Neden dev bir rüzgar türbini yapmıyoruz?

Bir rüzgar türbininin ürettiği güç aşağıdakiler tarafından verilir:

Nerede:

• $\rho = \text{Air density}$
• $C = \text{Coefficient of performance}$
• $A = \text{Frontal area}$
• $V = \text{Velocity of the wind}$

Başka bir deyişle, güç kanatların uzunluğunun karesi ve rüzgarın hızının küpü ile orantılıdır. Bildiğimiz gibi, rüzgarın hızları yüksek irtifalarda yüksektir. Öyleyse daha küçük rüzgar türbinleri inşa etmek yerine neden 1000 metre yüksekliğinde dev bir rüzgar türbini inşa edemiyoruz? Bu ilk başta bir mühendislik zorluğu olabilir, fakat sonuçta daha ekonomik olmaz mı? Ne de olsa, Dubai'deki Burj Khalifa'nın yüksekliği 828 m.

Böyle bir yapıyı desteklemek için neden bir sütun yerine üç tane yapamıyoruz? Neden denizde bir tane yapamıyoruz?

Vestas V164 8.0 MW'lık bir kapasiteye, toplam 220 m (722 ft), 164 m (538 ft) çapa sahip, açık denizde kullanım içindir ve piyasaya sunulduğundan bu yana dünyanın en büyük kapasiteli rüzgar türbinidir. 2014 yılında.

Her şey doğrusal ölçeklenemez. Özellikle, kesitlerin destek alanı gerekli bir yapı yüksekliğinden daha hızlı ölçekler gerektiriyordu, diğerleri sabit tutuldu. Bu, karıncaların neden fillere göre daha küçük ince bacaklara sahip olduğunu açıklar. Fil boyutuna kadar doğrusal olarak ölçeklendirilen bir karınca ayakta duramaz veya bacaklarını denemeye zorlayacaktır.

Aynı şey rüzgar türbinleri için de geçerli. Bahsettiğiniz gibi onları büyütmek için bazı avantajlar elde edersiniz, ancak aynı zamanda dezavantajları da görmezden gelirsiniz. Sadece büyük bir türbinin yapısal desteği orantısız olarak daha küçük olandan daha büyük olmamalı, ayrıca daha fazla rüzgar yüklemesi de vardır ve bu yükleme daha yüksektir. Bu, bir şekilde karşılanması gereken montajda orantısız şekilde daha fazla tork koyar.

O zaman üretim ve bakım sorunları var. 500 m'lik bıçakların inşa edilmesi, özellikle bir fabrikada kontrollü bir ortamdan ziyade daha masraflı ve daha zor yapılması gereken alanlarda monte edilmeleri gerekeceği düşünüldüğünde, zor olacaktır.

Bahsettiğiniz nedenlerden dolayı, rüzgar türbinleri son yıllarda çok büyüdü. Maddi ve üretimdeki gelişmeler daha da büyüyebilir ve hala ekonomik anlam kazanmalarına izin verebilir, ancak çeşitli şeylerin nasıl ölçeklendiğinin doğrusal olmayan doğası nedeniyle, her zaman sonlu bir tatlı nokta olacaktır.

Bir rüzgar türbininin maliyeti, büyüklüğü ile orantılı değildir - üretilmesi gereken her şey gibi, imalat daha karmaşık hale geldikçe, yapılanların ötesinde maliyet katlanarak artar. Yerdeki gayrimenkul açısından dev bir rüzgar türbini inşa etmek daha verimli olabilir (belki aslında, çünkü stabilite sorunları tabanın iki türbinin sığabileceği noktaya göre çok daha geniş olmasını gerektirebilir), ancak ekonomik demektir. Pek çok ev için yeriniz varsa, neden şimdiye kadar inşa edilmiş en yüksek gökdeleni (şöhret için değilse) inşa ettiniz? Multiton jeneratöre sahip olmanın korkunç bir tehlikesi ve bir şeyler yanlış giderse 1,5 km yarıçapındaki bir kimseyi öldürmekle tehdit eden yüzlerce metre dönen ölüm tehlikesinden bahsetmiyorum bile. Ayrıca, rüzgarın sabit olmadığı durumlarda şaftın makul bir hızda dönmesi için yüksek ataleti olacağından şüpheleniyorum: Üretilen voltaj mil hızıyla orantılıdır. Sonunda, neredeyse unutuyordum: jeneratörü korumak için 1 km'lik merdivene tırmanan çok şanslı bir adam mısınız? Tamam, bu gerçek bir mesele olmaktan çok şaka yapıyor, çünkü rüzgar türbini o kadar büyük olacağına, içine bir asansör inşa edilebilecekti, ama bu makul boyutta rüzgar türbinlerinde ihtiyacınız olmayan bir şey daha.