elektro.info

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą...

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą zarówno układu mebli, wykorzystanych materiałów czy koloru ścian. Jednak przede wszystkim warto dokładnie i z uwagą podjąć decyzje związane z wyborem odpowiedniego oświetlenia.

news Skuter elektryczny od Seata

Skuter elektryczny od Seata

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej...

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej mobilności.

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

Praca elektrowni wiatrowych w trudnych warunkach środowiskowych

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia z zakresu erozji i zanieczyszczeń łopat turbin wiatrowych oraz ich wpływ na aerodynamiczność łopat siłowni wiatrowych, co bezpośrednio przekłada się na osiągane przez nie sprawności.

Rynek elektrowni wiatrowych wymaga nowych technologii i rozwiązań, które zwiększą wydajność konstrukcji, odporność na czynniki zewnętrzne oraz zredukują awaryjność i obniżą koszty eksploatacyjne. Istotne są przy tym warunki, w jakich pracuje elektrownia wiatrowa oraz możliwość zniwelowania ich negatywnego oddziaływania na konstrukcję.

Wpływ czynników atmosferycznych

Poza aerodynamicznością, o dobrej konstrukcji łopaty turbiny wiatrowej świadczą odpowiednia sztywność, możliwie niska masa, trwałość, odporność na zabrudzenia, oblodzenie i wyładowania atmosferyczne. Na rynku pojawiają się nowe rozwiązania dotyczące ochrony łopat przed erozją, a nawet prototypy robotów do wczesnego wykrywania uszkodzeń [3].

Oddziaływanie czynników atmosferycznych ma istotne znaczenie przy projektowaniu, a następnie użytkowaniu różnego rodzaju budowli, także elektrowni wiatrowych. Im silniejszy wiatr, tym więcej energii elektrycznej może wyprodukować elektrownia wiatrowa; jednak ten sam wiatr, który niesie ze sobą dodatkowo różnej wielkości cząstki oraz zanieczyszczenia, a również: temperatura, wilgotność, promienie ultrafioletowe, lód czy deszcz mają wpływ na konstrukcje turbin wiatrowych, zwłaszcza łopat i zmieniają ich właściwości aerodynamiczne oraz osiąganą sprawność.

Wpływ wiatru

Podczas przemiany energii wiatru w energię mechaniczną łopaty elektrowni wiatrowej poddawane są dużym obciążeniom statycznym i dynamicznym, dlatego muszą cechować się wytrzymałością. Ich konstrukcje bazują przede wszystkim na technologiach wykorzystywanych w lotnictwie.

Najczęściej są stosowane profile, które ze względu na rozkład ciśnień dzieli się na normalne, laminarne i specjalne.

Rodzina profili składa się z profilu zasadniczego i profili powstałych przez systematyczną zmianę parametrów geometrycznych profilu zasadniczego. Dzieli się ona na serie, w których profile różnią się zazwyczaj grubością.

Jednymi z najbardziej rozpowszechnionych są profile NACA.

Rodzaj materiału używanego do produkcji łopat wpływa bezpośrednio na kształt profilu.

Łopaty elektrowni wiatrowych wykonywane są z włókien szklanych wzmacnianych poliestrem, żywicą epoksydową bądź włóknami węglowymi czy kevlarem. Materiały te wykazują wysoką wytrzymałość zmęczeniową oraz małą masę, ale ich wadą są wysokie koszty produkcji.

Innym materiałem (rzadko stosowanym) jest drewno wzmacniane żywicą epoksydową lub innymi tworzywami sztucznymi.

W wirnikach o bardzo małej średnicy wykorzystywane są łopaty stalowe i aluminiowe, przy czym są one ciężkie i podatne na zmęczenie materiału.

Znamionowa prędkość, z jaką końcówki łopaty o długości skrzydła ok. 40 m przecinają powietrze, wynosi ok. 230 km/h. Wraz z oddalaniem się od punktu centralnego wiatr opływa płat pod coraz większym kątem. Aby utrzymać optymalne kąty natarcia na całej długości, konieczne jest skręcenie łopat wirnika.

