Suttogó szélturbinák

A szélturbinák ugyan környezetbarát módon termelnek áramot, a közelben lakók mégsem rajonganak értük az általuk okozott zaj miatt. A zajterhelés csökkentéséhez gyakran mesterségesen kell fékezni a turbinákat, amelyek így kevesebb áramot táplálnak a hálózatba. Kutatók kifejlesztettek egy aktív zajcsökkentési módszert, amely ellentétes fázisú hanghullámok segítségével képes csillapítani a szélkerekek által okozott rezgéseket.

Amennyiben a szélerőmű park lakott terület közelében található, úgy igen szigorú zajvédelmi követelményeknek kell eleget tenniük a turbináknak. Az általuk keltett zaj még erős, viharos szélben sem haladhat meg egy előírt szintet. A szélerőművek többsége csendesen üzemel, azonban a leggondosabb tervezés ellenére előállhatnak olyan üzemállapotok, amikor megnő a zajszint: a rotorlapátokon ébredő áramlási eredetű zaj, illetve a hajtómű fogaskerekei által keltett zaj lesugárzik a szélturbina burkolatán és a tornyán keresztül a földre. Innen a rezgések tovaterjednek, amit a környéken lakók brummogó hangként vesznek tudomásul.

André Illgen, a Fraunhofer Intézet Szerszámgépek és Alakítótechnológiák (IWU) részlegének tudományos munkatársa szerint a szélturbinák által gerjesztett zaj különösen zavaró, mert tonális összetevőket tartalmaz - olyan ez, akár egy szúnyog zümmögése a csendes éjszakában. Amennyiben a gerjesztett zaj meghaladja az előírt határértéket, akkor csökkenteni kell a szélturbinák terhelését. Ezáltal csökken a fordulatszám és a kibocsátott zaj, viszont kevesebb áram is termelődik.

Néhány esetben az üzemeltetőnek utólag kell kiegészítő hangcsillapító elemeket beépítenie, sőt a hajtómű komplett cseréje sem elképzelhetetlen - ami egy igen költséges megoldás. A jelenleg elterjedt passzív hangcsillapító berendezések azonban csak részben hatásosak, mivel egy adott frekvenciához tartozó zajt csillapítanak. Ezzel szemben a modern szélturbinák a szélerősséghez igazítják a fordulatszámukat, hogy maximális teljesítményt tudjanak leadni. Így azonban változik a zaj frekvenciája is és a passzív csillapítás ellenére hallható lesz a szélerőművek által gerjesztett brummogó hang.

Az IWU kutatói a Schirmer GmbH, az ESM Energia- és Rezgéstechnika Mitsch GmbH, illetve a Dr. Ziegler mérnöki iroda munkatársaival együtt kifejlesztettek egy aktív zajcsillapítást szélturbinák számára. André Illgen elmondása szerint az általuk kifejlesztett rendszer automatikusan reagál a frekvenciaváltozásokra, és csillapítja a zajokat - függetlenül a szélkerék fordulatszámától. A kutatási projektet a Német Szövetségi Környezetvédelmi Alapítvány (DBU) is támogatja.

Az aktív zajcsillapító rendszer szívét a piezoaktuátorok alkotják. Ezek az elemek elmozdulással reagálnak az elektromos áramra. A működés során ellentétes fázisú rezgéseket hoznak létre a szélturbina keltette rezgésekkel. Ez az „ellenzaj” kioltja a szélkerekek által okozott zajt. A piezoaktuátorokat a hajtómű felfüggesztési pontjainál helyezik el.

Felmerül a kérdés, hogy miként tudják magukat ezek az elemek az aktuális rezgési frekvenciákra behangolni? A fejlesztők érzékelőket építettek a berendezésbe, amelyek folyamatosan mérik a hajtóműben keletkező rezgéseket. Ezeket az adatokat az aktuátorok vezérlőegysége dolgozza fel. A kutatók már összeállították az aktív zajcsillapító berendezés prototípusát, a következő lépés pedig már az élesben való tesztelés lesz.

(Fraunhofer-Gesellschaft - NPO)

Forrás: www.scinexx.de

Bárdossy Gergely