Na světové produkci elektřiny se současných víc jak 5 000 pozemních i mimo pevninu postavených větrných elektráren svou čistou obnovitelnou energií podílí bohužel jen 3 %. Zájem o ně však neustále roste a projektů nejen obřích jednotek, ale i stále rozlehlejších větných parků přibývá. Roste nejen výkon věžových elektráren s rotory o průměrech kolem 100 m pohybující se mezi 1–3 MW, ale v posledních letech dominující výrobci Siemens Gamesa, dánský Vestas a americký GE přicházejí s inovacemi, které umožní jít s jednotkovými výkony u offshore elektráren až k 10 nebo 12 MW. Jejich účinnost se podařilo zvýšit zaváděným přímým bezpřevodovkovým řešením pohonu generátoru, a Siemens se dokonce pokouší i o využití nového typu supravodivého generátoru. S možností uplatnění v dosud nevyužitých hlubších větrných zálivech nejnověji přicházejí nikoliv ke dnu kotvené, ale na pontonech plovoucí věže nebo gravitačně upevněné na sítě lan se zátěží. Poslední zásadní novinkou, kterou představí letošní fóra věnovaná větrné energetice, je možnost snížení cen výstavby mořských větrných parků možná až o třetinu montáží kompletních věží s gondolou a rotorem na pobřeží a odtažením a zakotvením na místě jako náhradu za současně na místě prováděné obtížnější a dražší montáže na vodě pomocí obřích jeřábových a montážních plavidel… První větrná elektrárna od Siemens Gamesa s výkonem 10 MW K testům připravovaná jednotka s rotorem o průměru 193 m s označením SG 10.0.193 kombinuje zkušenosti z pěti generací větrných elektráren pro umístění na otevřeném moři. Třílistý rotor s 94 m dlouhými vrtulovými listy nastavuje větru plochu 29 300 m2 a využívá bezpřevodovkovou technologii Direct Drive, s níž má společnost SGRE (Siemens Gamesa Renewable Energy) nejlepší zkušenosti. Roční produkce by měla stačit krýt spotřebu 10 tisíců evropských domácností. Vzhledem k délce listů se na jejich výrobě a pak i transportu k montáži na moři podílejí nově zřízené závody v Cuxhavenu a v britském Hullu, vybavené potřebnými přístavy. Komerční nabídku tohoto typu po přísném testování plánuje SGRE od roku 2022. Siemens v současnosti vede tabulku deseti nejproduktivnějších světových výrobců větrných elektráren s podílem 14 %. Zatím jako jediný ve spolupráci s Technickou univerzitou Hamburg se snaží nástup věčně se obnovující energie urychlit vývojem vysokoteplotního termálního skladu elektrické energie s kapacitou 36 MWh, který by zasahoval při výpadcích rozvodné sítě až stokrát během roku. General Electric kontruje výkonem 12 MW Spojené státy ocenily možnost budování offshore větrných elektráren mnohem později než Evropa. Vůbec první větrný park v USA se otevíral letos na jaře na Black Island. Sestává se z pěti větrných turbín od GE s celkovým výkonem 30 MW. Jejich dnešní, a co do produkce druhý světový výrobce General Electric má ale německé kořeny a na nejnovější produkty buduje nový závod ve francouzském Cherbourgu. Dokončovaný prototyp rekordní offshore turbíny s výkonem 12 MW má listy dlouhé 107 m (!) a vrcholek konstrukce se tak dostal do výšky 260 m. První „rekordní“ jednotka označovaná jako Holiade X se ale z důvodů nejméně pětiletého testování staví přímo na novém pobřeží přístavu Maasvlakte 2 u Rotterdamu. Třílistý rotor nastavuje větru plochu 38 000 m2. Listy mají hmotnost 165 t a celková hmotnost vystrojené věže s gondolou a rotorem zatěžuje základovou kruhovou desku na 48 pilířích hmotností 2 550 t… První větrný park sestavený z věží přitažených po moři Zatímco problémy s montáží prvků větrných elektráren na pevnině omezují i do budoucnosti jejich výkony nad 5 MW, zkušenosti hovoří o tom, že na mělčích mořích u pobřeží projektované typy offshore umožní v budoucnu jít přes aktuálně nejvyšších 10 MW, v budoucnu možná až na trojnásobek. Jejich účinnost tam bude výrazně vyšší díky silnějším a stálejším větrům. Skupina firem pod praporem španělské ESTEY Coo z Madridu právě otestovala zásadní inovaci. Na připravené místo přitáhne remorkéry kompletní, na pobřeží v doku vystrojenou a složenou teleskopicky prodlužovací věž, opatřenou demontovatelnými plováky. Na místě ji pak zakotví teleskopickým vysunutím paty stožáru po způsobu fotografického stativu a usazením na upravené dno. Sloup s již namontovanou