Rozwiązania w zakresie materiałów zwiększają trwałość farm wiatrowych

Nowe powłoki antykorozyjne i przeciwporostowe, a także zaawansowane nowe materiały kompozytowe mogą pomóc zwiększyć efektywność eksploatacji morskich farm wiatrowych.

Energia

Sektor morskiej energetyki wiatrowej musi stać się bardziej efektywny. Jednym z obszarów wymagających poprawy są operacje i konserwacja – same w sobie odpowiadają one za około 25% kosztów eksploatacji morskich farm wiatrowych. „Trwałość materiałów wykorzystywanych w tej infrastrukturze powinna optymalnie wynosić od 25 do 30 lat”, mówi koordynatorka projektu MAREWIND Marta Mateo García de Galdiano z hiszpańskiego centrum technologicznego Lurederra. „Potrzebne są także zrównoważone procesy postępowania z turbinami wiatrowymi po zakończeniu ich eksploatacji. Oczekuje się, że do 2050 r. ilość zużytych łopat wzrośnie do 800 000 ton rocznie”.

Testy powłok antykorozyjnych i przeciwporostowych

Zespół MAREWIND postanowił zająć się tymi trudnymi aspektami, aby zwiększyć konkurencyjność i trwałość sektora. W tym celu opracowano specjalne powłoki funkcjonalne, a także zaawansowane receptury mieszanek betonowych na potrzeby infrastruktury morskiej i nowatorskie materiały kompozytowe do produkcji łopat. „Chcieliśmy zwiększyć nie tylko ich funkcjonalność, ale i trwałość”, wyjaśnia Mateo. „Szukaliśmy sposobów na zwiększenie trwałości i zdolności antykorozyjnych materiałów metalowych w obszarach rozpryskowych oraz zwiększenie trwałości materiałów niemetalowych w elementach konstrukcyjnych”. W kilku miejscach w Europie przeprowadzono testy rzeczywistego narażenia nowych powłok antykorozyjnych. Poddane obróbce części infrastruktury nie wykazywały oznak korozji, co potwierdza skuteczność rozwiązania w kontekście przyszłych zastosowań. „Naszą powłokę przeciwporostową testowaliśmy, zanurzając próbki w morzu”, mówi Mateo. „Po siedmiu miesiącach narażenia na warunki zewnętrzne testy te dowiodły lepszych parametrów w porównaniu z komercyjnymi alternatywami”. Testy obejmowały nie tylko kontrolę wizualną, ale także monitorowanie porastania poprzez obliczanie masy i stężenia powierzchniowego chlorofilu.

Zaawansowane receptury mieszanek betonowych i nowe materiały kompozytowe

W ramach projektu pomyślnie przetestowano także zaawansowane receptury mieszanek betonowych i nowe materiały kompozytowe na morzu. „Beton na bazie materiałów aktywowanych alkaliami wykazał się trwałością, doskonałą płynnością podczas formowania i dużą odpornością na cykle zamrażania-rozmrażania”, dodaje Mateo. Wykazano też, że beton o ultrawysokiej wydajności przewyższa pod względem parametrów dostępne obecnie na rynku produkty, oferując trwałe, lekkie i bardziej zrównoważone rozwiązanie dla konstrukcji pływających. „Udało nam się także wykazać, że materiały te mają duży potencjał w zakresie zastosowań związanych z konserwacją i naprawami”, mówi Mateo. „Ich trwałość i odporność może wydłużyć żywotność konstrukcji w trudnych warunkach”. Wreszcie w ramach projektu wyprodukowano 13- metrową łopatę z kompozytu żywicy nadającej się do recyklingu, która została przetestowana mechanicznie. Do najważniejszych ulepszeń należą czujniki światłowodowe osadzone w łopatach i konstrukcjach betonowych. Przeprowadzono także zewnętrzne inspekcje łopat przy użyciu zaawansowanych dronów, co pozwoliło uzyskać kompleksowy obraz stanu konstrukcji.

Integracja z konstrukcjami morskich wiatraków

Oprócz zalet dla konstrukcji morskich wiatraków pionierskie technologie opracowane w ramach tego projektu mogą być także stosowane w innych dziedzinach. Obejmują one konstrukcje wiatraków lądowych, inne instalacje morskie, takie jak naftowe i gazowe, a nawet lotnictwo w przypadku kompozytów i powłok. Inne możliwości dotyczą cywilnej infrastruktury energetycznej i sektora motoryzacyjnego. „Będziemy teraz realizować strategię biznesową i handlową, która obejmuje zdefiniowanie konkretnych rynków i standaryzację”, dodaje Mateo. „Wybiegając w przyszłość, wierzymy że rezultaty projektu zostaną z powodzeniem wykorzystane w konstrukcjach morskich wiatraków. Pozwoli to obniżyć koszty i usprawnić zarządzanie zasobami, jednocześnie wspierając szersze cele rozwoju energii odnawialnej”.