Fagyálló szélturbináknak

Észak-Amerikában és a Távol-Keleten még több ezer kiváló szélturbina állomáshely található. „A szélenergia kiaknázásának feltételei nagyon jók, ráadásul még emberek sincsenek a környéken, akiket az óriások látvány zavarhatna” - mondta Hans-Günter Heil, aki a Német Gép- és Berendezésgyártók Egyesületénél a „Cold Climate Version” - szabad fordításban „Hideg Éghajlatú Változat” - elnevezésű munkacsoportot vezeti. Problémát csupán az extrém időjárási feltételek jelentenek. „A gond a hideg” – magyarázta Heil. A mínusz 40 Celsius fokos hőmérséklet, az orkán erősségű szél, a nagy turbulencia és a csapadék roppant követelményeket támaszt a gépekkel szemben.

Múlt év október végén a szélturbina gyártó Repower tizenkét, egyenként 2 megawattos berendezést adott el Alaszkába. A keresztségben az Eva Creek nevet kapó szélenergia farm zsíros bevételt ígér: az átlagos szélsebesség eléri a 8 m/s-ot. Összehasonlításképpen egy jó belföldi helyszín Közép-Európában csak 5-6 m/s-os szélsebességgel rendelkezik. 2012 végére kell állniuk az MM92 típusjelű, „fagyálló” kivitelben gyártott gépeknek. Ennél a változatnál még az acélcső toronyra is külön figyelmet kell fordítani. Az ötvözetet a hőmérsékletnek megfelelően választják, mint ahogy a Repower fejlesztőmérnöke Hannes Friedrich magyarázta: „Az acél az összetételének függvényében alacsony hőmérsékleten rideggé válik és szélsőséges esetben el is törhet”.

Fentebb a gépházban, elsősorban a csapágyakat és a hajtóművet kenő olajoknak és zsíroknak kell tudniuk dacolni a hideggel. Üzemben természetesen elérik a kb. 60 Celsius fokos hőmérsékletet, amikor vékonyan folyók és ideálisan kenik az egymáson elmozduló alkatrészeket. Hidegben azonban romlik a kenési tulajdonságuk és megnő a kopás. „A legrosszabb, amikor a berendezés lekapcsolódik a hálózatról és a külső hőmérsékletre hűlik” – mondta Friedrich. Ha az üzemeltető pl. a javítás után egyszerűen csak be akarja kapcsolni turbinát, komoly problémákba ütközhet.

„Ez olyan, mint a hidegindítás az autónál. Ott is egy ideig elő kell izzítani” – magyarázta Friedrich. Ez a szélturbináknál sem jelent mást, mint a fűtés bekapcsolását. A hajtóműházban egyfajta merülőforraló gondoskodik arról, hogy az olaj hőmérséklete elérje a kívánt értéket. „Legalább 10 fokosnak kell lennie” – így Friedrich. A kapcsolószekrényekbe pedig fűtőventillátorok fújnak meleg levegőt. Az érzékeny elektronikus komponenseknek minimum 5 Celsius fok szükséges, hogy a berendezést el lehessen indítani.

Ha a leállás – pl. áramkimaradás miatt – tovább tart, nagyteljesítményű akkumulátorok látják el elektromossággal a létfontosságú funkciókat. Ide tartozik a rotorlapátok beállítási szögét változtató, valamint a gondolát szélirányba állító motorok táplálása. Nélkülük a szélkerék nem biztos, hogy túlélne egy nagyobb orkánt.

Más gyártók is „hidegre teszik” a turbináikat. Így a Nordex nemrég adott el huszonegy N90 típusú szélkereket Norvégiába. A 2,5 MW-os gépeket is „cold climate” változat szerint szerelték fel. Mindazonáltal a berendezések telepítési helyéül szolgáló Stord szigetén az alaszkaihoz képes kellemesek a körülmények: a hőmérő higanyszála csak ritkán kúszik -10 Celsius fok alá. Sokkal hidegebb Közép-Európában sincs, kivéve talán a hegyeket, ahol szintén egyre több szélkereket állítanak fel. Az Alpokban egyes sílifteket már most is szélturbinák látnak el elektromos árammal.

A hideg azonban jótékony hatású is lehet, mivel a levegő ekkor száraz, ami nem kedvez a jégképződésnek. Máshol a fagypont körüli hőmérsékletek a megszokottak a téli hónapokban, aminek a szélturbinákra nézve komoly következményei lehetnek. A lapátokon lévő jég kiegyensúlyozatlanságot okoz, ami tönkreteheti a berendezést. Ezért szenzorok vizsgálják a rotorokra ható terhelést, valamint mérik a levegő nedvességtartalmát és hőmérsékletét. Kb. +6 és -10 Celsius fok között jegesedéssel kell számolni. Sok berendezést ekkor ki is kapcsolnak. A leváló jégdarabok parittyakőként több száz méterre repülhetnek veszélyeztetve a közelben lakókat. Ezen kívül a jegesedés nagy hatással van a lapátok aerodinamikájára. A jég leválást okozhat, ami csökkenti a lapátprofil és egyben az egész berendezés hatásfokát.

Hogy a fentebb említett problémákra ne is kerüljön sor, megoldást jelenthetnek a fűtött lapátok. A Nordex és Enercon gyártók is kínálnak valami hasonlót. Vagy forró levegőt fújnak a lapátba vagy a felületbe laminált fűtőszálakra bízzák a jég megolvasztását. A fűtés azonban rengeteg energiát fogyaszt. A Repower mérnökei nagy fantáziát látnak a lótusz-effektussal ellátott felületekben, amelyek megakadályozzák a jég megtapadását. Ezek a technikák azonban még kísérleti stádiumban találhatók.

Forrás: www.heise.de/tr (Technology Review)

Ritzinger György