Straty aerodynamiczne

Straty aerodynamiczne obniżają sprawność urządzenia wiatrowego. Są one spowodowane tarciem powietrza o łopatę i powstają na skutek lepkości powietrza i niedoskonałej gładkości powierzchni łopatek. Defekty profilu powodują oderwanie się strug powietrza i powstawanie wirów.

Wielkość tych strat (jednych z największych) zależy przede wszystkim od wielości aerodynamicznego współczynnika oporu profilowego, który można poprawić poprzez dokładniejsze wygładzenie powierzchni łopat.

Straty indukcyjne występują głównie na zewnętrznych końcach łopat w wyniku wyrównywania się tam różnic ciśnień powietrza po obu ich stronach. Zmniejszenie tych strat uzyskuje się w ten sam sposób.

Można wyróżnić również:

  • straty ruchu śrubowego powietrza, które odpływa za kołem wiatrowym na skutek odchylania się strug powietrza w kierunku stycznym (odwrotnie proporcjonalne do kwadratu wyróżnika szybkobieżności),
  • straty na dopływie powietrza w wyniku spiętrzenia ciśnienia przed kołem wiatrowym i częściowego odpływu powietrza na zewnątrz koła wiatrowego,
  • straty na odpływie powietrza wskutek wirowych zaburzeń strug powietrza [14].

 

Destrukcyjne działanie wiatru

b praca elektrowni wiatrowych rys01
Rys. 1. Zniszczone przez tornado łopaty turbiny wiatrowej [10]

Wiatr umożliwia produkcję energii elektrycznej obracając łopaty turbiny wiatrowej, ale może także spowodować ich zniszczenie. Powodem tego mogą być zbyt silne i porywiste wiatry, które czasami przybierają formę tornada. Takie sytuacje w energetyce wiatrowej nie zdarzają się często, ponieważ automatyka powinna zapewnić bezpieczne warunki pracy.

Wiatry wiejące z bardzo dużymi prędkościami mogą doprowadzić do złamania łopat elektrowni wiatrowej, powodując ich całkowite zniszczenie.

Na rys. 1. widać turbinę wiatrową trójpłatową, której każda z łopat została uszkodzona w wyniku przejścia tornada. Zdjęcie zostało zrobione w 2012 roku w Kansas (USA). Prędkość wiatru, zarejestrowana w tym dniu przez radary na wysokości ok. 90 m, wyniosła 267 km/h i była wystarczająco duża, aby spowodować awarię wielu turbin wiatrowych znajdujących się na tej farmie.

Przy istnieniu dużej ilości zmiennych, trudno przewidzieć, przy jakich wartościach prędkości wiatru łopaty zaczną ulegać uszkodzeniom. Elementy oderwane od łopat siłowni wiatrowej mogą stanowić zagrożenie dla znajdujących się w pobliżu ludzi i obiektów [3, 10].

Czytaj też: Perspektywy rozwoju linii wysokiego napięcia prądu stałego >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Wpływ pyłu i piasku

Piasek i pył to cząstki, które są przenoszone razem z przemieszczającymi się masami powietrza. Frakcje te różnią się między sobą wymiarami (pył jest drobniejszy od piasku), ale obie wpływają negatywnie na powierzchnię łopat wirnika elektrowni wiatrowej. Im większa prędkość wiatru, tym uszkodzenia spowodowane przez uderzenia ziaren o powierzchnię łopat są mocniejsze i po pewnym czasie eksploatacji mogą znacznie obniżyć sprawność konwersji energii strumienia wiatru w energię mechaniczną. Dlatego lokalizacja elektrowni wiatrowej w pobliżu terenów piaszczystych, takich jak np. pustynia lub plaża, będzie przyspieszała erozję. Podobnie jest w przypadku turbin wiatrowych znajdujących się na morzu, gdzie erozję powoduje sól morska.

