Az elmúlt években nagyot nőtt a szélenergia-ipar, közben pedig számos cég jelentette be új, egyre hatalmasabb turbinák fejlesztésére irányuló terveit, melyeket elsősorban tengeri (offshore) telepítésre szánnak. A növekedésre minden szempontból szükség is van, mivel a klímaváltozás megfékezéséhez a 2020-as rekordévhez képest is két-háromszorosára kellene fokozni a telepítések ütemét.

Az iparágban minden fontos méret növekedést mutat: egyre nagyobb szélerőmű-parkok épülnek, amelyek már akár milliós nagyságrendben képesek a háztartások ellátására, az ezek finanszírozására szolgáló üzletek pedig már rég milliárd dolláros szinteken mozognak. A koronavírus-járvány ellenére 2020-ban rekord nagyságú, 93 gigawatt új kapacitás jött létre a világban, több mint 50 százalékkal meghaladva a 2019-es értéket – derül ki a Global Wind Energy Council (GWEC) jelentéséből. A BloombergNEF szerint tavaly ennél is nagyobb, 96,7 GW új szélerőművi kapacitást telepítettek globálisan. Az elmúlt egy évtizedben a globális szélenergia-piac így csaknem megnégyszereződött, és eléri a 743 GW-ot.

Túlnőni az Eiffel-tornyon?

Az iparág bővülésével párhuzamosan pedig a szélturbinák is egyre nagyobbra nőnek, elsősorban is az offshore, tengeri telepítések esetében, mivel ott a méretek kevésbé zavaróak, és általánosságban a szélviszonyok is kedvezőbbek. A WindEurope nevű európai iparági szervezet adatai szerint a 2020-ban a kontinens vizein telepített turbinák átlagos teljesítménye 8,2 MW volt, 5 százalékkal nagyobb, mint 2019-ben. Az erőművek egyre magasabb oszlopokon foglalnak helyet, amelyek a következő években várhatóan megközelítik majd a 300 méteres magasságot – mondta Shashi Barla, a Wood Mackenzie vezető elemzője a CNBC-nek. Összevetésül: az Eiffel-torony magassága (leszámítva a tévé-adóantennát) 300 méter.

Az óriások korszakának első képviselője a GE Haliade-X nevű turbinája, mely 107 méter hosszú lapátokkal és 260 méteres teljes magassággal rendelkezik, rotorátmérője 220 méter. A 12, 13 és 14 megawattos méretben is rendelhető turbina sorozatgyártását 2021 második felében kezdik majd el, 13 MW-s változatának telepítései pedig 2023-ban indulnak angol vizeken a Dogger Bank szélfarmon, ahol összesen 190 ilyen behemótot fognak elhelyezni várhatóan 2026-ig.

Forrás: GE Renewable Energy

A turbina Rotterdamban álló 248 méter magas prototípusának teljesítménye 13 MW, és 2020 októberében egyetlen nap alatt 312 MWh áramot termelt, ezzel megdöntve az ugyancsak általa felállított 2020 februári korábbi 288 MWh-s rekordot. A két esemény között a turbina teljesítményét 12 MW-ról sikerült 1 MW-tal tovább optimalizálni.

Rekord rekord után

A GE óriásturbináját 2018 márciusában mutatták be a nyilvánosságnak, azóta pedig a szektor más meghatározó szereplői, így a Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) és a Vestas is hasonlóan grandiózus tervekkel állt elő, jelezve a szektoron belüli versengés fokozódását. Az SGRE egy 14 MW-os modellen dolgozik, amelynek teljesítménye 15 MW-ra lesz bővíthető. Lapátjai a GE Haliade-X-énél is hosszabbak, 108 méteresek lesznek, rotorátmérője pedig eléri majd a 222 métert. Azonban még el sem készült a prototípus, máris át kellett adnia a világ legnagyobb szélerőműve címet.