gondolou i vrtulí pak vysune do potřebné výšky. Práce začaly roku 2014 v doku Arina na Kanárských ostrovech. Koaxiálně prodlužovací stožár s gondolou a turbínou o výkonu 5 MW od Siemens Gamesy byl po montáži „na suchu“ zvednut jeřáby a vertikálně zamontován na dutou železobetonovou kruhovou patu, obklopenou čtyřmi obrovskými plováky. Remorkéry s nejníže spuštěnou gondolou (aby se listy rotoru nemohly dotknout hladiny) věž dopravily o 50 km dál podél pobřeží na rozrůstající se mořskou platformu PLOCAN. Po zaplnění vodou byla spodní část se základovou deskou spuštěna na dno a poté se třemi posuny věž uvnitř instalovanými hydraulickými zvedáky prodlužovala vzhůru až do výšky 132 m. Elektrárna se rozběhla 29. března letošního roku a oproti ostatním způsobům offshore instalace klesly náklady údajně o 35 %. Projekt PLOCAN finančně podporuje a sleduje EU pod označením H-2020. Projekt Hywind otevřel cestu větrným parkům na širší moře Výstavba offshore větrných elektráren byla až dosud limitována hloubkou mělčin do 50 m bez pobřežního strmého spádu. Proto se v evropských podmínkách začaly první větrné parky rodit u dánských, německých, britských, skotských, nizozemských, norských a švédských pobřeží. Cestu na hlubší moře jim otevřel roku 2009 odvážný společný pokus Siemens Gamesy a norského Statoilu projektem plovoucích větrných elektráren typu Hywind u Stavangeru s rotorem průměru 82 m a výkonem 2,3 MW. Věž byla vztyčena pomocí speciální jeřábové lodi a zakotvena do hloubky 100 m trojicí ocelových lan, zatěžovaných navíc betonovými závažími až do plného vyvážení při pozici sloupu kolmé k hladině. Tyto elektrárny jsou dnes vybavovány přistávací plochou pro vrtulníky na gondole, usnadňující přístup obsluhy a opravářů. Zatím největší větrný park s šesti turbínami Hywind po 6 MW byl uveden do provozu v zátoce 25 km od skotského Aberdeenshire v říjnu 2017. V těchto místech odolávají větrům o rychlostech 100 až 150 km/h, a musí držet stabilní pozici na vlnách vysokých až 8 m. Nekonvenční pokusy s létajícími větrnými elektrárnami Fenomén větrných elektráren létajících po způsobu draků láká jednak vývojáře v arabských zemích jako výhled z hrozící krize po vyčerpání zdrojů ropy, jednak skupinu vědců na americkém MIT, kteří naopak hledají energetický zdroj pro polární oblasti. V těchto místech totiž na rozdíl od Evropy a severských zemí jsou totiž větrné zdroje při zemi výrazně nižší a méně stabilnější. Skupina vědců na Královské univerzitě v Saúdské Arábii zkouší experimentální větrné turbíny v závěsu na lanech vypouštěné do výšky až 4 km. Vyrobenou elektřinu svádí do pozemní trafostanice kabelem, na který je k zemi zakotvena. Na problému spolupracují s americkou kosmickou agenturou NASA. Skupina vědců na MIT v Massachusetts hledá řešení v létajících vrtulových turbínách zapouzdřených do dutého, vodíkem plněného pláště obklopujícího rotor a připoutané k pozemní stanici s navíjecím bubnem několik km dlouhého lana s funkcí elektrického kabelu. U nás jsou nejrychleji přibývajícím zdrojem energie Podle letošních bilancí se celosvětový výkon všech instalovaných typů větrných elektráren blíží ke 20 000 MW a o prudký nárůst se stará zejména Čína. V naší republice jde zatím jen o 306 MW. Jejich roční přírůstek 4,2% však překonal ostatní typy klasických elektráren vůbec. Roční produkce 245 000 MWh by pro představu stačila plně zásobovat „zelenou elektřinou“ město velikosti Plzně. Nepřesnosti ve statistikách jsou dány tím, že roční průměrné využití instalovaného výkonu se podle místa pohybuje od 10 do 30 %. Obor větrné energetiky u nás spolu s jejich výrobou zaměstnává kolem 160 000 lidí. Výstavba je podporována státem jednak dotacemi z programů zlepšování životního prostředí, jednak garancí výhodnější výkupní ceny elektřiny. Zelení jim přesto vyčítají kromě hyzdění krajiny hlučnost vůči okolí. Tu se ale díky pokročilé konstrukci lopatových rotorů daří v poslední době snížit na přijatelných 40 dB do vzdálenosti 500 m od věže. Nebezpečí ohrožení ptactva je podle posledních výzkumů podstatně nižší. Další svědectví o rozvoji využití větrné energie ve světě přinesla Wind Energy Science Conference 2019, která proběhla v irském Corku ve dnech 16.–20. června. Ing. Jan Tůma
