Větrné elektrárny jsou čím dál větší. To je problém materiálový i dopravní. Pomohlo by dělat větrníky ze dřeva?

I když se to nedobře poslouchá, konstrukce větrných elektráren – produkujících čistou energii – je pro životní prostředí velmi zatěžujícím procesem.

Licence | Všechna práva vyhrazena. Další šíření je možné jen se souhlasem autora

Zdroj | Depositphotos

Výkonnost turbín je totiž úměrná nejen síle větru v té které lokalitě, ale v podstatě také průměru kruhu, který listy obepisuje rotor. Čím delší jsou listy, tím větší je záběr větru i síla, která roztáčí turbínu. A čím vyšší bude ona nosná věž větrné elektrárny, tím delší listy může rotor turbíny nést.

Rok 2000 tak uvítaly první dvoumegawattové větrné elektrárny, sahající 64 metrů do výšky. Zazářily jen krátce, aby je o pět let později vystřídaly elektrárny stometrové, o výkonu až 6 megawatt na jeden obří větrník. Dnes se staví skutečně obří věže o výšce 160 metrů. Výkon 16 MW jejich velikost v očích investorů i stavitelů ospravedlňuje, protože na jednu jedinou otočku dokáže taková obří větrná elektrárna zásobovat čistou energií průměrnou domácnost celé dva dny.

Zní to jednoduše: větrná elektrárna posazená nízko znamená méně vyrobené elektřiny. Ta vysoká oproti tomu dodává více energie, při celkových nižších nákladech.

Jenže hon za výkonem a velikostí větrných elektráren má také svou odvrácenou tvář.

Příliš velká, příliš těžká

I když princip fungování velkých větrných elektráren zůstává stejný, je stále těžší pro ně hledat odpovídající materiálová řešení. Problémem se stává i to, jak jednotlivé vyrobené součásti obřího větrníku dopravit na místo. A jak efektivně provést montáž.

Jen pro představu, listy GE Haliade-X měří 107 metrů na délku a váží 55 tun. Dopravit je z dílen ve francouzském Cherbourgu do Rotterdamu bylo v roce 2019 nesmírně náročným počinem. Který násobí velikost celého záměru – ve finále by totiž na příbřežní farmě u Holandska mělo stát 190 takových drobečků. Počet listů vynásobte třemi, přidejte k nim ještě šestimetrový spojník středového náboje a dalších 750 tun materiálu, okruží nosné konstrukce potřebného pro každou z věží.

Hodí se doplnit, že ona fenomenální GE Haliade-X, která se v roce 2019 svou velikostí dočkala zápisu do Guinessovy knihy rekordů, je už výkonem i velikostí překonaným konceptem. Produkuje „jen“ 13 MW, zatímco dnes se už v čínské Mingyang WP připravují větrné elektrárny s výkonem 22 MW, o délce listu 155 metrů.

Ty vůbec největší a nejvýkonnější elektrárny jsou pochopitelně tam, kde vanou pravidelné a silné větry. Na pobřeží, případně fungují jako příbřežní větrné farmy, kde jsou usazeny na pylonech a konstrukcích v moři. A právě na příkladu jejich instalací jde dobře vidět, jak pokrok překonává dobu – a naráží na práh technických možností. Sestavování takové elektrárny se neobejde bez lodních jeřábů.

S vyššími věžemi větrných elektráren přicházejí i větší problémy – při výrobě, dopravě i montáži.

Licence | Všechna práva vyhrazena. Další šíření je možné jen se souhlasem autora

Zdroj | Depositphotos

Objednat si takovou stavební loď je poměrně nesnadné – jednak jsou všechny až zoufale zaneprázdněné stavbou větrných farem v mořích a jsou zarezervované na dlouhá léta dopředu. Současně ale přestávají stačit těm nyní produkovaným kolosům větrných elektráren – svou provozní kapacitou, výkonností, zdvihem.

Do deseti let bude polovina světové flotily těchto jeřábových lodí na odpis, protože už nebudou pro výstavbu stále větších elektráren k užitku. Jen obnova flotily jeřábových lodí, které jsou vlastně pouhým nástrojem pro stavbu, by přišla na 13 miliard dolarů.

Emise i odpady

I když se to nedobře poslouchá, konstrukce větrných elektráren – produkujících čistou energii – je pro životní prostředí velmi zatěžujícím procesem. Nejde jen o naprosto neudržitelnou těžbu vzácných minerálů, které se požívají při sestavování magnetů v turbínách.

