Vo Švédsku spustili prvú veternú turbínu z dreva. V čom je lepšia od tej z ocele?

Vo Švédsku sa začala otáčať prvá plnohodnotná veterná turbína z dreva, ktorá je najvyššou svojho druhu na svete. Je postavená na princípe modulárneho systému a jej výhodou sú nižšie emisie pri výrobe aj menej problémov pri preprave a montáži.

Veža vysoká 105 metrov stojí v meste Skara a je prvou komerčnou veternou turbínou spoločnosti Modvion, ktorá ju postavila pre energetickú spoločnosť Varberg Energi. Nadväzuje na menší skúšobný projekt s výškou 30 metrov, ktorý Modvion dokončila v roku 2020.

Jej konštrukcia na princípe modulárneho systému umožnila bezproblémovú prepravu aj montáž. Skladá zo siedmich sekcií, ktoré majú celkom 28 modulov. Zatiaľ čo lopatky rotora a náboj sú z konvenčných materiálov, veža je vyrobená z konštrukčne vrstveného dreva (LVL).

Toto drevo vzniklo lepením tenkých dyhových pásikov s hrúbkou približne 3 mm, pochádzajú zvyčajne zo smreka či z borovice. LVL sa často používa na nosníky a nosné stavebné konštrukcie a je adekvátnou náhradou ku klasickým KVH hranolom.

Vývojári zistili, že vrstvené drevo je nielen dostatočne pevné, ale stavba je vďaka nemu ekologickejšia, keďže nahrádza doteraz používanú oceľ. Zatiaľ čo veterná energia hrá dôležitú úlohu pri poskytovaní zelenej obnoviteľnej energie, počas výstavby veterných turbín vzniká veľké množstvo uhlíkových emisií. Čiastočne aj kvôli oceľovým vežiam.

Veterné elektrárne môžu byť vďaka drevu ešte čistejšie

Vďaka kombinácii výrobného procesu s menším množstvom emisií a ukladania uhlíka, ktoré zabezpečujú stromy, sa vyprodukuje o 90 % menej emisií ako pri klasickej oceli. Pre predstavu, emisie životného cyklu oceľovej veže veternej turbíny sú približne 1 250 ton oxidu uhličitého. Emisie veže z dreva len 125 ton.

Inžinierka a finančná riaditeľka spoločnosti Maria-Lina Hedlund prirovnáva konštrukciu LVL k uhlíkovým vláknam. Na svoju hmotnosť sa drevo vyznačuje vysokou pevnosťou, pri rovnakej hmotnosti je dokonca pevnejšie ako oceľ. Táto výhoda znižuje množstvo potrebného materiálu a drevené veže sú oproti oceľovým o tretinu ľahšie.

S polmilimetrovou toleranciou 

Kým klasické konštrukčne vrstvené drevo má dyhové pásy otočené rovnakým smerom, Modvion má svoj „vlastný recept“ špecifikujúci smer vlákien. Vďaka tomu sa zlepšili vlastnosti materiálu. Výrobný proces zahŕňa výrobu dosiek v štandardnej továrni na LVL.

Tie potom putujú do továrne Modvion. Tam sa zlepia do väčších modulov a ohýbajú sa v kroku nazývanom laminácia. Následne sa precízne opracujú a doladí sa ich tvar. „V drevárskom priemysle bežne vidíte centimetrové tolerancie, zatiaľ čo my sa pohybujeme v podmilimetrovej škále,“ hovorí Hedlund.

Hon za výkonom a problémy s prepravou

Vysoká hmotnosť konštrukcie z ocele si obvykle žiada spevnenie, ukotvenie, silnejšie základy aj dodatočnú vnútornú oporu. Modulárna konštrukcia z dreva zároveň rieši ďalší problém, ktorý je možno pozorovať pri oceli. Turbíny sa neustále zväčšujú, aby poskytovali čoraz väčší výkon. V určitom bode je však nemožné prepravovať oceľové veže na miesto nákladnými autami. Požadovaný priemer základne pre najvyššie veže často nedovoľuje ich dopravu popod niektoré mosty.

„Budeme svedkami prechodu na modulárnu výstavu vo veternej energetike, pretože to je spôsob, ako ich tam dostať,“ myslí si Hedlund. Modulárna výstavba pri oceľových vežiach je tiež riešením, je však podľa nej menej výhodná z hľadiska prácnosti, servisu aj  životnosti spojov, ktoré musia odolávať dynamickému zaťaženiu.

Budúcnosť veternej energie je drevená

Švédsku spoločnosť založili v roku 2016 dvaja kolegovia z univerzity, David Olivegren a Otto Lundman. Zameriavajú sa nielen na veterné turbíny, ich technológia má aj širšie využitie. Podľa Marie-Liny Hedlund sa pevnosti ich spoja drevených konštrukcií zatiaľ žiaden iný nevyrovná.

Veterná turbína Skara má kapacitu dva megawatty, čo predstavuje maximálny výkon za ideálnych podmienok. Je to len o niečo menej ako priemerná kapacita pre nové turbíny postavené v Európe. Z vonkajšej strany veže sa nachádza hrubý biely povlak, vďaka ktorému vyzerá ako z ocele.

Listy rotora aj náboj nedodáva Modvion, ale sú vyrobené zo sklolaminátu. To sa však môže v budúcnosti zmeniť. Na technológii drevených čepelí už pracuje ďalšia spoločnosť, Voodin Blades z Nemecka.