Бетонные опоры для ветряных турбин увеличат производство энергии

Ветер – источник энергии, который никогда не будет исчерпан. Ветроэнергетика развивается быстрыми темпами и в самых различных направлениях. Уже сегодня ясно, что какими бы эффективными ни были современные ветряные турбины, главные ресурсы ветра пока недоступны, так как они слишком высоко от поверхности планеты. Очевидно, что при любом направлении развития устройств, преобразующих энергию ветра в электричество, самые мощные и производительные из них будут стремиться ввысь.

По мнению ученых из Университета штата Айова (Iowa State University) современные методы строительства высотных башен для ветряных турбин исчерпали свои возможности. Практическая высота стальных опор сегодня достигает 80 метров. Чтобы поднять турбины до 100-метровой высоты исследователи предлагают перейти на строительство бетонных мачт.

«Безусловно, мы достигли пределов металлических опор», - считает профессор Шри Шритаран (Sri Sritharan). «Увеличение высоты стальной башни на 20 метров потребует значительных расходов, поэтому индустрия ветроэнергетики начинает спрашивать: «Почему бы нам не перейти на бетон?»

Отвечая на этот вопрос, инженеры использовали гидравлическое оборудование университетской Исследовательской лаборатории структурной инженерии (Structural Engineering Research Laboratory), чтобы посмотреть, как бетонный столб будет справляться с боковыми нагрузками 68 000 кг, что на 20% превышает пиковые нагрузки на опоры для турбин на высоте 100 метров.

Ученые испытывали на прочность три варианта строительства бетонных опор: болтовое соединение элементов конструкции, технологию стяжки вертикальными стальными тросами, проходящими через центр башни, и соединение панелей жидким бетоном. Все три варианта выдержали нагрузку. Кроме того, способ соединения жидким бетоном был успешно проверен на нагрузку 76 500 кг, что на 36% превышает максимально возможную.

Участник исследования аспирант Грант Шмитц (Grant Schmitz) выразил общее мнение команды: «Я определенно думаю, что мы приближаемся к возможности использования этой технологии в промышленности».

По мнению ученых, бетонная конструкция опоры для ветряных турбин имеет ряд преимуществ в сравнении со сталью, среди которых:

более длительный срок службы;
простота транспортировки, так как детали конструкции относительно невелики и приспособлены для стандартных методов перевозки;
производство железобетона налажено практически в любом месте;
экономия дорогостоящей стали;
мелкие комплектующие могут собираться в крупные конструкции непосредственно на месте строительства несколькими способами;
концепция бетонной башни универсальна и может быть адаптирована для различных ветряных турбин, в том числе для их размещений на высоте свыше 100 метров.

Профессор Шритаран сообщил: «Мы показали, что система потенциально может быть развернута на 100-метровую высоту для 2,5 и 3 мегаваттных турбин». По его мнению, увеличение высоты опор очень важно для производства энергии. На больших высотах ветры устойчивее, и можно использовать лопасти больших размеров. Это позволит увеличить производство энергии на 15%.