Erozja łopat turbiny wiatrowej

W przypadku łopat turbiny wiatrowej miejscem najbardziej narażonym na erozję jest krawędź natarcia.

Na rys. 2. przedstawiono zmiany zachodzące na krawędzi natarcia łopat, spowodowane oddziaływaniem cząstek niesionych przez wiatr w okresie ponad dziesięcioletniej eksploatacji.

b praca elektrowni wiatrowych rys02
Rys. 2. Wpływ piasku i pyłu na łopatę turbiny, na podstawie [5]

Uszkodzenia wierzchniej warstwy są znaczące i zmieniają charakterystykę aerodynamiczną profilu, wymagana jest naprawa, a to generuje wyższe koszty konserwacji i ogranicza gotowość do działania.

Jeśli erozja nie zostanie w odpowiednim czasie powstrzymana, piasek może przedostać się głębiej w poszycie łopaty niszcząc spójność jej struktury. Dodatkowo miedziana siatka, która często umieszczana jest na powierzchni powłoki kompozytowej w celu ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi, może zostać uszkodzona w miejscu erozji. Taka sytuacja występuje zazwyczaj po zewnętrznej stronie płata, gdzie zabezpieczenie przed wyładowaniami atmosferycznymi jest najbardziej potrzebne.

Innym problemem związanym z erozją powierzchni łopat jest powstanie w piaszczystym środowisku tzw. efektu korony – wyładowania elektrycznego spowodowanego jonizacją powietrza.

b praca elektrowni wiatrowych rys03
Rys. 3. Wyładowanie koronowe na przykładzie śmigieł helikoptera [13]

W celu ochrony struktury włókna szklanego przed erozją deszczu i piasku, krawędź natarcia łopaty zostaje zespolona z metalowymi paskami, które tworząc twardą połać absorbują energię kinetyczną uderzenia. Jednak w przypadku cząstek piasku uderzenia te, zwłaszcza w okolicy wierzchołka łopaty, gdzie prędkości są większe, powodują oderwanie się od niej mikroskopijnej wielkości metalowych kawałków. Ulegają one często utlenieniu przyczyniając się do powstania charakterystycznych iskier stanowiących wyładowanie koronowe.

Na rys. 3., na przykładzie śmigieł helikoptera został pokazany efekt korony wywołany przez znajdujący się na ziemi piasek, który podczas startu unosi się w powietrzu [18, 23].

Akumulacja pyłu na powierzchni łopat

b praca elektrowni wiatrowych rys04
Rys. 4. Przemieszczenie masy przy różnych średnicach ziaren piasku, kącie natarcia a = 0°, prędkości wiatru V = 6 m/s i stosunku przepływu masy piasku do powietrza Q = 0,001, na podstawie [8]

Rys. 4. pokazuje przewidywaną kumulację pyłu nad powierzchnią łopaty, wyniki uzyskano z wykorzystaniem modelu CFD [8]. Ponadto zostały pokazane kontury zdeponowanej masy pyłu w celu zobrazowania na profilu obszaru najbardziej podatnego na pojawienie się zanieczyszczeń.

Wraz ze wzrostem średnicy ziaren występuje mniejsze przemieszczenie, co objawia się zmniejszeniem zasięgu powierzchniowego zanieczyszczenia. Zwiększenie średnicy cząstek piasku skutkuje zmniejszeniem współczynnika przylegania, a zatem mniejszą depozycją masy, mimo podwyższenia szansy uderzenia i zwiększenia liczby cząstek. Dzieje się tak, ponieważ duże ziarna wykazują większą bezwładność i strumień powietrza nie wywiera na nie dużego wpływu.

W przypadku małych cząstek przemieszczenie następuje zgodnie z przepływem strumienia.

