Her Bir Kanat Boyu Big Ben’den Daha Uzun Olan Türbin: GE Haliade X
- 1331
- |
2023'te, kuzeydoğu İngiltere kıyılarının yaklaşık 100 mil açığında, dünyanın en büyük rüzgâr türbinleri elektrik üretmeye başlayacak. Dogger Bank açık deniz rüzgâr çiftliği gelişiminin bu ilk aşamasında, deniz yüzeyinden kanat ucunun en yüksek noktasına kadar yüksekliği çeyrek kilometreden fazla olan General Electric'in Haliade X türbinini kullanılıyor.
Londra'ya bu türbinlerden birini yerleştirirseniz, Canary Wharf'taki One Canada Square'den daha uzun ve Shard'dan sadece 50 metre daha kısa olan, şehirdeki en yüksek üçüncü yapı olacaktır. Üç kanadın her biri, Big Ben saat kulesinden daha uzundur. Dogger Bank bu devlerden yaklaşık 300'üne sahip olacak.
İngiltere'nin ilk uygun açık deniz rüzgâr santralinin kuzey Galler kıyılarında inşa edilmesinden bu yana sadece yirmi yıl geçti. Türbinlerinin her biri, o zamanlar çok büyük bir kapasite kabul edilen, ideal koşullarda 2 megavat (MW) elektrik üretebiliyordu. Bunun aksine, Haliade X 13 MW elektrik üretebilir ve 15 MW'lık türbinlerin geliştirilmesine yalnızca bir veya iki yıl uzaktadır.
Next up: an Eiffel-sized turbine? GE Renewable Energy / Facebook
Peki türbinlerin boyutları neden bu kadar hızlı artıyor ve ne kadar büyüyebileceklerinin bir sınırı var mı?
Kısacası, ilk cevap enerji maliyetini azaltmak, ikincisi ise bir sınır olması gerektiğidir, ama henüz kimse bir rakam belirtmedi.
Büyük türbinler, ucuz elektrik
Sadece beş yıl önce, açık deniz rüzgâr endüstrisi, İngiltere sularındaki yeni projelerden enerji fiyatlandırmasını 2020 yılına kadar megavat-saat başına 100 Sterlin'in altına düşürmeyi umuyordu. Bu seviyede bile projeler, diğer elektrik üretimi türleriyle karşılaştırıldığında, ekonomik olarak uygulanabilirliği sağlamak için devlet sübvansiyonlarına güvenebilirdi. Ama aslında, maliyetler o kadar hızla düştü ki, açık deniz rüzgâr çiftliği geliştiricileri yakında elektriğini çok daha düşük fiyatlarla satmayı taahhüt ettiler. Bugün rüzgâr çiftliği geliştiricileri, fiyatları megavat saat başına 50 Sterlin'in altında tutmayı taahhüt ettikleri Dogger Bank gibi rüzgâr santralleri kuruyorlar. Bu, açık deniz rüzgârını diğer enerji üretimi biçimleriyle rekabet edebilir hale getirerek sübvansiyon ihtiyacını etkili bir şekilde ortadan kaldırıyor.
Bu maliyetlerin düşürülmesindeki en önemli faktör türbin boyutuydu. Her zamankinden daha büyük türbinler, sektördeki neredeyse herkesin beklediğinden daha hızlı piyasaya çıktı.
Kanatlar çok hızlı dönemez
Teorik olarak, türbinler büyümeye devam edebilir. Ne de olsa, daha büyük bir kanat dönerken daha büyük bir alan üzerindeki rüzgârdan enerji çeker ve bu da daha fazla elektrik üretir.
Ancak bazı mühendislik kısıtlamaları var. Bunlardan biri, kanatların yağmur damlaları ve deniz suyu zerrecikleri ile çarpışmasından kaynaklanan aşınmayla ilgilidir. Mevcut tasarımlar için, aşınmayı önlemek üzere kanat uçlarının hızı saniyede 90 metre ile sınırlandırılmalıdır (bu, 200mph'nin hemen altındadır). Bu nedenle, türbinler büyüdükçe ve kanatları uzadıkça, rotorlarının daha yavaş dönmesi gerekir.
Rotoru yavaşlatmak zorunda olmanın bir sonucu olarak, aynı miktarda güç üretmek için kanatların rüzgârı daha fazla döndürmesi gerekir. Bu, tüm türbin üzerinde büyük ölçüde artan kuvvetlerle sonuçlanır. Bu yüksek kuvvetlerin üstesinden gelebiliriz, ancak bunu yalnızca türbin ağırlığını ve maliyetini artırarak yapabiliriz. Ve bu, türbinin kârsız hale geldiği noktaya - üretilen ekstra elektriğin değeri için ekstra maliyetin artık buna değmediği noktaya - kanat uçlarının daha hızlı olmasına izin verildiğinden çok daha çabuk ulaşıldığı anlamına gelir.
Ayrıca kanatlar uzadıkça daha esnek hale gelir. Bu, etraflarındaki rüzgâr akışının aerodinamiğini tamamen kontrol altında tutmayı ve kanatların aşırı rüzgâr koşullarında türbin kulesine çarpmamasını sağlamayı zorlaştırır.
Lojistik kısıtlamalar
Yine de, bunun gibi mühendislik zorlukları belki de daha uzun vadede çözülebilir. Bu, rüzgâr türbinlerinin boyutunun, türbin tasarımındaki herhangi bir fiziksel sınırlamadan ziyade, üretim, kurulum ve işletim sorunları nedeniyle daha fazla sınırlandırılacağı demektir.
Kanatları ve kuleleri fabrikadan şantiyeye taşımak ve oraya vardığında türbini monte etmek bile çok büyük zorluklar içeriyor. Big Ben boyutunda kanatların her biri tek parça olarak gönderilmelidir. Bu, açık denizlerde güvenli ve güvenilir bir şekilde çalışabilen devasa limanlar, dev gemiler ve vinçler gerektirir. Kanat uzunluklarını sınırlamanın büyük ihtimalle geleceği yer burasıdır.
Enerji üretimi için mükemmel olan rüzgârlı ve sığ denizlerle çevrili Birleşik Krallık'ta bu limitleri pratikte görebilirsiniz. Buna rağmen Birleşik Krallık, 2030 yılına kadar açık deniz rüzgâr kapasitesini üç katından fazlasına çıkarmaya yönelik iddialı hedefini muhtemelen tutturamayabilir.
Bunun nedeni teknoloji veya açık deniz sahalarının olmaması değildir. Aksine, endüstri yeterince hızlı bir şekilde türbin üretemeyecek, liman altyapısı ve kurulum gemilerinin sayısı, uygun vinçler ve gerekli becerilere sahip işçiler yeterli olmayacaktır.
Bu nedenle, Birleşik Krallık şimdiye kadar fantastik bir başarı öyküsünden ekonomisine sağladığı faydayı en üst düzeye çıkarmak istiyorsa, artık odak noktasını salt maliyet azaltmadan, çalışanların becerilerini ve açık deniz rüzgâr tedarik zincirini geliştirmeye çevirmesi gerekiyor.
Türbinlerin büyüyeceğinden eminim ama son yıllarda gördüğümüzden daha yavaş bir hızda olacağını düşünüyorum. Ve türbinler kıyıdan 100 mil açıkta konuşlandırılırsa, kimsenin umurunda olur mu? Sonuçta, halk onları görmek için orada olmayacak.
*Simon Hogg, Durham Üniversitesi Durham Enerji Enstitüsü'nde Profesör ve İcra Direktörüdür.
Bu makalenin orijinali www.theconversation.com websitesinde yayınlanmıştır.