Európa má v pláne výrazne zvýšiť výrobu energie z vetra, pričom sa odhaduje, že v priebehu nasledujúcich 5 rokov sa objem tejto výroby zvýši až o 50 percent.
V roku 2020 pokrývala veterná energia približne 16 % európskeho dopytu po energii. Tento údaj zahŕňa väčšinu zariadení na pevnine a časť pobrežných zariadení, plávajúcich aj pevných. Zvýšenie výkonu sa dosiahne nielen vďaka väčšiemu počtu zariadení, ale aj vďaka novým veterným turbínam, ktoré sú výkonnejšie než ich predchodcovia a sú zriedkavejšie mimo prevádzky kvôli údržbe a opravám.
Európa je veterná a túto svoju danosť dobre ho využíva. Veterná energia bude najväčším prispievateľom pri plnení cieľov EÚ v oblasti obnoviteľných zdrojov energie. To robí z vetra kľúčový prvok na dosiahnutie klimatickej neutrality Európy – cieľ, ktorý chce EÚ dosiahnuť do roku 2050. Domáce technológie a nástroje pomôžu Európe splniť klimatické ciele a zároveň zvýšia konkurencieschopnosť veterného ekosystému EÚ na globálnej úrovni a vytvoria nové ekologické pracovné miesta.
Čerstvý vietor prinášajúci zmenu
Predstavte si futbalové ihrisko, ktoré sa otáča vo vzduchu rýchlosťou približne 15 až 20 otáčok za minútu na najveternejších miestach. S rastúcimi rozmermi veterných turbín, keď jednotlivé lopatky budú čoskoro dlhšie ako profesionálne futbalové ihrisko, bude najväčšou výzvou dodávať viac energie pri menšom opotrebovaní materiálov, ktoré sú vystavené často drsným podmienkam.
Od roku 2000 do roku 2018 sa priemerná dĺžka lopatiek veterných turbín viac než zdvojnásobila. Očakáva sa, že do roku 2025 dĺžka lopatiek presiahne u novších modeloch dĺžku 85 metrov. Niektoré pobrežné turbíny by mohli v blízkej budúcnosti brázdiť vzduch lopatkami s dĺžkou až 110 metrov, ich rotačný priemer od jedného konca po druhý by sa potom rovnal dĺžke dvoch futbalových ihrísk.
Čím sú lopatky dlhšie, tým rýchlejší je pohyb hrotov a o to viac sa potom opotrebovávajú hrany lopatiek. Toto odvetvie zaznamenáva obrovský technologický pokrok v oblasti materiálov, dizajnu a výroby. Napriek tomu je používanie dlhších lopatiek, ktoré poskytnú vyšší výkon pri menšom opotrebovaní materiálu, obrovskou výzvou. Našťastie má EÚ plán, ktorý zahŕňa zlepšenie odolnosti voči opotrebovaniu.
Podľa riaditeľky pre výskum a rozvoj zo spoločnosti Aerox Advanced Polymers, Asty Šakalytėovej, súčasné stredne veľké systémy obvykle potrebujú rozsiahlu údržbu kvli opotrebovaným lopatkám približne po 10 rokoch, hoci životnosť turbíny je teoreticky až 25 rokov. Novšie modely s väčším rotačným priemerom vykazujú silné poškodenie už v druhom roku prevádzky. Na riešenie tohto problému spoločnosť Aerox vyvinula priekopnícky patentovaný špičkový systém ochrany AROLEP®, ktorý je vďaka projektu LEP4BLADES už pripravený na vstup na trh.
Na rozdiel od bežných náterov, ktoré sa používajú, je náter od spoločnosti Aerox visko elastický, čo znamená, že sa „podvolí“. Pod tlakom sa síce deformuje, ale následne sa vráti do pôvodného stavu. „Je to výsledkom spojenia dvoch polymérov s rôznymi komplementárnymi vlastnosťami. Náter AROLEP® dokáže absorbovať nárazy vo vysokých rýchlostiach a frekvenciách spôsobené dažďovými kvapkami a inými časticami, ktoré narážajú na hranu lopatiek. Špeciálny náter a materiál lopatky „spolupracujú“, čím sa účinky nárazu rozptýlia po celej štruktúry lopatky,“ vysvetľuje odborníčka.
Nezávislé prevádzkové skúšky dokázali, že náter AROLEP® chráni integritu lopatiek lepšie než akékoľvek iné dostupné riešenie a možno ho použiť na povrchovú úpravu nielen nových lopatiek, ale aj tých, ktoré sú už v prevádzke. Uvedenie na trh tak môže priniesť úspory v údržbe a opravách, skrátenie odstávok, ktoré sa premietnu do celkovo nižších nákladov na energiu. Spoločnosť zároveň pracuje na bezodpadovej výrobe.
A anjel, ktorý ich stráži
Nátery sú navrhnuté s cieľom minimalizovať poškodenie, no nedokážu mu úplne predísť. Vylepšené inteligentné technológie monitorovania stavu lopatiek by mohli poruchy zachytiť skôr, než je jediným riešením už len ich výmena. Poruchy lopatiek pritom predstavujú pre veterné elektrárne značný problém. Približne tretina z miliárd eur ročne, ktorá je vyčlenená na prevádzku a údržbu veterných turbín, sa použije na kontrolu a/alebo opravu náterov lopatiek.
Doterajšie metódy kontroly neboli schopné identifikovať vnútorné poškodenia náterov. Jeden zo spôsobov, ako nahliadnuť „do vnútra“ viacrstvových náterov, predstavuje využitie terahertzovej (THz) oblasti elektromagnetického spektra. Ide o spektrum medzi mikrovlnnými a infračervenými frekvenciami. Toto spektrum dokáže „vidieť“ do vecí, zistiť ich chemické zloženie bez toho, aby pôsobilo deštruktívne, invazívne či ionizujúco.
Využíva sa pritom patentovaná THz technológia, určená na priemyselné využitie, od spoločnosti das-Nano, vytvorená v rámci projektu NOTUS. Podľa výkonného riaditeľa spoločnosti das-Nano a koordinátora projektu NOTUS, Eduarda Azanzu, je NOTUS prvý bezkontaktný nástroj na nedeštruktívnu kontrolu materiálu, ktorý je špeciálne dizajnovaný pre kontrolu veterných turbín.
Dokáže vykonať hĺbkovú identifikáciu jednotlivých vrstiev náterových štruktúr a lopatiek bez ohľadu na použité materiály a umožňuje kvantifikáciu medzivrstvovej priľnavosti. E. Azanza odhaduje, že by tátot echnológia mohla veterným elektrárňam ušetriť až 10 % nákladov na prevádzku a údržbu.
Výskum v tomto článku bol financovaný EÚ. Tento článok bol pôvodne publikovaný v magazíne Horizon, the EU Research and Innovation Magazine.