Zwiększenie kąta natarcia (rys. 5. dla kąta 20°) powoduje wzrost zdeponowanej masy, zwłaszcza po stronie tłocznej (obszar nadciśnienia), co znacznie zniekształca przepływ wokół łopaty. Wpływa to na obniżenie współczynnika siły nośnej, a to przekłada się na zmniejszenie produkowanej energii. Dlatego korzystniejszym sposobem regulacji mocy turbiny wiatrowej w warunkach występowania pyłu jest regulacja poprzez kąt nachylenia łopaty, a nie przez efekt przeciągania.

b praca elektrowni wiatrowych rys05
Rys. 5. Przemieszczenie masy przy różnych średnicach ziaren piasku, kącie natarcia a = 20°, prędkości wiatru V = 6 m/s i stosunku przepływu masy piasku do powietrza Q = 0,001, na podstawie [8]

Wynika to ze specyfiki tej regulacji, gdzie moc kontrolowana jest za pomocą obracania płata wokół własnej osi w kierunku mniejszych kątów natarcia. Oznacza to mniejszą depozycję masy i mniejsze spadki mocy dla tych samych warunków. W konsekwencji zaleca się instalowanie turbin wiatrowych z regulacją kąta natarcia łopaty w piaszczystym środowisku.

Stosując efekt przeciągania należy częściej czyścić powierzchnię łopat (co 1–3 miesiące), aby ograniczyć spadki sprawności (wynoszące do 10–20%) [8].

Badania przeprowadzone w Grecji [15] dotyczyły problemów planowania farmy wiatrowej na płaskowyżu, wynikających m.in. z sąsiedztwa kopalń węgla brunatnego. Do wykonania analiz posłużono się rzeczywistymi pomiarami prędkości wiatru i jego kierunku, a następnie otrzymane wyniki wykorzystano w numerycznym modelu powierzchni terenu (WRA – Wind Resource Analysis).

Zanieczyszczenie powietrza poprzez znajdujące się w nim różnej wielkości cząstki pochodzenia skalnego, ma duży wpływ na wydajność elektrowni wiatrowej.Bliskość kopalni sprawia, że rozwiewany pył niesiony przez wiatr akumuluje się na łopatach wirnika, co objawia się znaczącymi zmianami w krzywej mocy turbiny wiatrowej.

Maksymalny zasięg przemieszczenia się cząstek pyłu o średnicy ok. 10 mm z terenów zanieczyszczonych, do których zalicza się zagłębia węgla brunatnego, przy prędkości wiatru do 3,9 m/s w miejscu źródła emisji, szacuje się na 6,3 km. Dlatego przy planowaniu umiejscowienia farmy wiatrowej w sąsiedztwie obszarów górniczych powinna być uwzględniana odległość od kopalń.

b praca elektrowni wiatrowych tab1
Tab. 1. Wpływ akumulacji zanieczyszczenia dla różnych lokalizacji farm wiatrowych w pobliżu odkrywkowej kopalni węgla brunatnego, na podstawie [15]

W przypadku turbin o regulacji mocy kątem nachylenia nagromadzenie pyłu na łopatach przez 1 miesiąc powoduje spadek mocy o mniej niż 5%, jednak w okresie od 6 do 9 miesięcy straty mogą już osiągnąć od 12% do 18%.

Tab. 1. przedstawia wyniki przeprowadzonych symulacji dotyczących skutków akumulowania się na łopatach turbin wiatrowych zanieczyszczenia w postaci pyłu. Został określony współczynnik wykorzystania mocy Net CF i wskaźnik godzin pracy netto Net dla trzech lokalizacji farm wiatrowych.

Wartości współczynnika Net CF i wskaźnika Net zmniejszają się wraz ze wzrostem czasu związanego z nagromadzeniem się pyłu na łopatach.

Duże różnice w stratach mocy (do 17%) występują w przypadku wydłużenia czasu akumulacji z 1 do 9 miesięcy [15, 21].

