Ta strona używa plików cookies, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z naszego serwisu oraz do celów analitycznych. Klikając "Akceptuję", wyrażasz zgodę na używanie wszystkich plików cookies. Możesz również odrzucić zgodę, co spowoduje zablokowanie plików cookies analitycznych. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce Prywatności.
OceanX sprawia, że pływająca turbina downwind zasługuje na ponowną ocenę
OceanX łączy dwa wirniki na jednej pływającej platformie.
Wirniki pracują za podporami względem napływającego wiatru.
Podczas tajfunu Yagi odnotowano wiatr przy gondoli przekraczający 41,5 m/s i fale o wysokości maksymalnej 9,8 m.
Pomiary potwierdzają zachowanie konstrukcji w sztormie, ale nie jej opłacalność w całym cyklu życia.
Sponsorowane
Odkryj rewolucyjną metodę nauki języków
Sprawdź jak w 30 dni opanować podstawy dowolnego języka obcego bez wychodzenia z domu.
OceanX to pływająca konstrukcja wiatrowa, która od razu budzi wątpliwości, ponieważ łączy dwa rozwiązania rzadko kojarzone z dominującym modelem współczesnej turbiny. Na jednej platformie umieszczono dwa wirniki, a ich łopaty znajdują się za podporami względem kierunku napływającego wiatru. Przez lata branża koncentrowała się przede wszystkim na pojedynczych, dużych, trójłopatowych wirnikach ustawionych przed wieżą. Takie podejście wynikało z konkretnych problemów aerodynamicznych i konstrukcyjnych, a nie wyłącznie z przyzwyczajenia. OceanX nie usuwa tych problemów automatycznie, ale dane z pracy platformy podczas supertajfunu Yagi sprawiły, że nietypowej architektury nie można już łatwo odrzucić bez dalszej analizy.
Tajfun dostarczył danych z rzeczywistej pracy konstrukcji
Według danych przywołanych w analizie firmy Mingyang, podczas tajfunu Yagi wiatr przy gondoli przekraczał 41,5 metra na sekundę. Fale znaczące miały wysokość 6,5 metra, a maksymalna odnotowana fala osiągnęła 9,8 metra. W tym czasie przechylenie gondoli zmieniało się w zakresie od około zera do trzech stopni. Zarejestrowana odpowiedź platformy była zbliżona do wcześniejszych symulacji wykonanych na potrzeby sztormu. Nie wskazano też na wyraźny, nieprawidłowy rezonans ani trwałą zmianę położenia platformy. To istotne dane, ponieważ obciążenia działały na cały układ jednocześnie: wirniki, podpory, odciągi, platformę, system cumowania, fale i bezpośredni napór wiatru.
OceanX wykorzystuje dwa wirniki na jednej pływającej platformie.
Słownik artykułu
Pojęcia, które warto znać
Krótkie objaśnienia terminów występujących w tekście. Każde hasło prowadzi do szerszej definicji i przykładów użycia.
Wirniki są ustawione po zawietrznej stronie podpór.
Podpory są smukłe, nachylone i stabilizowane przez sieć masywnych odciągów.
Cała platforma może ustawiać się względem kierunku wiatru.
Dane z tajfunu Yagi nie przesądzają o kosztach, trwałości ani przewadze rynkowej rozwiązania.
Dlaczego układ downwind przez lata miał złą opinię
W typowej turbinie upwind łopaty znajdują się przed wieżą, patrząc od strony napływającego wiatru. W układzie downwind wiatr najpierw przechodzi przez wieżę lub podpory, a dopiero potem dociera do wirnika. To oznacza, że każda łopata wielokrotnie wchodzi w obszar zaburzonego przepływu za konstrukcją. Zmiany obciążenia aerodynamicznego mogą zwiększać zmęczenie materiału, a w starszych konstrukcjach wiązano z takim układem także charakterystyczny, rytmiczny hałas. Te ograniczenia były jednym z powodów, dla których przemysł wiatrowy w dużej mierze skoncentrował się na pojedynczych wirnikach pracujących przed wieżą.
