένταση του ανέμου, ολόκληρος ο ρότορας μετακινείται και παίρνει πιο οριζόντια θέση. Ένας δίσκος που στρέφεται περισσότερο προς την κατεύθυνση της ροής του αέρα δέχεται μικρότερη αεροδυναμική φόρτιση. Έτσι, η αλλαγή της κλίσης ολόκληρου του ρότορα αναλαμβάνει μέρος της λειτουργίας που στις συμβατικές ανεμογεννήτριες πραγματοποιείται μέσω των επιμέρους πτερυγίων.
Οι δημιουργοί της τεχνολογίας υποστηρίζουν ότι η συγκεκριμένη διάταξη θα μπορούσε να επιτρέψει στη μονάδα να παραμένει σε λειτουργία και υπό ισχυρούς ανέμους, αντί να σταματά προκειμένου να προστατευθεί ο εξοπλισμός.
Ένα ακόμη σημαντικό χαρακτηριστικό του πρωτοτύπου είναι ότι ο ρότορας αποτελεί ενιαία κατασκευή. Δεν υπάρχουν ξεχωριστά πτερύγια που συνδέονται με πλήμνη, ούτε έδρανα και μηχανισμοί μεταβολής βήματος. Η απουσία αυτών των εξαρτημάτων μειώνει τον αριθμό των μηχανικών στοιχείων που μπορούν να παρουσιάσουν βλάβη σε μια υπεράκτια εγκατάσταση και περιορίζει αντίστοιχα την πολυπλοκότητα του συστήματος ελέγχου.
Υπάρχει, ωστόσο, και ένας συμβιβασμός. Εφόσον τα πτερύγια αποτελούν ενιαίο σώμα, δεν υπάρχει δυνατότητα ανεξάρτητης ρύθμισης κάθε πτερυγίου. Η διαχείριση των φορτίων πραγματοποιείται ουσιαστικά μέσω της συνολικής κλίσης του ρότορα.
Ιδιαίτερη έμφαση έχει δοθεί και στην κατασκευή των πτερυγίων, τα οποία σχεδιάστηκαν χωρίς γραμμές συγκόλλησης στην περιοχή του εμπρόσθιου άκρου, όπου συνήθως ξεκινά η διάβρωση λόγω της συνεχούς έκθεσης στις συνθήκες λειτουργίας. Η κατασκευή τους πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της έγχυσης υπό κενό, ενώ για το πρόγραμμα δοκιμών έχουν παραχθεί συνολικά δέκα σετ πτερυγίων, επιτρέποντας τη δημιουργία περισσότερων πρωτοτύπων.
Το σημαντικότερο ζητούμενο της δοκιμής, ωστόσο, δεν είναι αποκλειστικά η ίδια η ανεμογεννήτρια. Οι ερευνητές θέλουν κυρίως να μελετήσουν τη συμπεριφορά του αέρα πίσω από τον κεκλιμένο ρότορα και τις επιπτώσεις που μπορεί να έχει αυτό στη διάταξη ενός μελλοντικού αιολικού πάρκου.
Η έρευνα πραγματοποιείται στο πλαίσιο προγράμματος που εξετάζει τις θετικές επιδράσεις των κεκλιμένων ρότορων στα αιολικά πάρκα. Η θεωρία είναι ότι ένας ρότορας υπό γωνία θα μπορούσε να διοχετεύει το αεροδυναμικό του ίχνος, το λεγόμενο wake, όχι μόνο ευθεία προς τα πίσω αλλά και προς τα κάτω και στο πλάι. Με αυτόν τον τρόπο, οι ανεμογεννήτριες που ακολουθούν θα μπορούσαν ενδεχομένως να τοποθετούνται σε μικρότερες αποστάσεις μεταξύ τους, περιορίζοντας τις απώλειες παραγωγής που προκαλούνται όταν μια μονάδα βρίσκεται μέσα στη διαταραγμένη ροή αέρα μιας άλλης.