Badania przeprowadzone w Chinach [17] skupiły się przede wszystkim na zmianach właściwości aerodynamicznych wynikających z różnych szorstkości powierzchni łopat siłowni wiatrowej, na których gromadzą się różnej wielkości zanieczyszczenia niesione przez wiatr. Pod uwagę wzięto głównie zmiany wartości współczynnika siły nośnej oraz współczynnika oporu i porównano je z wartościami uzyskanymi dla czystego płata. Do badań został wybrany profil NACA 63-430, ze względu na jego powszechne stosowanie w konstrukcjach siłowni wiatrowych.

Rys. 6. przedstawia zmianę współczynnika siły nośnej w zależności od kąta natarcia. Na wykresie widoczne są dwie krzywe opracowane na podstawie danych z eksperymentu i symulacji numerycznej.

Czytaj też: Obowiązek przedsiębiorstwa energetycznego zakupu energii elektrycznej wytworzonej w źródłach odnawialnych >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Wpływ deszczu

Deszcz, tak samo jak piasek i pył, może przyczynić się do erozji powierzchni łopat turbiny wiatrowej (rys. 7.). Jego negatywne oddziaływanie zależy od wielkości kropel, intensywności opadów, czasu występowania oraz prędkości wiatru, która może powodować zwiększenie siły uderzenia o łopaty wirnika.

W rejonach, gdzie często pojawiają się silnie wiejące wiatry i obfite opady deszczu, może następować szybsze zużywanie się łopat.

b praca elektrowni wiatrowych rys07
Rys. 7. Erozja krawędzi natarcia łopaty turbiny wiatrowej wycofanej z użycia [19]

W szkockich testach [16] zastosowano niepowlekany kompozyt z żywicy epoksydowej wzmocnionej włóknem szklanym. Krople, uderzające o powierzchnię próbki, charakteryzowały się stałą średnicą 2,5 mm, intensywnością opadu od 20 mm/godz. do 40 mm/godz. i prędkością uderzenia od 40 m/s do 60 m/s.

W wyniku 40.minutowych testów wykazano, że większe starty masy próbki widoczne były przy wzroście prędkości uderzenia niż intensywności opadu (rys. 8.). Świadczy to o tym, że prędkość obracających się łopat jest istotniejsza w procesie erozji niż panujące warunki w miejscu lokalizacji turbiny wiatrowej.

b praca elektrowni wiatrowych rys08
Rys. 8. Straty w masie materiału w zależności od prędkości uderzenia i intensywności opadu deszczu, na podstawie [16]

Wielkość i kształt kropel deszczu również odgrywa ważną rolę przy erozji łopat turbiny wiatrowej.

Większe krople mogą powodować większe niszczenie powłoki już przy mniejszych prędkościach. Dzieje się tak, gdyż większe krople wywierają większe ciśnienie uderzenia na powierzchnię i zwiększają możliwość rozproszenia zmiennego nacisku poza obszar uderzenia.

Część badaczy twierdzi, że to nie masa kropli ma decydujące znaczenie w chwili zetknięcia z powierzchnią, ale promień krzywizny w punkcie styczności. Zniekształcone krople o promieniu krzywizny większym od ich początkowej średnicy mają powodować poważniejsze uszkodzenia [1, 19].

Wpływ na erozję powierzchni ma także kąt uderzenia. Za niszczenie powłoki jest głównie odpowiedzialna składowa normalna prędkości kropli. W większości przypadków składowa styczna wywiera bardzo mały wpływ. Jednak dla ceramiki i twardych polimerów składowa styczna, przy dużych prędkościach uderzenia, może powodować uszkodzenia porównywalne do tych wywołanych przez składową normalną.

Tempo erozji może być również uzależnione od temperatury otoczenia i kropel deszczu.

Eksperymenty wykazały, że szybkość, z jaką powierzchnia jest niszczona, zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury wody i zmniejszeniem się lepkości cieczy. Gdy prędkość przepływającej cieczy rośnie, stykająca się z nią powierzchnia zostaje bardziej uszkodzona w wyniku ścierania.