OceanX próbuje zmienić źródło problemu, a nie tylko kompensować jego skutki mocniejszymi łopatami i bardziej zaawansowanym sterowaniem. Zamiast dwóch konwencjonalnych, samonośnych wież zastosowano długie, smukłe i nachylone podpory utrzymywane przez sieć wstępnie naprężonych odciągów. Jeżeli takie elementy tworzą węższy i bardziej uporządkowany ślad aerodynamiczny niż masywna wieża rurowa, zaburzenia przepływu za podporą mogą być mniejsze. Na tym opiera się główny argument za ponownym przyjrzeniem się turbinom downwind w układzie pływającym. Nie jest to jednak dowód, że obciążenia znikają. Łopaty nadal przechodzą przez przepływ zmieniony przez konstrukcję, więc potrzebne są dane dotyczące długotrwałego zmęczenia i pracy całego układu.
Pływająca platforma może obracać się zgodnie z wiatrem
Drugim ważnym elementem projektu jest sposób ustawiania urządzenia względem wiatru. W wielu klasycznych turbinach gondola obraca się na szczycie wieży za pomocą osobnego systemu odchylania, aby skierować wirnik w stronę napływającego powietrza. W OceanX kierunek może zmieniać cała pływająca platforma względem systemu cumowania. Dzięki temu wirniki, podpory i odciągi pozostają w przybliżeniu w tej samej relacji aerodynamicznej do wiatru. Ma to szczególne znaczenie dla konstrukcji, której działanie zależy od tego, jak smukłe podpory są ustawione przed wirnikami. Takie rozwiązanie może ograniczyć liczbę mechanizmów potrzebnych do ustawiania dwóch oddzielnych gondoli, ale jednocześnie przenosi część wymagań na platformę i cumowanie.
Dwa wirniki są najbardziej efektowną, ale niekoniecznie najważniejszą cechą
OceanX wyróżnia się wizualnie przede wszystkim dwoma wirnikami. To one sprawiają, że konstrukcja wygląda radykalnie inaczej niż typowa turbina. Techniczna korzyść tego rozwiązania jest jednak mniej oczywista niż korzyści wynikające ze smukłych podpór, ustawienia downwind i obracania całej platformy. Dwa wirniki oznaczają dwie gondole, dwa układy napędowe, dwie piasty i łącznie sześć łopat. Podział powierzchni wytwarzającej energię między dwa mniejsze urządzenia może ograniczyć wysokość piast oraz rozmiary poszczególnych elementów. Może to ułatwiać niektóre procesy konstrukcyjne i produkcyjne platformy pływającej. Jednocześnie rozwiązanie powiela kosztowny sprzęt i dodaje wzajemne oddziaływania, których nie musi obsługiwać jeden większy wirnik.
Dobre wyniki sztormowe nie rozstrzygają rachunku ekonomicznego
Pomiary z tajfunu Yagi wzmacniają wiarygodność inżynieryjną całej architektury, ponieważ sztorm sprawdził jednocześnie wiele zależnych od siebie elementów. Nie były to wyłącznie dane z pojedynczego wirnika albo laboratoryjny test komponentu. Platforma musiała reagować na wiatr, fale, ruch konstrukcji, siły w systemie cumowania oraz obciążenia dużej, utrzymywanej odciągami części nadwodnej. Zgodność zmierzonej odpowiedzi z wcześniejszymi symulacjami jest użyteczniejsza niż kolejna wizualizacja lub model teoretyczny. Nadal nie wynika z niej jednak, że OceanX będzie tańszy albo bardziej niezawodny od konwencjonalnych turbin pływających.
Do oceny potrzebne są między innymi dane o zmęczeniu konstrukcji, masie platformy, kosztach obsługi, doświadczeniach z konserwacją oraz procedurach wymiany komponentów. Trzeba także sprawdzić, jak w praktyce będą kontrolowane podwodne połączenia obrotowe i ile dodatkowych punktów awarii wynika z zastosowania dwóch układów napędowych. Rzetelne porównanie powinno obejmować cały okres 25 lat pracy, a nie tylko zachowanie podczas jednego silnego sztormu. OceanX nie udowodnił więc jeszcze przewagi ekonomicznej ani optymalności konstrukcyjnej. Pokazał natomiast, że pływająca platforma daje projektantom większą swobodę w kształtowaniu podpór i ustawianiu wirników, a to wystarcza, by koncepcja downwind zasługiwała na ponowne, oparte na danych rozpatrzenie.
