Rekordní větrná turbína má 260 metrů

Větrná turbína společnosti Three Gorges Energy byla uvedena do provozu koncem července loňského roku v úžině mezi Východočínským a Jihočínským mořem a má skutečně úctyhodné parametry. Listy větrníku jsou dlouhé 123 metrů, takže celá větrná turbína dosahuje rozpětí 260 metrů a vrtule využívá energii z plochy 5 hektarů. Hmotnost jednoho listu vrtule vyrobeného laminováním převážně z nylonového vlákna dosahuje 54 tun. Kromě 162 tun samotného větrníku musí nosná věž vysoká 152 metrů zvládnout dalších 385 tun hmotnosti zařízení v otočné gondole na jejím vrcholku. V ní se nachází srdce větrné elektrárny – strojovna s ložiskem rotoru a hřídel pohánějící generátor.

Čínská větrná turbína s ohledem na ohromné rozměry dokáže jediným otočením vrtule generovat přes 34 kilowatthodin elektřiny. Průměrná denní spotřeba bytové domácnosti v České republice přitom dosahuje přibližně 9,5 kWh. Díky umístění v Tchajwanském průlivu má obří větrník k dispozici více než 200 dní v roce vítr o rychlosti přesahující 51 kilometrů v hodině. Větrná turbína by tedy měla dosahovat výkonu 16 megawattu (MW). Očekává se, že ročně vyrobí kolem 66 gigawatthodin (GWh) elektřiny a dokáže tak vykrýt spotřebu asi 36 tisíc domácností, což je město přibližně velikosti Třebíče.

Čínská státní společnost China State Shipbuilding v současné době připravuje ještě větší kolos o výkonu dokonce 18 MW. Gigantická větrná turbína bude mít lopatky dlouhé 128 metrů a využitelnou plochu 5,3 hektaru. Inovativní technologie s možností regulace sklonu jednotlivých listů větrníku i krouticího momentu a nastavení celého převodového soukolí má přinést lepší rozložení tlaku. Omezí se tak kmitání listů vrtule při zátěži a tím i rázy, které vibrace přenášejí do nosné věže a jejích základů. Výrobní kapacita by tak měla dosáhnout až 74 GWh roční produkce elektřiny.

Platí, že s velikostí lopatek roste také objem generované elektřiny. I na moři, kde jsou zdánlivě neomezené prostorové možnosti, má ale větrná turbína své limity. Klíčové jsou samotné vlastnosti používaných materiálů. S ohledem na princip fungování větrníků je žádoucí, aby měly optimální hmotnost, a přitom vysokou odolnost právě vůči větru. Vlhký mořský vzduch obsahuje mimo jiné i částečky soli, které poškozují povrch vrtulí.

Navíc, čím má větrná turbína delší listy, tím jsou pružnější a roste riziko, že při extrémních poryvech větru narazí do nosné věže a celé zařízení se poškodí. Otáčky velkých vrtulí musí být pomalejší a je tedy potřeba jejich pohyb případně brzdit, což má vliv na účinnost elektrárny. Honba za rekordy navíc v poslední době vedla k řadě kolapsů, kdy došlo k poškození lopatek i zhroucení nosných věží.

Takto gigantické větrné turbíny jsou zatím výjimečné, byť Čína počítá s jejich sériovou výrobou, a i tyto kolosy se stávají součástí takzvaných offshore větrných parků. To jsou soustavy řádově menších větrníků instalované v mělkých mořích a masivně budované již od 90. let minulého století. To je dostatečně dlouhá doba na to, abychom mohli vypozorovat klimatické dopady jejich fungování.

Studie německého Helmholtzova centra se sídlem v Geesthachtu prokázala zeslabení větru a změny mořského proudění v oblastech Severního moře s vysokým výskytem offshore elektráren. V závětří turbín vznikají takzvané turbulence v úplavu, známé i z aviatiky, neboť se tvoří rovněž za křídly letících letadel. Toto víření snižuje rychlost proudění vzduchových částic, vytváří turbulence a mění tlakové poměry. Jev byl pozorován až do vzdálenost 70 kilometrů od větrných parků.

Analýza rovněž ukázala souvislost mezi turbulencemi v úplavu a změnami ve fyzikální interakci vody s atmosférou, což může ovlivnit horizontální proudění mořské vody a tím její složení. Do vzdálenosti desítek kilometrů za větrnými parky je omezeno promíchávání vody, jemuž vítr běžně napomáhá. Za přirozeného stavu povrchová vrstva teplejší mořské vody o síle několika centimetrů až metrů, v závislosti na sezóně, spočívá na vrstvě chladnější vody ve větších hloubkách. Působením proudění vzduchu se tyto vrstvy mísí, což podporuje růst planktonu a spoluvytváří podmínky vhodné pro existenci mořských živočichů.

Lze předpokládat, že větší větrná turbína má vliv ještě výraznější. A je-li prokázán negativní vliv větrných elektráren na klima moří, analogické dopady jsou pravděpodobné i na pevnině. Nabízí se možná souvislost například s vlnou sucha v Kalifornii, která provozuje tisíce větrných turbín na moři a stovky větrníků na souši, ve Velké Británii s největším pobřežním větrným parkem či v Německu s hustou sítí offshore elektráren v Severním moři a dalšími na pevnině. Snaha o ochranu klimatu odklonem od fosilních paliv tak možná paradoxně vede k jeho poškozování jiným způsobem.

Elektrárna Hornsea 2 v Severním moři asi 89 kilometrů od pobřeží anglického hrabství Yorkshire čítá 165 větrných turbín a je tak největší na světě. Rozkládá se na ploše 462 kilometrů čtverečních, má výkon 1,3 GW a zajišťuje elektřinu pro 1,4 milionu britských domácností. Největší pevninské větrné farmy se nacházejí v USA, Číně a Indii. Největším větrným parkem v České republice je Větrná farma Kryštofovy hamry na Chomutovsku s 21 turbínami a instalovaným výkonem 42 MW, v provozu od roku 2007.

Nejvýkonnější větrná turbína u nás s instalovaným výkonem 4,2 MW pracuje od loňského roku v Žipotíně, místní části obce Gruna na Svitavsku. Nosná věž je vysoká 109 metrů, průměr rotoru činí 138,5 metru, celková výška elektrárny včetně listu v horní úvrati dosahuje 179 metrů. Vrtule dokáže využít sílu větru z plochy 1,5 hektaru a elektrárna tak pokryje roční spotřebu asi pěti tisíc domácností.