Dragan KOSOVAC

1. jul 2024.

Da li je veće uvek bolje? Istorija raznih delatnosti uči nas da se odgovor razlikuje od jednog specifičnog slučaja do drugog, ali ljudima su naprosto zanimljivi svi ekstremi, od neverovatne minijaturizacije, pa da grandioznih projekata koji teže da obore rekorde u veličini, brzini ili količini. Takav je slučaj i u svetu avijacije, gde pažnju uvek privlače modeli koji su po nečemu najbolji, pa, čak, i jednostavno najveći. Ipak, na sve letelice (a i mnoge druge uređaje ili projekte) koji mogu da se okite epitetima „džinovski”, „mega”, „giga” ili „ultra”, primenjiva je slavna izreka iz 2,5 milenijuma stare Ezopove basne „Vrana i vrč s vodom”, a to je da inventivnost proističe iz neposredne potrebe da se savlada neka prepreka. Ponekad je nikad ranije viđena veličina posledica toga da odgovorni ne vide drugi način da prevaziđu određeni problem, nego da jednostavno konstruišu nešto veće. Upravo je takva situacija i u slučaju ove specifične teme, a to je kompanija Radia i njihov projekat Windrunner.

Vetar

Pre nego što se pozabavimo samim Windrunnerom, moramo da se ukratko osvrnemo na najpopularniji sistem za pretvaranje vetra u čistu električnu energiju: megavatna postrojenja sa ogromnim vetrenjačama sa horizontalno postavljenom osovinom, takođe poznata kao vetroelektrane. Tokom poslednjih pola veka, kao najbolja konstrukcija za vetrogenerator iskristalisao se dizajn sa visokim nosećim jarbolom, na čiji vrh je postavljena elisa sa tri velika kraka. Takve sisteme sa nizovima vetrenjača ste tokom poslednjih godina i sami već imali prilike da vidite nebrojeno mnogo puta, bilo na TV-u, bilo uživo. A radi se, naravno, o usavršenoj formi ideje stare više od pet hiljada godina, kada su stari Egipćani, kako bi olakšali kretanje brodova koji su plovili Nilom, podigli jedra i iskoristili kinetičku energiju vetra. Nakon njih, matematičar Heron Aleksandrijski je u prvom veku nove ere konstruisao prvi aparat koji radi na vetar (orgulje), kao i preteču parne mašine. Prva prava vetrenjača pojavila se šest vekova kasnije u Persiji i koristila se za mlevenje žita i pumpanje vode. Vetrenjače se u Evropi pojavljuju u 11. veku, a nekih trista godina kasnije, u Holandiji počinje njihovo masovno korišćenje za isušivanje delte Rajne. Prva upotreba vetrenjača za stvaranje električne energije dešava se krajem 19. veka za pokretanje jednosmernog dinama. Početkom 20. veka, korisnici u SAD počinju da za vlastite potrebe podižu privatne vetrenjače koje pokreću generatore snage od pet do 25 kilovata, ali većina prestaje sa radom do tridesetih godina, jer do njih dolazi mnogo povoljnija državna električna mreža.

Povratak vetrogeneratorima započinje sedamdesetih godina 20. veka u Danskoj, podizanjem mikroturbina snage 22 kilovata. Deset godina kasnije, ova niša se širi na Nemačku i Španiju i do devedesetih ponovo zahvata SAD. Tokom godina, napredak na polju novih tehnologija, materijala i rudarenja retkih minerala, omogućava stvaranje mnogo kvalitetnijih i povoljnijih konstrukcija, čije dimenzije, radi veće ekonomičnosti, neprestano rastu. Tako je, na primer, pre četvrt veka prosečna vetrenjača bila visoka 80 metara i imala prečnik elise od 56 metara. Pre deset godina, ovaj prosek podignut je na 128 metara visine, a prečnik elise na 109 metara. Danas je dužina jednog kraka od 100 metara sasvim normalna, dok su rekorderi po veličini džinovski vetrogeneratori koje je podigla Kina u Tajvanskom tesnacu. Svaki toranj ovog sistema, koji godišnje proizvodi 65 gigavatsati, ima toranj visok 152 metra (ne računajući konstrukciju za sidrenje ispod površine vode), koja nosi generator težak 385 tona i tri kraka dugačka 123 metra i ukupne težine preko 162 tone).

Pero

Povećanje dimenzija vetrenjača, naravno, ne može da raste u beskonačnost, a najviše je ograničeno upravo veličinom i težinom kraka elise. Naime, dok noseći jarbol može da bude od teškog materijala, poput čelika, elisa mora da bude što lakša. Zbog toga se koriste specijalni kompozitni materijali, zasnovani na armaturi od staklenih ili ugljeničkih vlakana, povezanih poliesterskim i/ili epoksidnim smolama. Kao što to obično biva, najbolja (najlakša) kombinacija (epoksidna smola sa ugljeničnim vlaknima) istovremeno je i najskuplja. Kako bi krak imao željene radne karakteristike, priroda korišćenja ovih materijala zahteva da se element izradi iz jednog dela, a pošto delikatan posao laminovanja (pažljivog nanošenja smole i vlakana u slojevima) nije moguće automatizovati kada se radi o geometrijski kompleksnim figurama, one se i dalje izrađuju ručnim radom velikog broja ljudi u specijalizovanim fabrikama.