Η κλίση του ρότορα μπορεί επίσης να επιτρέψει την αξιοποίηση διαφορετικών υψών μέσα στη ροή του ανέμου. Καθώς η ταχύτητα του ανέμου αυξάνεται όσο απομακρυνόμαστε από την επιφάνεια, ένας κεκλιμένος ρότορας μπορεί να «σαρώνει» μεγαλύτερο κατακόρυφο τμήμα της ατμόσφαιρας.
Ο συνδυασμός αυτών των δύο χαρακτηριστικών θα μπορούσε θεωρητικά να αυξήσει την παραγωγή ενέργειας ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο θαλάσσιας έκτασης. Πρόκειται για κρίσιμο μέγεθος στην οικονομική βιωσιμότητα των υπεράκτιων αιολικών πάρκων, καθώς ο διαθέσιμος θαλάσσιος χώρος αποτελεί έναν από τους βασικούς περιορισμούς για την ανάπτυξή τους.
Η πλωτή πλατφόρμα αγκυρώνεται στον πυθμένα μέσω χαλύβδινων και πολυεστερικών γραμμών που συνδέονται με βαριά αγκύρια από σκυρόδεμα. Τα συγκεκριμένα αγκύρια διαθέτουν, ωστόσο, και μια πρόσθετη λειτουργία, καθώς έχουν ενσωματωμένες τρισδιάστατα εκτυπωμένες δομές που μπορούν να λειτουργήσουν ως τεχνητοί ύφαλοι και να δημιουργήσουν κατάλληλο περιβάλλον για θαλάσσιους οργανισμούς.
Παράλληλα, ειδικοί σύνδεσμοι στις γραμμές πρόσδεσης καταγράφουν τα πραγματικά φορτία που δέχεται η πλωτή κατασκευή, παρέχοντας δεδομένα που μπορούν να συγκριθούν με τις θεωρητικές προβλέψεις των μηχανικών. Στην περιοχή έχει εγκατασταθεί επίσης μετεωρολογικός ιστός, ενώ εννέα ακόμη πανομοιότυπες μονάδες βρίσκονται στη στεριά για τη μέτρηση των επιδράσεων που προκαλούν οι διαφορετικές διατάξεις των ρότορων στη ροή του αέρα.
Η απόσταση από ένα εμπορικά αξιοποιήσιμο υπεράκτιο αιολικό σύστημα παραμένει, πάντως, τεράστια. Η ισχύς του συγκεκριμένου πρωτοτύπου περιορίζεται στα 12 kW, ενώ οι σύγχρονες υπεράκτιες ανεμογεννήτριες διαθέτουν ρότορες με διάμετρο άνω των 700 ποδιών και ισχύ που μετριέται σε χιλιάδες kW.
Η κλιμάκωση της τεχνολογίας αποτελεί επομένως τη μεγαλύτερη πρόκληση. Ένα σύστημα που λειτουργεί σε μια προστατευμένη λίμνη πρέπει, εφόσον περάσει στη θάλασσα, να αντιμετωπίσει πολύ μεγαλύτερα φορτία από κύματα και ανέμους, τη διάβρωση από το θαλασσινό νερό και απαιτήσεις αξιοπιστίας που μπορούν να φτάνουν τις δύο δεκαετίες.
Οι δοκιμές στην Ολλανδία θα συνεχιστούν καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, με χρηματοδότηση από τον ολλανδικό εθνικό οργανισμό επιχειρήσεων και τη συμμετοχή κοινοπραξίας στην οποία περιλαμβάνονται ιαπωνικός ναυτιλιακός όμιλος και δύο ολλανδικά ερευνητικά ιδρύματα.
Η διαφορά κλίμακας αποτυπώνεται χαρακτηριστικά στο μήκος των πτερυγίων των σημερινών υπεράκτιων ανεμογεννητριών. Ένα μόνο πτερύγιο μπορεί να φτάνει περίπου τα 115 μέτρα, δηλαδή να έχει σχεδόν 19 φορές μεγαλύτερο μήκος από τη διάμετρο ολόκληρου του ρότορα του ολλανδικού πρωτοτύπου.
www.worldenergynews.gr
