Větrné elektrárny: kradou si vrtule vítr? Vědci to prozkoumali

Větrné elektrárny: kradou si vrtule vítr? Vědci to prozkoumali

Využití větrné energie, zejména prostřednictvím větrných elektráren na moři, hraje významnou roli ve strategii řady evropských států při přechodu na udržitelnou energetiku. Například Německo plánuje do roku 2030 ztrojnásobit už tak vysoký instalovaný výkon svých větrných elektráren na moři.

Vzhledem k tomu, že výběr míst, kam se dají větrné elektrárny instalovat, je omezený, hrají důležitou roli znalosti o vzájemném vlivu turbín. Výzkumnému týmu z Coloradské univerzity v Boulderu se podařilo získat důležité poznatky o dynamice výroby energie v příbřežních větrných parcích, které jsou zásadní pro plánování a optimalizaci těchto zdrojů energie.

Studie se zaměřuje především na tzv. wake effect (efekt úplavu), který vzniká při proudění větru přes listy rotoru větrných turbín. Turbíny umístěné v přední části větrné farmy odebírají energii z větru, což způsobuje, že vítr za těmito turbínami je pomalejší a turbulentnější. To může významně ovlivnit účinnost turbín umístěných za nimi a snížit celkovou produkci energie větrné farmy o 34 až 38 %, jak vědci zjistili na základě podrobných počítačových simulací a údajů o atmosféře. Ne nepodstatné je také zvýšení mechanického zatížení turbín, které jsou po větru a tudíž vystaveny turbulencím z předních rotorů.

Vliv vírů je měřitelný na vzdálenost více než 50 kilometrů

„Efekt úplavu“ je tedy jakási stopa, kterou za sebou a kolem sebe zanechává každá turbína v podobě snížené rychlost větru a větrných vírů.

Aby výzkumný tým získal podrobnější informace o regionálních větrných podmínkách, provedl v prosinci 2023 terénní studii. Na ostrovech u pobřeží Nové Anglie nainstalovali řadu měřicích přístrojů, včetně monitorů počasí a radarových senzorů. Tyto přístroje mají průběžně shromažďovat údaje, které doplňují předchozí, často neúplné informace ze satelitních pozorování a údajů z lodí.

Obzvláště zajímavým zjištěním je, že za určitých povětrnostních podmínek, zejména v horkých letních dnech, se víry mohou šířit až do vzdálenosti 55 kilometrů. To může ovlivnit i sousední větrné elektrárny, které se nacházejí v bezprostřední blízkosti. Ve dnech, kdy je vzduch nad chladnou mořskou hladinou stabilní, mohou tyto bludné víry trvat déle a šířit se dále, což vede k celkovému snížení výkonu větrné farmy.

Navzdory problémům spojeným s efektem úplavu existují způsoby, jak negativní účinky minimalizovat. Výsledky studie proto poskytují důležité odpovědi pro budoucí plánování a provoz větrných elektráren na moři.

Největší offshore větrná elektrárna

Dánský energetický gigant Ørsted nedávno oznámil významný krok v oblasti obnovitelných zdrojů energie v Evropě: do konce roku 2027 chce dokončit rozsáhlý projekt pobřežní větrné elektrárny s instalovaným výkonem 2,9 gigawattů.

Projekt se nazývá Hornsea 3 a bude třetím velkou stavbou svého druhu v řadě Hornsea. Předchozí větrné elektrárny, Hornsea 1 a Hornsea 2, již mají kapacitu 2,5 gigawattu. Spolu s novou větrnou farmou tvoří výkonnou trojici s celkovou kapacitou pět gigawattů, což z nich činí největší souvislou zónu větrných farem na moři na světě, která se nachází 160 kilometrů od anglického pobřeží.

A o dalším rozšíření se jedná: Hornsea 4 by mohla skupinu rozšířit na více než 7 gigawattů.

Zdroj: Copernicus.org, IWR