Màxima dimensió dels aerogeneradors.

Quan el fabricant danès Vestas,  el 1981 va començar la tendència en fer aerogeneradors més grans, llavors,les tres aspes eren capaces generar  només 55 kW per passar  a 500 kW el 1995, van assolir els 2 MW en el 1999 i actualment se situen als 5,6 MW. 

En el 2021, el V164 de MHI Vestas Offshore Wind s’elevarà fins els 105 metres per fer girar pales de 80 metres i generarà fins a 10 MW, convertint-lo en la primera turbina de dos dígits disponible comercialment. Però, des de la divisió d'energia renovable de General Electric, s'està desenvolupant una màquina de 12 MW amb una torre de 260 metres i pales de 107 metres, que també es sortirà cap al 2021.

Font: Greg Mably

Això, clarament està fent un impuls, tot i que cal tenir en compte que s'han tingut en consideració dissenys encara més grans. L’any 2011, el projecte UpWind va llançar el que va anomenar pre-disseny d’una màquina off-shore de 20 MW amb un diàmetre del rotor de 252 metres (tres vegades l’envergadura d’un Airbus A380 ) i un diàmetre del cub de 6 metres. Fins al moment, el límit més grans dels dissenys conceptuals,  se situava en 50 MW, amb una alçada superior als 300 metres i unes pales de 200 metres que podrien flexionar en situació de vents forts.

Construir l'estructura no hauria de ser cap problema tècnic fonamental, ja que no seria més alta que la torre Eiffel , construïda fa 130 anys. No obstant això,  és una comparació inadequada. Si l’alçada construïble d’un artefacte fos el determinant del disseny dels aerogeneradors, també es podria fer referència al Burj Khalifa de Dubai, un gratacel que va assolir 800 metres en el 2010 o a la torre de Jeddah , que arribarà als 1.000 metres en el 2021. No és un gran problema la construcció d'una torre alta; No obstant això, el repte es en enginyar una torre alta que pugui suportar les aspes giratòries durant molts anys de funcionament i de forma  segura.

Font: USA Today

Les turbines més grans han d’afrontar els efectes ineludibles de l’escala. La potència de la turbina augmenta amb el quadrat del radi escombrat per les seves fulles: una turbina amb fulles dues vegades més gran que, teòricament, seria quatre vegades més potent. Però l'expansió de la superfície escombrada pel rotor suposa una major tensió a tot el conjunt i, a causa que la massa de les fulles hauria de ( a primer cop d'ull ) augmentar a mesura que es produeix un cub de longitud de fulla, els dissenys més grans haurien de ser extraordinàriament pesants. En realitat, els dissenys que utilitzen materials sintètics lleugers i balsa poden mantenir fins a 2,3 els seus components.

Tot i així, la massa (i, per tant, el cost) augmenta. Cadascuna de les tres pales de la màquina de 10 MW de Vestas pesarà 35 Tm, i la nacela, arribarà a gairebé 400 Tm. El disseny rècord de GE tindrà fulles de 55 Tm, un nacela de 600 Tm i una torre de 2.550 Tm. El simple transport de fulles tan llargues i pesades, són un repte insòlit, tot i que es pot fer-se més fàcilment, amb un disseny segmentat.

Font: Carbon Brief

Explorar límits possibles sobre el potencial comercial, és útil per preveure màxims específics. La potència disponible de l’aerogenerador, és igual a la meitat de la densitat de l’aire (que és d’1,23 quilograms per metre cúbic) vegades que la superfície escombrada per les pales (pi vegades  el radi quadrat) què és la del cub de la velocitat del vent. Si s'assumeix una velocitat del vent de 12 metres per segon i un coeficient de conversió d'energia de 0,4, una turbina de 100 MW requeriria rotors de gairebé 550 metres de diàmetre.

Per predir quan serà possible fabricar aquest aerogenerador, cal ser capaços de construir fulles de composites  de 275 metres d'altura. 

Font: IEEE Spectrum