Zmniejszenie kosztów utrzymania instalacji morskich
Koszt wykonywania rutynowych prac konserwacyjnych mających na celu utrzymanie pracy turbiny we wszystkich warunkach atmosferycznych stanowi około połowę rocznych kosztów działania farmy wiatrowej. Znaczna część kosztów jest związana z importem energii elektrycznej wymaganej do podtrzymania pracy układów, gdy turbina jest wyłączona. Celem finansowanych ze środków UE badań prowadzonych w ramach projektu HYDROBOND (New cost/effective superhydrophobic coatings with enhanced bond strength and wear resistance for application in large wind turbine blades) było zmniejszenie kosztów konserwacji zarówno zapobiegawczej lub rutynowej, jak i nieplanowanej. Koszty prac konserwacyjnych są wysokie, a straty w zakresie produkcji energii elektrycznej, ponoszone podczas wykonywania tych prac, mogą mieć niekorzystny wpływ na opłacalność morskiej farmy wiatrowej. Koszty wynikające z instalacji farmy w większej odległości od brzegu, gdzie wieją silniejsze wiatry, mogą przewyższać korzyści płynące ze zwiększonej produkcji energii. Powłoki superhydrofobowe W ramach konsorcjum HYDROBOND spółki i instytucje badawcze pracowały wspólnie nad stworzeniem superhydrofobowych powłok, które mogą dodatkowo zabezpieczać przed oblodzeniem. Poczyniono znaczne postępy w zakresie opracowywania powłok łopat turbin wiatrowych wytwarzanych przy wykorzystaniu procesu gazowego natryskiwania na zimno. Stosowane obecnie powłoki są natryskiwane termicznie na różne elementy instalacji przemysłowych. Małe nanocząstki proszku są częściowo stapiane i natryskiwane na podłoże lub obszar powierzchni, na którym są następnie utwardzane w celu wytworzenia powłoki. Aby zminimalizować wewnętrzne naprężenia rozciągające powstające podczas krzepnięcia, wymagane jest wykonanie dodatkowych prac po nałożeniu powłoki. Partnerzy projektu zoptymalizowali i dostosowali technologię półprzewodnikową oraz farby wykorzystywane w procesie gazowego natryskiwania na zimno do potrzeb branży wytwarzania energii wiatrowej. Prędkość cząstek na podłożu jest zwiększana do prędkości znacznie przekraczającej prędkość dźwięku w celu uzyskania wymaganej plastyczności umożliwiającej deformację. Ich prędkość nie jest jednak zbyt wysoka, co ma zapobiec ich odbijaniu się od powierzchni podłoża i wspomóc ich przyleganie. Zespół projektu znacznie ulepszył również skład proszku. W przeszłości w procesie gazowego natryskiwania na zimno wykorzystywano wyłącznie podłoża metalowe. Dzięki badaniom prowadzonym w ramach projektu HYDROBOND można natryskiwać materiały kompozytowe wzmocnione materiałami nano- i mikroceramicznymi (między innymi) na wiele różnych podłoży — metalowych i niemetalowych. "Połączenie właściwości, takich jak hydrofobowość oraz odporność na oblodzenie i zużycie, stanowiło jedno z głównych wyzwań projektu, ponieważ na rynku nie były dostępne żadne materiały, które zapewniałyby wymaganą kombinację właściwości powierzchni łopaty turbiny wiatrowej", podkreśla profesor Josep Maria Guilemany, koordynator projektu HYDROBOND z centrum Thermal Spray Centre przy Uniwersytecie w Barcelonie, w Hiszpanii. Nowa technika nakładania powłok eliminuje potrzebę stosowania kosztownych procesów aktywnego usuwania oblodzenia w celu usunięcia lodu z łopat turbin wiatrowych poprzez ich ogrzewanie. Nowe superhydrofobowe powłoki pełnią funkcję pasywnych systemów, ponieważ zapobiegają oblodzeniu. Ograniczenie emisji i kosztów "Według naszych szacunków po zastosowaniu nowych superhydrofobowych powłok na łopatach turbin możliwe będzie zmniejszenie emisji dwutlenku węgla (CO2) o ponad 30 mln ton na przestrzeni czterech lat", zauważa prof. Guilemany. Dodaje, że "zmniejszenie liczby wymaganych prac konserwacyjnych będzie prowadzić do ograniczenia transportu do morskich farm wiatrowych, a także do minimalizacji szkód w środowisku morskim. Ponadto zwiększenie wydajności morskich turbin wiatrowych sprawi, że będą bardziej atrakcyjne niż lądowe farmy wiatrowe". Rozpoczęto już pierwsze demonstracje na skalę przemysłową, a przed wprowadzeniem technologii opracowanych w ramach projektu HYDROBOND na rynek zostaną zabezpieczone odpowiednie patenty.
Słowa kluczowe
Turbiny wiatrowe, nanocząstki, lądowa farma wiatrowa, morska farma wiatrowa, HYDROBOND, superhydrofobowy
