O nas
Kontakt

Czy turbiny wiatrowe psują się pod wpływem mrozów? Oto, jak technologia zmienia się w ujemnych temperaturach

Laura Kowalczyk

Wind turbines: How the tech keeps turning in freezing conditions.

Od Teksasu po Szwecję, wraz ze spadkiem rtęci krążą błędne informacje na temat farm wiatrowych. Oto, co musisz wiedzieć.

Energia wiatrowa szybko staje się podstawą sieci elektroenergetycznych w Europie, zaspokajając prawie jedną piątą zapotrzebowania regionu na energię.

Liczba ta jest znacznie wyższa w wielu krajach północnych: 55 procent w Danii, co stanowi wiodący przykład, i 34 procent w Irlandii. W lodowatych wodach Morza Północnego znajduje się niecałe 3000 turbin wiatrowych, a nawet kilka na Antarktydzie.

Zatem turbiny wiatrowe mogą wyraźnie wytrzymać w zimnym klimacie. Jednak, podobnie jak w przypadku innych odnawialnych źródeł energii, sceptycy zielonej energii lubią je przekonywać.

W niedawnym wirusowym wpisie na blogu stwierdzono, że okres chłodów w Szwecji na początku tego miesiąca doprowadził do „ogromnej utraty produkcji energii elektrycznej” z farm wiatrowych, co sugeruje, że radziłyby sobie lepiej, „gdybyśmy mieli globalne ocieplenie”.

Może trudno to przyjąć w dobrej wierze, ale czy w opowieściach o wietrze i zimie jest choć trochę prawdy?

Czy turbiny wiatrowe zamarzają podczas zimnej pogody?

Turbiny wiatrowe są zaprojektowane tak, aby wytrzymać temperatury ujemne do około -30 stopni Celsjusza.

W pewnych warunkach na łopatkach turbin może tworzyć się lód; nie tylko wtedy, gdy pada śnieg lub marznący deszcz, ale także w okresach silnego chłodu lub wysokiej wilgotności, gdy opada mgła.

Oblodzenie to stanowi problem, ponieważ może wpływać na aerodynamikę łopatek (w zasadzie powodując szorstkość powierzchni), zmniejszając w ten sposób ich wydajność i potencjalnie powodując problemy z niewyważeniem. Aby uniknąć tych problemów, konieczne może być zatrzymanie turbin wiatrowych, wyjaśnia WindEurope, regionalne stowarzyszenie ds. energetyki wiatrowej.

Turbiny można również zatrzymać ze względów bezpieczeństwa, aby zapobiec wyrzucaniu lodu z łopatek. „Największe ryzyko spadania lodu występuje, gdy turbina wiatrowa oblodzi się, a następnie temperatura wzrośnie, lub gdy wyjdzie słońce i nagrzeje części turbiny wiatrowej”, mówi Svensk Vindenergi, Szwedzkie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej.

SWEA obliczyła rozsądną odległość bezpieczeństwa w zimne dni (wysokość wieży plus średnica turbiny) i twierdzi, że nie ma informacji, aby jakakolwiek osoba została ranna w wyniku spadającego lodu.

Jak turbiny wiatrowe radzą sobie z ujemnymi temperaturami?

Choć lód może przyprawiać operatorów farm wiatrowych o ból głowy, branża opracowała wiele rozwiązań, które przede wszystkim zapobiegają jego tworzeniu się lub go topią.

Nowoczesne turbiny wyposażone są w technologie odladzania wdrażane ze sterowni farm wiatrowych. Należą do nich systemy grzewcze wewnątrz łopatek, takie jak cyrkulacja gorącego powietrza, mechaniczne urządzenia lub płyny do odladzania oraz systemy wibracyjne łopatek.

Szwedzka firma, Skellefteå Kraft, jest pionierem w sposobie powlekania ostrzy cienką warstwą włókna węglowego, które nagrzewa się w przypadku zagrożenia lodem.

Nordex, inny producent z siedzibą w Niemczech, oferuje „pakiety dla zimnego klimatu”, które według niego mogą zmniejszyć straty energii nawet o 80 procent w warunkach oblodzenia.

Pisząc dla serwisu z wiadomościami naukowymi The Conversation, profesor inżynierii lotniczej Hui Hu zwraca uwagę, że większość strategii zapobiegania oblodzeniu łopat turbin wiatrowych pochodzi z lotnictwa.

Jednak wraz z rozwojem branży wiatrowej coraz więcej inwestycji przeznacza się na optymalizację tych kręgów transformacji energetycznej.

„Jeśli (lód) nadal występuje, zakłady są zwykle zamykane, a na miejsce przyjeżdża firma usługowa, aby przeprowadzić odladzanie” – mówi SWEA. W tych rzadkich sytuacjach do odladzania turbin można przylecieć helikopterem.

Dezinformacja na temat energetyki wiatrowej zimą

W lutym 2021 r. amerykański stan Teksas doświadczył rekordowych mrozów, które doprowadziły do ​​przerw w dostawie prądu.

Według głównego dostawcy energii w stanie, Rady ds. Niezawodności Energii Elektrycznej Teksasu (ERCOT), niektóre turbiny zamarzły w najwyższym stopniu, co doprowadziło do utraty mocy w elektrowniach wiatrowych i innych źródłach energii odnawialnej o 16 GW.

Choć krytycy zielonej energii szybko obwinili farmy wiatrowe za rozpaczliwą sytuację, dane ERCOT wykazały znacznie większy niedobór (30 GW) wynikający z awarii źródeł gazu kopalnego, węgla i energii jądrowej.

Problemy z turbinami wiatrowymi wynikały w dużej mierze z faktu, że nie zostały zaprojektowane do pracy w tak niskich temperaturach.

„Głównym problemem związanym z turbinami wiatrowymi w Teksasie jest to, że na podstawie historycznych danych pogodowych nie spodziewano się tak ekstremalnie zimnej pogody, w związku z czym deweloperzy nie zabezpieczyli turbin wiatrowych przed czynnikami atmosferycznymi” – mówi Michael Howland, profesor inżynierii lądowej i środowiskowej na Uniwersytecie uniwersytet MIT.

„To haniebne widzieć, jak długoletni antagoniści czystej energii – którzy atakują ją niezależnie od tego, czy pada deszcz, śnieg czy świeci słońce – angażują się w politycznie oportunistyczną farsę zwodzącą Amerykanów do promowania programu, który nie ma nic wspólnego z przywróceniem mocy dla społeczności w Teksasie” – powiedziała wówczas Heather Zichal, dyrektor generalna American Clean Power.

„To problem ekstremalnych warunków pogodowych, a nie problemu czystej energii. W każdym razie pokazuje, dlaczego musimy inwestować w budowę większej liczby odnawialnych źródeł energii z lepszym przesyłem i magazynowaniem, aby zastąpić przestarzałe systemy”.

Wiele błędnych informacji na temat turbin w Teksasie zostało udostępnionych wraz ze zdjęciem helikoptera lecącego na ratunek.

Jednak weryfikatorzy faktów udowodnili, że zdjęcie faktycznie przedstawia samolot Alpine Helicopters wykorzystujący gorącą wodę do usuwania lodu z turbiny w Szwecji w 2014 roku.

Dyrektor generalny firmy stwierdził, że rozwiązanie polegające na przeniesieniu się w powietrze to „lepsza opcja niż nic nie robienie”, ponieważ szybkie przywrócenie pracy potężnej turbiny pomaga ograniczyć emisję dwutlenku węgla z paliw kopalnych – w czym turbiny wiatrowe są najlepsze.