Gigászok csatája, avagy szélerőművészek a tengeren

Tavaly adták át a világ első, 1 GW-ot meghaladó névleges kapacitású tengeri szélfarmját, a 407 négyzetkilométeres erőműparkot azonban hamarosan saját kistestvérei fogják letaszítani a trónról. A Don Quijote lázálmaiból ismert óriások, a kasztíliai szélmalmok jelenkori utódai olyan óriási szélturbinák, amelyek hatalmas lapátjaik egyetlen fordulatával akár egy átlagos család egynapi áramszükségletét is képesek előállítani.

Több mint négy évszázad telt el azóta, hogy az elmés nemes, Don Quijote de la Mancha nekirontott az óriásoknak látott szélmalmoknak Cervantes világirodalmi klasszikusában, és már annak is százötven éve, hogy az Egyesült Államok nyugati részén hadrendbe álltak a vízszivattyúzásra használt, többlapátos szélerőművek.

Ma már nehéz elhinni, de 1889-ben 77 szélerőműgyártót tartottak nyilván a kontinensnyi országban, így nem csoda, hogy a két világháború között az amerikai farmokat már villamosárammal is a szélerőművek látták el. Ezek azonban igencsak aprók voltak: az első komoly teljesítményű, névleges tudását tekintve 100 kilowattos létesítményt 1931 májusában adták át a Kaszpi-tenger partján. Újabb három évtized telt el a következő mérföldkőig: Franciaországban 1963-ban kezdett el üzemelni egy 1000 kW-os szélturbina.

A technológia eleinte nem igazán akart beindulni – még a később globális éllovassá váló Dániában is 1976-ig kellett várni, hogy kereskedelmi forgalomban is kaphatók legyenek a szélerőművek, amelyek első vásárlói saját célra áramot előállító magánszemélyek voltak. Aztán döcögősebb tempóra váltott, majd jött egy hirtelen lendületvétel: míg a kilencvenes évek elején a 0,5 MW még rekordnak számított, fél évtizeddel később sorra adták át az 1 és 1,5 MW teljesítményű berendezéseket. A 20. század végén üzemelték be az első 2,5, majd 3 MW-os eszközöket, a 2002 augusztusában megjelent, 4,5 MW-os Enercon E-112-es pedig már igazi gigásznak számított: a 124 méteres tornyon elhelyezett, 10 méter átmérőjű generátort 56 méteres lapátok mozgatták.

Az egyre durvább méretek mögött az az egyszerű és ésszerű megfontolás húzódik meg, hogy minél magasabbra juttatjuk fel a rotort, annál nagyobb lesz a szélsebesség. Annak a 174 Siemens Gamesa turbinának például, amelyeket a tavaly átadott Hornsea One projektben használtak, 190 méter magasságban forognak a 75 méteres lapátjai. Egyetlen turbina egyetlen fordulata elég egy átlagos brit háztartás egynapi áramszükségletének kielégítéséhez – a világ első, 1 GW-ot meghaladó névleges kapacitású szélfarmja több mint egymillió brit otthont lát el villamosenergiával. Ezen kívül az 1,2 GW teljesítmény arra is képes, hogy – a fosszilis energiahordozókkal összevetve – éves szinten 2 720 000 tonna szén-dioxidot, 4144 tonna kén-dioxidot, 2044 tonna nitrogén-oxidot, valamint 112 tonna port „spóroljon meg” nekünk.

A „kistesók” persze még erre is rátesznek néhány lapáttal: a Hornsea Two 1,4, a harmadik ütem pedig 2,4 GW-os lesz, ám a teljes család eltörpül a Dogger-pad projekt mellett. Utóbbi ugyanis az Egyesült Királyság teljes áramfogyasztásának 5 százalékát készül lefedni három szélparkkal, kihasználva az angol Yorkshire grófság és a dán Jütland-félsziget közti Északi-tengeri homokpad feletti sekély vizet: itt ugyanis a vízmélység csak harmada az Északi-tengeri átlagnak. A területen a földkerekség jelenlegi legnagyobb szélturbináit állítják szolgálatba: a GE Renewable Energy 12 MW-os Haliade-X-ei 260 méterre tornyosulnak majd a hullámok fölé, a lapátok hossza pedig 107 méter.

Nem kell különösebb jóstehetség annak belátásához, hogy amire a Dogger-padon beindul a termelés pár év múlva, lesz gigászabb gigász a Haliade-X-nél. A repülőgépgyártásban már bizonyított üvegszál-kompozit technológiák forradalmasították a turbinagyártást, tehát megnyílt az út az egyre nagyobb teljesítményű és egyre jobb hatásfokú szélerőművek előtt.

A poszthoz felhasznált elsődleges forrásmunka dr. Tóth Péter, dr. Bulla Miklós és dr. Nagy Géza 2011-es Energetika könyve. Ez pedig egy friss, izgalmas és átfogó olvasmány a szélenergiáról.