Warto jednak zwrócić uwagę na tendencje w zakresie rozwiązań technicznych i organizacyjnych służących podniesieniu poziomu bezpieczeństwa pożarowego elektrowni wiatrowych, ponieważ skutki zaniedbań w tym zakresie zawsze są bardzo dotkliwe finansowo.
Dlaczego ochrona przeciwpożarowa elektrowni wiatrowych jest taka istotna i dlaczego nie wolno jej pominąć podczas realizacji projektu? Odpowiedź na to pytanie jest bardzo prosta – uwarunkowane jest to przede wszystkim względami finansowymi. Tego typu inwestycje są bardzo kosztowne i realizowane w większości przypadków z kredytów i/lub dotacji zewnętrznych (krajowych, unijnych), dlatego należy przedsięwziąć wszelkie kroki zapobiegające uszkodzeniu obiektu czy też jego całkowitemu zniszczeniu. Nie wolno również zapominać o stratach finansowych wynikających z przestoju jednego masztu czy też części farmy wiatrowej.
Dopuszczenie do powstania pożaru w gondoli (ta część jest najbardziej narażona i skutkuje największymi stratami) w rezultacie spowoduje konieczność jej wymiany, czyli dodatkowe koszty, a przestój w funkcjonowaniu może trwać nawet kilka miesięcy.
budowa elektrowni wiatrowej
Rozpoczynając analizę bezpieczeństwa pożarowego elektrowni wiatrowych warto krótko omówić ich budowę i główne elementy składowe. Nie są to bardzo skomplikowane urządzenia, główny element siłowni wiatrowej to rotor mający za zadanie przekształcać energię wiatru w energię mechaniczną, z której z kolei generator produkuje energię elektryczną. Osadzony na wale wolnoobrotowym wirnik posiada zwykle trzy łopaty, obraca się najczęściej z prędkością od 15 do 30 obrotów na minutę. Prędkość jest zwiększona przez przekładnię do około 1500 obrotów na minutę, przekładnia połączona jest z generatorem energii elektrycznej.
Generator, przekładnia, a także monitorujący siłownię system sterowania oraz układy smarowania, chłodzenia i hamulec umieszczone są w gondoli, zamocowanej wraz z wirnikiem na stalowej wieży o wysokości od 30 do 100 m. Na szczycie wieży znajduje się silnik i przekładnia zębata, których zadaniem jest obracanie wirnika i gondoli w kierunku wiatru. Wiele turbin wiatrowych posiada układy kontroli, których celem jest zapobieganie mechanicznemu uszkodzeniu elektrowni i umożliwienie bardziej efektywnego wykorzystywania jej potencjału. W celu ochrony mechanizmów znajdujących się w gondoli przed przegrzaniem system kontroli uniemożliwia obracanie się wirnika przy zbyt dużych prędkościach wiatru oraz korzystając z danych dotyczących kierunku i prędkości wiatru ustawia gondolę za pomocą mechanizmu zmiany kierunku w najbardziej optymalne położenie.
Ponadto w gondoli znajdują się: transformator, łożyska, układy smarowania oraz hamulec zapewniający zatrzymanie wirnika w sytuacjach awaryjnych.
zagrożenia pożarowe
Główną przyczyną powstawania pożarów w elektrowniach wiatrowych są wyładowania atmosferyczne, które ze względu na znaczną wysokość (nawet 100 metrów) oraz metalową konstrukcję turbin wiatrowych intensywnie na nie oddziałują. Fakt ten sprawia, że bardzo istotną kwestią jest właściwe zaprojektowanie i wykonanie instalacji odgromowej, która będzie skutecznie przejmowała pioruny przez zewnętrzne urządzenia piorunochronne i eliminowała ich skutki.
Każdy przypadek oceny zagrożenia powodowanego przez wyładowania atmosferyczne dla obiektu i jego otoczenia oraz potrzeb i sposobów wykonania instalacji piorunochronnej wymaga indywidualnej analizy, uwzględniającej zarówno bezpośrednie wyładowania, jak również wyładowania pobliskie. Inne możliwe przyczyny powstania pożaru to:
- zwarcie, łuk elektryczny lub innego typu uszkodzenie elektryczne w generatorze lub transformatorze,
- aktywowanie przez harmoniczne równoległych obwodów rezonansowych składających się z kondensatorów i cewek, w efekcie w obwodzie może nastąpić rezonans prądów, uszkodzenie elementów elektrycznych lub elektronicznych, przebicie izolacji oraz powstanie szybkich zakłóceń impulsowych.
- w wyniku zbyt dużej prędkości obrotowej wirnika może nastąpić przegrzanie mechanizmów wewnętrznych (przekładni, generatora),
- wady techniczne podzespołów elektrycznych i elektronicznych,
- niewłaściwe zadziałanie wewnętrznych systemów kontrolnych,
- uszkodzenia przełączników,
- nagrzewanie się do wysokich temperatur okładzin hamulców mechanicznych oraz niezapewnienie odpowiedniego smarowania powierzchni przekładni biegowych, co może prowadzić do ich nagrzewania do wysokich temperatur i docelowo zapłonu łatwo palnych materiałów stałych lub olejów czy smarów,
- duże zagrożenie stwarza wykonywanie prac niebezpiecznych pożarowo, np. spawania, cięcia elementów metalowych, używanie np. palników acetylenowych w przestrzeni turbiny wiatrowej,
- nieostrożność i błąd osób zajmujących się pracami instalatorskimi lub konserwatorskimi elementów elektrowni wiatrowych [5].
Analizując zagrożenia pożarowe nie wolno zapominać o wtórnych efektach pożaru turbiny wiatrowej, przykładem jest przede wszystkim zapłon np. ściółki leśnej i tym samym pożar lasu spowodowany przez palące się i spadające na grunt elementy turbiny. W tym wypadku straty finansowe oraz negatywne skutki dla środowiska będą o wiele poważniejsze i należy podjąć wszelkie kroki, aby uniemożliwić zaistnienie takiego zdarzenia.
W tabeli 1. zamieszczono informacje o liczbie pożarów, do jakich doszło w elektrowniach wiatrowych w ciągu ostatnich 20 lat. Analizując dane przedstawione w tabeli trzeba pamiętać, że energetyka wiatrowa jest gałęzią przemysłu rozwijającą się i dopiero w ostatnich 10 latach intensywnie budowane są wieże wiatrowe. Rozwój ten spowodował w ostatniej dekadzie znacząco wyższą liczbę zdarzeń niż w latach 1990–2000.
Statystyki z ostatnich lat wyraźnie wskazują na spadek liczby pożarów, pomimo rosnącej liczby wszystkich elektrowni wiatrowych na świecie. Tendencję spadkową zawdzięczamy zidentyfikowaniu głównych zagrożeń pożarowych dla tych obiektów, zdobyciu doświadczenia oraz podejmowaniu odpowiednich działań, w celu wczesnego wykrywania i gaszenia.