Woda znajdująca się w wyżłobieniach zerodowanej powierzchni może zmniejszyć negatywne oddziaływanie deszczu. Zachowuje się ona jak amortyzator, który osłabia uderzenie i może zredukować erozję. Kiedy mokra powierzchnia zostanie trafiona przez kroplę deszczu, błona utworzona przez ciecz ulega odkształceniu i siła nacisku jest mniejsza niż w przypadku powierzchni suchej. Innym wyjaśnieniem jest to, że siła uderzenia zmniejsza się na skutek rozchodzenia się fali podczas przechodzenia przez warstwę cieczy [19].

Wpływ czynników biologicznych

Oprócz czynników atmosferycznych na pracę łopat turbiny wiatrowej wpływ mają również czynniki biologiczne, np. latające owady, algi czy porosty, w zależności od z warunków, w jakich pracuje elektrownia wiatrowa (rys. 9. i rys. 10.).

b praca elektrowni wiatrowych rys09
Rys. 9. Zanieczyszczenie łopaty turbiny wiatrowej poprzez algi i porosty [2]
b praca elektrowni wiatrowych rys10
Rys. 10. Łopata turbiny wiatrowej pokryta szczątkami żuków [9]

W Wielkiej Brytanii były prowadzone badania nad znajdującymi się w powietrzu na wysokości 100 m nad gruntem populacjami owadów w celu identyfikacji latających gatunków insektów. Wówczas najliczniejszą grupą owadów były aphids i drosophila melanogaster, znane powszechnie jako muszki owocówki.

W literaturze trudno znaleźć informacje na temat kompleksowych badań dotyczących populacji insektów występujących na różnych wysokościach. Dla energetyki najistotniejsze jest, że latające owady powodują zanieczyszczenie łopat turbin wiatrowych i pogarszają ich właściwości aerodynamiczne [11].

Zjawisko double stall lub multiple stall może być spowodowane wadliwie działającym systemem odchylania, błędnie zaprojektowaną łopatą lub poprzez akumulację różnego rodzaju zanieczyszczeń, np. biologicznych na krawędzi natarcia. Po raz pierwszy zaobserwowano je na farmie wiatrowej znajdującej się w Kalifornii (USA).

Wartość mocy wyjściowej była czasami aż o 50% mniejsza od tej wynikającej z liczby zainstalowanych turbin. Przy tych samych prędkościach wiatru takie same siłownie generowały różne moce.

W przypadku kalifornijskiej farmy fenomen ten był badany, ale nie odnaleziono źródła jego występowania, gdyż nie wzięto pod uwagę wpływu owadów rozbijających się o powierzchnię łopat [6].

Mechanizm powstawania

Zachowanie owadów zależy od warunków pogodowych (rys. 11.). Zanieczyszczenie powierzchni łopat wzrasta tylko wtedy, gdy insekty znajdują się w pobliżu obracającego się koła wiatrowego.

b praca elektrowni wiatrowych rys11
Rys. 11. Zjawisko double stall jako skutek zachowania owadów w różnych warunkach pogodowych, na podstawie [7]

Owady latają głównie, gdy nie pada deszcz, występuje słaby wiatr (prędkość mniejsza od 7 m/s), a temperatura powietrza przekracza 10°C.

Jeśli turbina wiatrowa pracuje w takich warunkach pogodowych, insekty będą coraz bardziej zanieczyszczały powierzchnię łopat blisko punktu stagnacji na krawędzi natarcia profilu, gdzie następuje rozdzielenie się cząsteczek napływającego powietrza.

W pobliżu punktu stagnacji prędkość strumienia powietrza jest niewielka i przepływ staje się niewrażliwy na powstające zabrudzenia, dzięki czemu uzysk mocy pozostaje bez zmian.

Powyżej pewnej prędkości wiatru, gdy już mało owadów lata, zanieczyszczenie utrzymuje się na stałym poziomie.