Drtivá většina nosných věží větrných elektráren je sestavována z oceli, s listy z epoxydové pryskyřice či polyesterem vyztuženými skleněnými vlákny. A ocel použitá pro stavbu konvenčních věží větrných elektráren tvoří největší podíl emisí CO2 z větrné energie.

Zatímco ocel po ukončení provozu nalezne jiné uplatnění, listy jsou většinou skládkovány. Letos je to zatím „jen“ 1,3 milionu tun odpadu, ale v roce 2044, až ty dnes instalované větrné elektrárny doslouží, to bude už 6,5 milionu tun. Efektivně recyklovat je zatím neumíme.

Za čistou energii se tak platí poměrně vysoká cena, která narůstá s tím, jak se staví stále vyšší a výkonnější větrné elektrárny.

Švédská cesta voní dřevem

Na otázku, zda není možné nějak snížit ty nelichotivé environmentální dopady této technologie obnovitelných zdrojů energie, existuje až překvapivě málo odpovědí. Dílem proto, že k jejich nalezení je nejprve akceptovat fakt, že ani ty větrné elektrárny nejsou tak čisté a bezemisní, jak by se mohlo na první pohled zdát.

Ve švédské společnosti Modvion si tím už prošli. A protože uznali, že s vyššími věžemi větrných elektráren přicházejí i velké problémy – při výrobě, dopravě a montáži – pokouší se hledat nová a neotřelá řešení. Mohou se pochlubit tím, že mají know-how pro stavbu vysokých věží větrných elektráren z obnovitelného materiálu. Ze dřeva.

Jejich koncept je svým způsobem ne nepodobný nábytku z IKEA. Podle vlastní představy si objednáte jednotlivé moduly, dílky skládačky pro větrnou elektrárnu potřebné velikosti, a z nich pak můžete sestavit téměř libovolně vysokou věž. Přeprava těchto komponent je mnohem snazší, než transport ocelových součástí konvenčních elektráren.

Modvion upozorňuje na to, že jedním z těch přiznaných nedostatků stávajících ocelových věží je vysoká hmotnost konstrukce, která si obvykle žádá další zapevnění, bytelné ukotvení, silnější základy a dodatečnou vnitřní oporu. Oproti tomu jsou jejich dřevěné věže o třetinu lehčí. A dodatečnou oporu si nežádají. Dřevo je totiž při stejné hmotnosti pevnější než ocel.

Švédská společnost dále uvádí, že jimi produkované věžové konstrukce jsou vyrobeny z CLT vrstveného laminovaného dřeva, takže výsledné emise CO2 jsou záporné. Znamená to, že jejich věže snižují uhlíkovou stopu celé turbíny o více než 25 procent.

Emise životního cyklu jedné takové masivní 110 metrů vysoké ocelové věže větrné turbíny činí přibližně 1 250 tun oxidu uhličitého, a s věží ze dřeva je 125 tun. Chápat je můžeme jako přírodní materiál, který byl přírodním úložištěm uhlíku, a s jehož recyklací problémy nejsou.

Větrné elektrárny ze dřeva?

Modvion začínal s výstavbou třicetimetrových věží ze dřeva, ale dnes už produkuje věže o výšce 105 metrů. Strukturně, svou odolností, pevností i kvalitou, si s těmi ocelovými nezadají. A velké společnosti, vyrábějící větrné elektrárny – Vattenfall, Vestas nebo Enel Green Power – si švédské dřevěné kuriozity začínají všímat.

Na trend dřevěných větrných elektráren také úspěšně navázali němečtí Voodin Blade. Zkouší to s dřevěnými listy rotorů. Prozatím se dostali k dvacetimetrové délce, což má k rekordům současnosti daleko. Je to ale cesta, jak posunout udržitelnost větrných elektráren ještě dál.

Možná existují jiná, lepší a efektivnější, řešení, která by pomohla zachovat trend růstu a přitom neubírat obřím větrným elektrárnám na udržitelnosti. Ale k tomu je třeba nejprve učinit ten první krok. Uznat, že stávající model má k dokonalosti pořád ještě daleko, a začít hledat nové cesty. Na principu fungování větrných elektráren není moc měnit. Fungují dobře, a větší jsou lepší. Teď ještě, aby se staly lepší i po konstrukční stránce.