2021 februárjában a Vestas egy minden eddiginél nagyobb offshore szélturbina terveit jelentette be. A dán vállalat a prototípust 2022-ben tervezi telepíteni, a sorozatgyártást pedig 2024-ben indítaná. A 15 MW teljesítményű turbina éves termelése körülbelül 80 gigawattóra lesz, ami körülbelül 20 ezer európai háztartás villamosenergia-ellátását fedezheti. A rekord teljesítmény rekord méreteket kíván, ezért a turbina lapátjai 115,5 méter hosszúak lesznek, rotorátmérője 236 méter, a szélerőmű teljes magassága pedig 261 méterre rúghat.

Nagyobb méret = kisebb energiaár

Az egyre növekvő méretek mögött nagyon is racionális okok állnak. Minél magasabb egy turbina, annál jobban hozzáfér a nagyobb magasságokra jellemző gyorsabb szelekhez, így a nagyobb turbinák több villamos energiát képesek termelni. Az egyre hosszabb turbinalapátok és egyre nagyobb rotorátmérők egyre nagyobb "támadási" felületet nyújtanak a szélnek, így több szelet képesek befogni. A nagyobb lapátok egyben azt is lehetővé teszik, hogy a turbinák a korábbinál alacsonyabb szélsebesség mellett is termelhetnek. Mindez együtt pedig a korábbinál nagyobb méretgazdaságosságot von maga után, tovább csökkentve a szélenergia teljes élettartamra számított költségét (LCOE).

A méretek növekedése előtt nem is annyira az egyre fejlettebb anyagok alkalmassága, sokkal inkább a logisztika képezi a legjelentősebb akadályt. Ilyen méretű komponensek telepítési helyszínre szállítása komoly fejtörést okozhat, különösen közúti forgalomban, különösen az olyan alkatrészek esetében, mint a lapátok és tornyok. A szervezés és kivitelezés fokozódó kihívásai pedig a logisztikai költségek drámai mértékű emelkedését okozza, ami végül az áramtermelési árakban is tükröződik.

Lenne mit kiaknázni

A folytatódó technológiai fejlesztési versenynek továbbra is fontos részét képezi majd a méretek növelése, különösen az offshore telepítések esetében. A növekedésre minden szempontból szükség is van. A 2020-ban összesen telepített 93 GW új szélenergia kapacitás rekordja a jelenlegi piaci kilátások alapján csak 2024-ben dől meg közel 100 GW-tal. A klímacélok eléréséhez azonban 2030-ig minden évben 180, azt követően 2050-ig pedig mintegy 280 GW új kapacitás telepítésére lenne szükség a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) és a Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség (IRENA) által kidolgozott forgatókönyvek szerint.

Forrás: GWEC IEA

Ha a szélenergiát egységesen szemlélve igaz, hogy még gyorsabb elterjedésére lenne szükség, akkor az a legnagyobb turbináknak helyet adó offshore szélenergia esetében ez még inkább így van. A 2020-as rekord telepítések 94 százaléka szárazföldön valósult meg, míg 2019-hez képest 19 százalékkal 6,1 GW-ra csökkent az újonnan telepített offshore szélerőművi kapacitás, a teljes globális szélerőmű kapacitásnak így mindössze 4,75 százaléka települt tengerre. Pedig a potenciál óriási.

Forrás: IEA

Az IEA elemzése szerint például az Európai Unió vizein az offshore szélenergia technikai potenciálja jóval több, mint tízszerese az EU teljes villamosenergia-fogyasztásának, de az Egyesült Államokban is kétszerese, Indiában közel négyszerese, Japánban pedig több mint nyolcszorosa. Ennek a hatalmas potenciálnak a sikeres kiaknázásához persze számos kihívás leküzdésére lesz szükség, amelyek közül csak az egyik a technológiai fejlődés, a politikai szerepe pedig még inkább kritikus fontosságú a jövő szempontjából.