Povećanjem veličine europskih vjetroturbina kojim će pojedinačne lopatice uskoro biti veće od nogometnog igrališta, najveći će izazov postati isporuka veće snage uz manje trošenja
POGLED U BUDUĆNOST
S većim i boljim lopaticama na vjetroturbinama EU namjerava postići klimatsku neutralnost
Europa je prilično vjetrovita, ali to zna dobro iskoristiti. Energija vjetra doprinijet će ostvarivanju ciljeva EU-a u pogledu obnovljivih izvora.
POGLEDAJTE VIDEO:
Pokretanje videa...
VIDEO
To vjetar čini ključnom komponentom u europskom postizanju klimatske neutralnosti, cilja koji EU želi postići do 2050. Domaćim tehnologijama i alatima Europa će ispuniti svoje klimatske ciljeve uz istovremeno jačanje konkurentnosti ekosustava vjetra EU-a na globalnoj pozornici i stvoriti nova zelena radna mjesta.
Vjetrovi promjena
Tijekom 2020. godine energija vjetra zadovoljila je oko 16 % europske potražnje za električnom energijom, uključujući većinu instalacija na kopnu i dio na moru, plutajućih i fiksnih.
Europa planira značajno povećati ulog, s projekcijama povećanja ukupne proizvodnje električne energije na temelju vjetra za oko 50 % u sljedećih 5 godina. Povećanje energetske učinkovitosti moći će se postići ne samo s više instalacija nego i s vjetroturbinama koje mogu proizvesti više električne energije od svojih prethodnica i čija su razdoblja neaktivnosti radi održavanja i popravaka puno kraća.
Vjetroturbine su ogromne, brze (obzirom na njihovu veličinu i težinu) i rade pod vrlo teškim uvjetima. Zamislite nogometno igralište kako se okreće u zraku uz otprilike 15 do 20 okretaja u minuti na nekim od najvjetrovitijih mjesta na Zemlji.
Od 2000. do 2018., prosječna se duljina lopatica vjetroturbina više nego udvostručila. Očekuje se da će do 2025. noviji modeli biti dulji i od 85 metara. Neke turbine na moru mogle bi u bliskoj budućnosti šarati nebom s lopaticama dugim 110 metara, što je rotacijski promjer dva nogometna igrališta s jednog kraja na drugi.
Što su lopatice veće, to se vrhovi brže pomiču i veća je erozija na njihovim prednjim rubovima. Kada su u pitanju materijali, dizajn i proizvodnja, industrija je ostvarila izuzetan tehnološki. Ipak, postavljanje većih lopatica koje proizvode više snage uz manje trošenje ogroman je izazov.
Srećom, EU ima plan koji uključuje poboljšanje otpornosti na trošenje – koje će se samo povećati s većim lopaticama i sve učestalijim ekstremnim vremenskim pojavama – i bolje nerazorno praćenje kako bi se nedostaci uočili što ranije, još tijekom proizvodnje.
Oklop koji 'popušta'
Kako bi bile otporne na prirodne sile i ogromne sile koje stvara sama rotacija, lopatice su proizvedene s višeslojnim „oklopom”. U pravilu, vanjski sloj erodira tijekom rada, a unutarnji slojevi se mogu odvojiti.
Prema riječima Aste Šakalytė, direktorice odjela za istraživanje i razvoj u tvrtki Aerox Advanced Polymers, SL, iako je životni vijek turbine teoretski 25 godina, trenutačni sustavi srednje veličine obično zahtijevaju opsežno održavanje nakon otprilike 10 godina zbog dotrajalosti lopatica. Na novijim lopaticama većeg rotacijskog promjera uočava se jaka erozija već tijekom druge godine rada.
Kako bi riješila taj problem, tvrtka Aerox razvila je AROLEP®, pionirski vlasnički sustav zaštite prednjih rubova koji je sada spreman za tržište zahvaljujući radu na projektu LEP4BLADES.
Za razliku od uobičajenih premaza koji se mogu pronaći na cijevima, premaz tvrtke Aerox visokoelastičan je, što znači da popušta ili, točnije, da se deformira pod opterećenjem i vraća se u prvobitno stanje.
Kako je objasnila Šakalytė, „to se postiže kombinacijom dvaju polimera različitih komplementarnih svojstava. Premaz AROLEP® može apsorbirati udare velike brzine i visoke frekvencije uzrokovane kapima kiše i drugim česticama koje udaraju u prednji rub lopatice. Prilagođena modifikacija polimernih svojstava osigurava da premaz i materijali lopatice rade skupa tako da se učinci udara raspršuju po cijeloj strukturi lopatice.”
