Od vzdušných turbín po 35MW kolosy: Kam se v roce 2025 posunula větrná energetika?

Větrná energetika se stejně jako jiné zdroje energie neustále vyvíjí. Ačkoliv technologie zaznamenaly v minulých letech obrovský boom, instalovaný výkon stále významně zaostává za teoretickým potenciálem. Ten je často určen v podmínkách, na které současné technologie zkrátka nestačí, alespoň co se ekonomiky provozu týče. To se ale může v budoucnu změnit. Portál Interesting Engineering  publikoval přehled technologických novinek roku 2025, které mohou přinést změnu. 

Zatímco v minulých dekádách se rozvoj technologie v sektoru soustředil především na velikost turbín a zvyšování výkonu, současný výzkum a vývoj se zaměřuje čím dál více i na překonání technických omezení – od hloubky moří přes materiálové limity až po precizní řízení pomocí dat.

Jedním z nejodvážnějších konceptů tohoto trendu je dle autorů rozvoj tzv. airborne wind power. Testování prototypů začala v minulém roce Čína, která provedla první test plovoucí větrné „turbíny“ S1500. Tento systém má délku přibližně 60 metrů a nevyžaduje věž ani hluboké základy. Konstrukčně jde o aerodynamicky tvarovaný profil s prstencovým křídlem, uvnitř něhož je umístěno dvanáct menších turbín-generátorových jednotek.

Vyrobená elektřina je potom přenášena na zem pomocí kotevního kabelu. Díky této konstrukci uvádějí vývojáři úsporu materiálu kolem 40 % a snížení nákladů na vyrobenou elektřinu zhruba o 30 %. Klíčovou výhodou konceptu je také mobilita. Zařízení lze nasadit v pouštích, na ostrovech nebo v těžebních lokalitách bez nutnosti rozsáhlé infrastruktury a konstrukci tak lze teoreticky "převážet" z jedné lokality do druhé.

Mikroturbíny a pomalý vítr

Paralelně s testováním výše uvedené technologie probíhal minulý rok i vývoj malých větrných turbín optimalizovaných pro velmi nízké rychlosti větru. Ty mohou být v budoucnu zajímavé například pro využití v průmyslových nebo městských oblastech. Německý výzkumný tým představil mikroturbínu, která se dokáže rozběhnout už při rychlosti větru 2,7 m/s. Ve větrném tunelu dosahuje otáček až 450 za minutu a při vyšších rychlostech poskytuje výkon až 2,5 kW.

Rozdíl necelého jednoho metru za sekundu se může zdát zanedbatelný, ale v praxi znamená výrazně delší dobu provozu během roku, zejména v oblastech s průměrnými rychlostmi větru kolem 4–5 m/s, což odpovídá mnoha lokalitám ve střední Evropě.

Efektivitě napomáhá i klíčový konstrukční prvek, kterým jsou duté kompozitní lopatky. Ty jsou údajně o 35 % lehčí a při silném větru se pružně deformují, čímž samy omezují otáčky a chrání turbínu před přetížením.

Stále větší turbíny a hledání alternativních tvarů

Výrazný technologický posun je za poslední rok patrný i v oblasti mořské větrné energetiky, a to jak u turbín pevně ukotvených ke dnu, tak u těch plovoucích, ve kterých některé společnosti vidí možný směr do budoucna.  Právě na moři se totiž ukrývá největší potenciál a stavějí se zde největší projekty.

Ambiciózní výzkum na tomto poli v posledních letech rozjíždí opět zejména Čína. Například státní developer China Huaneng Group vypsal tendr na testovací lokalitu , která má být dimenzována pro gigantické turbíny až o výkonu 35 MW. Prvním plánovaným zařízením je turbína o výkonu 26 MW doplněná bateriovým úložištěm 5 MW / 10 MWh. Projekt navazuje na nedávný rekord společnosti Dongfang Electric, která už 26MW turbínu úspěšně instalovala a překonala tak dřívější maximum výrobců Siemens Gamesa a Mingyang.

Ještě dál jde v technické vymoženosti největší plovoucí mořská turbína na světě, rovněž z Číny. Ta má výkon 16 MW a rotor o průměru přibližně 252 metrů, který „zametá“ plochu odpovídající sedmi fotbalovým hřištím. Očekávaná roční výroba činí zhruba 44,7 GWh. Turbína je osazena na polo-ponořené platformě s dynamickým balastním systémem, který průběžně stabilizuje zařízení vůči větru a vlnám. Po dokončení zkoušek má být nasazena v hloubkách přesahujících 50 metrů.

Alternativní přístup k mořskému větru představil i norský koncept Wind Catching Systems, který nahrazuje jednu obří turbínu mříží menších jednotek. První demonstrační projekt u Øygarden nedaleko Bergenu má obsahovat 40 turbín o výkonu 1 MW, tedy celkem 40 MW, s očekávanou roční výrobou 99 GWh. Projekt získal financování zhruba 107 milionů dolarů od agentury Enova a sází na modularitu, snadnější servis a vyšší provozní odolnost.

Výrobce uvádí, že jejich systém může přinést zvýšení roční výroby až o 60 % a snížení mechanického namáhání o 80 %. Díky hlučnosti pod 38 dB a možnosti instalace bez jeřábů jsou navíc určeny pro střechy budov, průmyslové areály nebo lokální mikro sítě.

Nejen konstrukce, ale i pokročilé řízení

Není překvapením, že ani v tomto případě nechybí na seznamu inovací umělá inteligence. Ačkoliv pokročilé modely umožňující flexibilní a prediktivní řízení jsou v energetice už déle, pokrok posledních let přináší nové možnosti i zde. Větrné turbíny nejsou totiž jen vrtule, ale mají na sobě nespočet různých senzorů, které v reálném čase sbírají obrovský počet dat nejen o provozu samotného zařízení, ale také o externích podmínkách, které panují okolo.

Na seznam se tak v tomto případě dostaly AI řízené vertikální mikroturbíny italského startupu GEVI Wind. Tyto turbíny o výkonu 3–5 kW pracují už od rychlosti větru 2,5 m/s a využívají algoritmy umělé inteligence, které každých několik milisekund upravují nastavení lopatek. Tím se turbína vždy nastavením přizpůsobuje co nejlépe aktuálním vnějším podmínkám.