A függőleges vagy a vízszintes tengelyű szélturbina a jobb? VAWT vagy HAWT? (Előbbi a Vertical, utóbbi a Horizontal Axis Wind Turbine írott anyagokban elterjedt angol rövidítése.)

A kérdést régóta boncolgatják a téma kutatói, bár az ipar már jó néhány évszázada döntött. A gyakorlatban az első szélmalmok óta hagyományosan sokkal inkább a vízszintes tengelyű megoldás terjedt el. Egy brit kutatócsoport viszont most egy példátlanul kiterjedt számítógépes szimulációsorozat után tanulmányában azt mondja, a nagy szélparkok építésénél az emberiség eddig a rosszabb megoldást választotta.

A hegyláncokon, egy sorban telepített szélturbináknál nem gond, de a nagy területen mátrixba rendezett szélturbina-parkok esetében (tipikusan ilyenek a tengeri szélerőművek) komoly probléma, hogy az első sorban vagy sorokban keletkező turbulenciák rontják a hátul lévő turbinák teljesítményét. A teljesítménycsökkenés a hátsó sorokban akár a 40%-ot is elérheti!

A függőleges tengelyű szélturbinák viszont jól tervezett elhelyezéssel akár még segíthetik is egymást a munkavégzésben, összhatékonyságuk nagyobb. További előnyük, hogy műszakilag lényegesen egyszerűbbek, mint a vízszintes tengelyű turbinák, amelyeket különböző állítómechanikákkal szélbe kell tudni fordítani és a lapátszögeket is folyamatosan korrigálni kell.

Hogy akkor miért nem VAWT-okat látunk mindenütt HAWT-ok helyett? Egyrészt azért, mert a függőleges tengelyű turbinák egyesével kevésbé hatékonyak. Egy klasszikus, háromlapátos szélturbina hatásfoka 50% körüli, a függőleges tengelyű turbináké csak 30-40%. Másrészt a függőleges tengelyű konstrukciók némelyike gyengébb szélben nem tud magától felpörögni az optimális fordulatszámra, külső motorral kell annyira felpörgetni, hogy utána már képes legyen hozni a maximális teljesítményt.

A VAWT-ok a felskálázásánál is vannak gondok. A háztartási méretű, néhány kilowattot termelő függőleges tengelyű turbináknál elhanyagolható mértékű a tartószerkezetre ható, folyton változó erők hatása, de egy nagy erőműnél már elméletileg komolyabb alépítmény kellene a függőleges tengelyű, mint az azonos teljesítményű vízszintes tengelyű turbinához.

Ezek a problémák nem megoldhatatlanok, de egyelőre a háromlapátos turbinatípus jött ki hosszú távon a legolcsóbbra, gazdaságilag tehát a leghatékonyabbra a kalkulációk szerint. A brit kutatásban viszont egy összesen 11.500 órányi számítógépes szimuláció-sorozat elvégzése után az derült ki, hogy ha a függőleges tengelyű turbinákat megfelelő tervezéssel, egymástól meghatározott távolságra telepítik, akkor a teljes erőmű hatékonysága lényegesen jobb lesz a klasszikus tengeri szélparkokénál.

A számszerűsített végeredmény: a VAWT-okból álló tengeri szélturbina-park összesített hatásfoka 15%-kal jobb lehet a klasszikus, vízszintes tengelyű turbinás parkokénál. Ez a többlethatékonyság pedig egy ilyen erőmű 20-25 éves tervezett élettartamában már megindokolhatja a nagyobb kezdeti beruházást és HAWT-ok helyett VAWT-ok telepítését. Könnyen lehet, hogy a jövőben a tengeri szélparkok egészen másképp néznek majd ki, mint ahogy mostanra megszoktuk őket.

Ez is érdekelhet:

A lapát nélküli szélerőmű nem csapja le a közelébe tévedő madarakat A kétségkívül rendhagyó alakú szerkezet ugyanazt a jelenséget aknázza ki működése közben, amely annak idején a Tacoma híd katasztrófáját okozta.

Tíz éven belül kellene még kétszer ennyi szélerőmű a világon, ha 2050-re klímasemlegességet akarunk A szélenergia hasznosításával foglalkozó cégek érdekvédelmi szervezete szerint brutálisan be kéne gyorsítani a szélturbinák építésének ütemét.

A szokatlan hideg miatt Texasban megfagytak a szélerőművek, több millió ember maradt áram nélkül Az állam 25 gigawattos szélenergia-temrelésének nagyjából a fele kiesett, miközben az energiafelahsználás rekordmagasságba emelkedett a hideg idő miatt.