Przy wysokich prędkościach kąt natarcia łopaty jest większy, co przyczynia się do przemieszczenia strefy maksymalnego ssania (najniższego ciśnienia) w kierunku obszaru zabrudzeń. Wówczas zaburzony przepływ w dużej mierze zależy od poziomu zanieczyszczeń akumulujących się na powierzchni łopaty, co objawia się zmniejszeniem kąta przeciągania. Ważne jest, że im kąt ten będzie mniejszy, tym mniejsze będą uzyskiwane moce.

Sprawność turbiny zostanie przywrócona, gdy łopaty zostaną wyczyszczone lub częściowo w przypadku opadów deszczu podczas pracy elektrowni wiatrowej [7].

Podsumowanie

Jednym z elementów prawidłowej eksploatacji elektrowni wiatrowej jest właściwe działanie łopat wirnika turbiny. Przede wszystkim muszą one charakteryzować się dobrymi właściwościami aerodynamicznymi.

Niestety, nie jest łatwo osiągnąć taki stan, ze względu na oddziałujące czynniki atmosferyczne i biologiczne. Zarówno piasek, deszcz, również sam wiatr oraz akumulujące się na powierzchni zanieczyszczenia w postaci pyłu i szczątków insektów przyczyniają się do erozji poszycia łopat i powodują zmiany jej powierzchni. Wpływa to na pogorszenie aerodynamiczności płatów i bezpośrednio przekłada na zmniejszenie sprawności turbiny wiatrowej (tab. 2.).

b praca elektrowni wiatrowych tab2
Tab. 2. Wpływ zanieczyszczeń na zmiany w rocznej produkcji energii, na podstawie [22]

Obszary pustynne, wybrzeża, kopalnie odkrywkowe i inne źródła zapylenia mogą wpływać na nasilenie się zjawiska gromadzenia zanieczyszczeń [4]. Oddziaływanie niektórych czynników nie musi być związane z konkretnym miejscem, dotyczy to np. latających owadów zderzających się z łopatami, przyczyniających się do występowania niekorzystnego zjawiska double stall. Dlatego ważnym aspektem eksploatacji siłowni wiatrowej jest systematyczne czyszczenie powierzchni obracających się elementów, a zwłaszcza krawędzi natarcia łopaty, która jest najbardziej narażona na erozję i akumulację zanieczyszczeń.

Literatura

1. F. Adler, Particulate impact damage predictions, Wear. 186–187, Part 1 (1995), ss. 35-44

2. Altitec Wind Power Service, Do Blades Matter – How to maintain them, materiał konferencyjny, 2013, s. 14

3. T. Bakoń, Uszkodzenia turbin wiatrowych i bezinwazyjne metody ich wczesnego wykrywania, elektro.info 11/2011, ss. 46-49

4. T. Bakoń, Wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych na sprawność ogniw fotowoltaicznych, elektro.info 5/2015, ss. 82-84

5. Braendler Engineering, Blade Inspection, Damage and Maintenance, materiał konferencyjny, Hamburg 2013, s. 32

6. G. P. Corten, H. F. Veldkamp, Insects can halve wind-turbine power, Nature, 2001, t. 412, s. 1

7. G. P. Corten, H. F. Veldkamp, Insects Cause Double Stall, materiał konferencyjny, 13th IEA expert meeting on the Aerodynamics of Wind Turbines, Sztokholm 1999, ss. 1-3

8. A. Diab, H. Salem, A Preliminary Study on the Performance Degradation of a Wind Turbine Blade in Dusty Environments, Ain Shams University, Egipt, ss. 2-4

9. Double stall, http://www.bladecleaning.com/problematica_EN.htm

10. T. Farney, Tornadoes and Wind Turbines!, http://toryfarney.blogspot.com/2013/02/tornadoes-and-wind-turbines.html

11. G. Fiore, M. S. Selig, A Simulation of Operational Damage for Wind Turbine Blades, materiał konferencyjny 32nd AIAA Applied Aerodynamics Conference, Atlanta 2014, ss. 6-7