Nezavisna ispitivanja učinkovitosti pokazala su da premaz AROLEP® štiti integritet lopatica bolje od bilo kojeg drugog dostupnog rješenja te se može upotrijebiti za nove lopatice kao i za one koje su već u upotrebi.
Uvođenje na tržište trebalo bi imati značajne povratne učinke na potrošače: značajne uštede u održavanju, popravcima i zastojima što dovodi do nižih troškova električne energije. U međuvremenu, tvrtka Aerox nastavlja poboljšavati formulaciju, ciljajući na nove premaze i ljepila za buduće lopatice. Njima bi se moglo postići da proizvodnja vjetroturbina postane proizvodnja s nultom stopom otpada.
Anđeo čuvar
Premazi su dizajnirani kako bi smanjili oštećenja, no ne mogu ih u potpunosti spriječiti. Poboljšane tehnologije praćenja stanja konstrukcije mogle bi otkriti nedostatke u ranoj fazi, prije nego dođe do oštećenja, čiji popravak ili zamjena stvaraju financijske i praktične probleme koji se odnose na samu veličinu turbina.
Oštećenja lopatica značajan su problem za industriju vjetroturbina. Otprilike jedna trećina milijardi eura godišnje namijenjenih za rad i održavanje vjetroturbina odlazi na inspekcijske preglede i/ili obnavljanje premaza lopatica.
Do sada je bilo nemoguće otkriti unutrašnja oštećenja premaza lopatica. Vizualni pregled metoda je koja se upotrebljava tijekom proizvodnje i održavanja, ali njome se propuštaju nedostaci koji vrebaju ispod površine.
Čak i tehnološki napredne metode inspekcijskog pregleda, kao što su induktivna i ultrazvučna tehnologija, ne uspijevaju kada su u pitanju premazi na lopaticama vjetroturbina. Oni zahtijevaju kontakt koji može oštetiti lopatice i premaze, osobito ako su mokri. Njima se također ne može analizirati pojedinačne slojeve, samo ukupnu debljinu.
Jedan od načina da se vidi unutar višeslojnih premaza možda je u teraherc (THz) području elektromagnetskog spektra – između mikrovalne i infracrvene frekvencije. Tako se može „vidjeti” kroz stvari i prepoznati što je unutra – kemijski sastav i električna svojstva – na nerazoran, neinvazivan i neionizirajući način.
Još do prije nekoliko desetljeća taj je potencijal bilo teško iskoristiti djelomično zbog naše nesposobnosti da učinkovito generiramo i otkrivamo valove. No, to se sada mijenja s vlasničkom tehnologijom Thz koju je tvrtka das-Nano razvila posebno za industrijsku upotrebu i uvela na tržište u okviru projekta NOTUS.
Prema Eduardu Azanzi, izvršnom direktoru tvrtke das-Nano i koordinatoru projekta NOTUS, „NOTUS je prvi beskontaktni alat za nerazoran inspekcijski pregled materijala posebno dizajniran za inspekcijsko pregledavanje vjetroturbina. Može izvršiti dubinsku karakterizaciju pojedinačnih slojeva bilo koje strukture premaza i bilo koje lopatice, neovisno o materijalima, omogućujući kvantifikaciju međuslojnog prianjanja.”
NOTUS je dostupan u tri verzije za primjenu tijekom cijelog vijeka trajanja lopatica, a pomaže osoblju ili osiguravajućim kućama u razvoju, proizvodnji, radu pa čak i inspekcijskim pregledima. Njime bi operateri vjetroelektrana mogli uštedjeti oko 10 % troškova rada i održavanja, na temelju Azanzinih procjena.
No, neće profitirati samo vjetroelektrane. NOTUS radi sa svim vrstama višeslojnih podloga, uključujući metal, kompozit i plastiku. Prilagođava se ravnim i zakrivljenim površinama te suhim, mokrim i stvrdnutim bojama.
Tehnologija THz također omogućuje električnu karakterizaciju naprednih materijala kao što su grafen, 2D materijali, tanki slojevi i rasuti materijal.
Azanza kaže: „Tvrtka das-Nano na tržište je izbacila NOTUS, bezopasnu tehnologiju za brzi i nerazorni inspekcijski pregled svakog pojedinog proizvoda na proizvodnoj liniji, identificirajući neispravne dijelove u najranijem mogućem trenutku.”
Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