Tako, konačno, dolazimo do problema koji je u korenu ovog teksta i do rešenja koje predlažu stručnjaci iz firme Radia, kompanije specijalizovane za izradu kraka za vetrogeneratore. Naime, transportovanje ovih delova, koji su dugački preko sto metara i teški skoro 50 tona predstavlja veliki problem za većinu konvencionalnih saobraćajnica. Čak i sa specijalnim teretnim vozilima koja se koriste prilikom prevoza ovih ogromnih elemenata (neka od njih aktivno manevrišu sa krakom koji nose), navigacija po putevima koji su krivudavi je komplikovan posao, a skretanja pod pravim uglom su impresivni manevri (ukucajte „wind turbine blade transport” u pretragu na Googleu ili YouTubeu). Želja konstruktora u kompaniji Radia da nastave sa pomeranjem granice veličine kraka dovela ih je do jedinog mogućeg rešenja: potpuno će zaobići iritantne krivudave saobraćajnice tako što će stvoriti letelicu sposobnu da preveze krak od proizvodne fabrike do ciljne lokacije.

Windrunner

Kada govorimo o najvećim transportnim avionima, rekorderi su, uglavnom, svima poznati. Unikatni Antonov An-225 Mriya bio je bez premca po težini tereta koji može da ponese: neverovatnih 280 tona. Jedini primerak ovog aviona bio je ciljno izrađen da preveze „sovjetski spejs šatl” Buran na svojim leđima, ali za transport kraka za vetrogeneratore nije bitna samo njihova pozamašna težina nego i specijalne dimenzije. Model Airbus A330-743L BelugaXL specifično je konstruisan da nosi ogromne komponente za raketne sisteme svemirskih programa, pa dok mu je nosivost tek 50 tona, prečnik komponenata koje može da prenese je neverovatnih 7,84 metra. Ipak, ni jedan od ova dva rekordera nije u stanju da preveze krake za vetrogenerator, zbog toga što nisu dovoljno dugački. Avion Beluga XL dugačak je „samo” 63 metra, dok se Mriya hvalila sa impozantnih 84 metra. Avion koji planiraju da izrade u kompaniji Radia, a nazvali su ga Windrunner, moraće da bude u stanju da ponese dva rotorska kraka dužine od 105 metara i ukupne težine od oko 75 tona. Sem toga, dimenzije dela kraka koji se pričvršćuje za generator, zahtevaju da prečnik teretnog dela aviona bude veći od sedam metara.

Prateći ove zahteve, osmišljena je konstrukcija aviona dugačkog 108 metara, sa rasponom krila od „samo” osamdeset metara, a pristup ogromnom teretnom delu letelice ostvaren je podizanjem celog prednjeg dela sa kabinom, u stilu aviona Antonov An-124 Condor ili Lockheed C-5 Galaxy.Windrunner, za sada, ima „mali problem” i to nije samo činjenica da bi za obavljanje funkcije ovog aviona bila neophodna izgradnja provizornog aerodroma u okviru svake vetrofarme koju kompanija Radia opslužuje. Radi se o činjenici da se Windrunner trenutno nalazi samo u obliku projekta u računaru, a Radia nema vlastita proizvodna postrojenja za izradu aviona. U trenutku pisanja ovih redova, aerodinamika Windrunnera testira se na maloj maketi u aerotunelu, a Radia je u potrazi za partnerima koji bi obezbedili komponente i proizveli samu konstrukciju ove impresivne letelice. Skorašnji problemi u kompaniji Boeing im sigurno ne idu na ruku, ali čak i da sve prođe glatko, plan da Windrunner poleti do kraja 2027. godine deluje previše optimistično, ma koliko sreće im želeli i mi i svi ostali entuzijasti koje ovaj projekat impresionira.

• • •

Sa jedne strane, širenje ukupnog broja vetroelektrana i povećanje kapaciteta pojedinačnih postrojenja apsolutno je pozitivan razvoj situacije po svetske energetske potrebe, čak i kada se do toga dolazi atipičnim i, naizgled, komplikovanim rešenjem, kao što je konstrukcija najvećeg aviona u istoriji. Sa druge strane, činjenica da je ovakav projekat pokrenula jedna (i to ne supervelika) samostalna kompanija, govori nam da su vetroelektrane, nekad nazivane alternativnim energetskim izvorima, postale ne samo stvarnost, već i toliko ekonomski isplative da je Radia u mogućnosti da pokrene i ostvari projekat kao što je Windrunner. Naposletku, upravo to veće oslanjanje na izvor čiste energije kao što je vetar, doprinosi većem skretanju pažnje na dalju evoluciju vetrenjača i razvoj atipičnih konstrukcija koje imaju potencijal da se pokažu kao još bolje, efikasnije i, nadamo se, ekonomičnije, nego aktuelni trokraki rotor sa horizontalnom osovinom. Ko zna, možda u ne tako dalekoj budućnosti, flota Windrunnera ili njegovih naslednika prestane da bude povezana sa vetrofarmama i postane nešto sasvim drugo, kao, na primer, temelj nove generacije vazduhoplovnog transporta tereta.