12. S. Gumuła, Energetyka wiatrowa, Wyd. AGH, Kraków 2006

13. Israel Defense Forces, Chopper's Blades Give Off a Ring of Lighthttps, https://www.pinterest.com/pin/31103053646481443/

14. W. Jagodziński, Silniki wiatrowe, Państwowe Wydawnictwa Techniczne, Warszawa 1959

15. C.J. Koroneos, E.A. Nanakib, G. Xydis, Comparative wind farm planning on a high plateau: Dust dispersionas a sitting constraint, „Land Use Policy” 2014, t. 39, Elsevier, ss. 22-33

16. D. Nash, C. Siddons, M. Stack, An experimental approach to analyzing rain droplet impingement on wind turbine blade materials, University of Strathclyde, 2015, ss. 4-5

17. J. Ou, N. Ren, Dust Effect on the Performance of Wind Turbine Airfoils, Journal of Electromagnetic Analysis & Applications 2009, nr 1, ss. 102-107

18. M. Ples, Wyładowanie koronowe, http://weirdscience.eu/Wy%C5%82adowanie%20koronowe.html

19. Z. Shizhong, Accelerated rain erosion of wind turbine blade coatings, Technical University of Denmark, 2014

20. W. Sobieraj, Aerodynamika, Wyd. WAT, Warszawa 2014

21. I. H. Seo i in., Numerical prediction of fugitive dust dispersion on reclaimed land in Korea, „Transactions of the ASABE” 2010, t. 53, nr 3, ss. 891–901

22. C. J. Spruce, Power performance of active stall wind turbines with blade contamination, materiał konferencyjny , Vestas, 2006, ss. 2-7

23. W. Thomas i in., Enhanced erosion protection for rotor blades, materiał konferencyjny, Hontek Corporation, Teksas 2009, ss. 1-2

Czytaj też: Obliczanie parametrów małej elektrowni wiatrowej >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Prefabrykowane stacje transformatorowe SN/nn

Prefabrykowane stacje transformatorowe SN/nn

Elektroenergetyczne stacje rozdzielcze SN/nn zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej...

Elektroenergetyczne stacje rozdzielcze SN/nn zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja energii elektrycznej ze średniego napięcia na niskie i rozdział tej energii w sposób determinowany konfiguracją sieci nn, z zachowaniem warunków technicznych określonych w obowiązujących przepisach [1, 2]. Wymagania w zakresie wykonania oraz badania prefabrykowanych...

Inicjatywa zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia

Inicjatywa zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia

Artykuł przedstawia rozpoczęte prace badawczo-rozwojowe autorów w zakresie zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia. W publikacji został opisany prototypowy...

Artykuł przedstawia rozpoczęte prace badawczo-rozwojowe autorów w zakresie zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia. W publikacji został opisany prototypowy układ zasilania, z doborem superkondensatorów, uzyskane efekty i wyniki oraz wnioski i cele dalszych prac w tym zakresie. Autorzy wskazują na zasadność opracowania kompleksowego rozwiązania zawierającego napęd elektromechaniczny, akumulator bezobsługowy, superkondensator i niestandardowy zasilacz...

Zaburzenia elektryczne wewnątrz sieci energetycznej zakładu drukarskiego (część 1)

Zaburzenia elektryczne wewnątrz sieci energetycznej zakładu drukarskiego (część 1)

Obecnie można zaobserwować bardzo szybki rozwój elektroniki stosowanej zarówno w gospodarstwach domowych, jak również w zakładach przemysłowych. Ma to wpływ również na jakość energii elektrycznej zasilającej...

Obecnie można zaobserwować bardzo szybki rozwój elektroniki stosowanej zarówno w gospodarstwach domowych, jak również w zakładach przemysłowych. Ma to wpływ również na jakość energii elektrycznej zasilającej te obiekty. W artykule przedstawiono analizę zakłóceń wprowadzanych przez urządzenia zainstalowane w zakładzie drukarskim.

Komentarze

Copyright © 2004-2019 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies.

Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.