Kodėl spaudžiant šalčiui vėjo jėgainės gali tapti elektros „siurbikais“, o ne gamintojais?

Žiema – tikras išbandymas ne tik vairuotojams ar pėstiesiems, bet ir žaliosios energetikos milžinams. Tikriausiai esate matę snieguotose plynėse stūksančias, sustingusias vėjo jėgaines, nors aplinkui, rodos, tvyro tyla. Pasirodo, šaltis ir drėgmė šiems inžineriniams stebuklams yra negailestingi priešai. Dar daugiau – tam tikromis dienomis šie milžinai ne tik nustoja gaminti elektrą, bet ir pradeda ją vartoti iš tinklo, tapdami nuostolingu balastu.

Ledo sluoksnis ant menčių – tai ne tik estetinė problema. Tai fizikos dėsniais paremtas stabdis, kuris verčia operatorius priimti sunkius sprendimus: šildyti ir prarasti pinigus ar tiesiog laukti atšilimo?

Kai jėgainė tampa energijos „vampyru“

Skamba neįtikėtinai, bet ramiomis, speiguotomis žiemos dienomis, kai vėjas nurimsta, o termometro stulpelis krenta žemyn, vėjo jėgainė gali sunaudoti daugiau energijos, nei jos pagamina. Kaip tai įmanoma?

Net ir nesisukdama, turbina nėra visiškai „mirusi“. Kad sudėtingi mechanizmai nesugestų nuo šalčio, juos būtina šildyti. Hidrauliniai skysčiai, tepalai pavarų dėžėse, jautri elektronika – visa tai turi būti palaikoma tam tikroje temperatūroje, kad vėjui pakilus jėgainė galėtų saugiai startuoti.

Jei jėgainėje įrengta aktyvi apledėjimo šalinimo sistema (pavyzdžiui, šildomos mentės), energijos sąnaudos išauga drastiškai. Situacijoje, kai vėjo nėra (generacija lygi nuliui), o šildymas įjungtas maksimaliu pajėgumu, jėgainė tampa didžiuliu elektriniu šildytuvu, siurbiančiu elektrą iš bendro tinklo. Tai vadinamasis „neigiamas energijos balansas“, kurio energetikos bendrovės stengiasi vengti bet kokia kaina.

Aerodinaminis košmaras: kodėl ledas toks pavojingas?

Kodėl negalima tiesiog leisti jėgainei suktis su apšalusiais sparnais? Problema slypi aerodinamikoje. Vėjo jėgainės mentė veikia panašiu principu kaip lėktuvo sparnas. Net ir plonas, nelygus ledo sluoksnis drastiškai pakeičia sparno profilį.

Rezultatas – prarandama keliamoji galia, o turbina patiria milžiniškas vibracijas ir apkrovas. Tai ne tik mažina efektyvumą (generacija gali kristi 50 proc. ir daugiau), bet ir kelia grėsmę pačios konstrukcijos vientisumui. Išmanieji jutikliai, užfiksavę disbalansą, dažniausiai automatiškai sustabdo turbiną, kad ji nesubyrėtų.

Be to, egzistuoja ir saugumo aspektas – „ledo svaidymas“ (angl. ice throw). Nuo besisukančios mentės atskilęs ledo luitas gali skrieti šimtus metrų tarsi patrankos sviedinys, keldamas mirtiną pavojų aptarnaujančiam personalui ar netoli esantiems pastatams.

i

Kodėl jos retai atšildomos?

Lėktuvai oro uostuose yra purškiami specialiu skysčiu nuo apledėjimo. Kodėl to paties nedarome su vėjo jėgainėmis? Atsakymas paprastas – tai beprotiškai brangu ir sudėtinga.

1. Ekonominė logika: Pasitelkti sraigtasparnį, kuris purkštų karštą vandenį ant 100 metrų aukštyje esančių menčių, kainuoja tūkstančius eurų. Jei vėjo prognozė rodo, kad artimiausias dienas bus ramu, tokia operacija tiesiog neatsipirks – jėgainė vis tiek negamins elektros.
2. Techniniai ribojimai: Integruotos šildymo sistemos mentėse yra efektyvios, bet, kaip minėta, jos ryja daug energijos. Jei lauke -20°C, o vėjas silpnas, šildyti mentes yra tiesiog nuostolinga.

Dažniausiai operatoriai renkasi paprasčiausią (ir pigiausią) strategiją: stabdyti jėgainę ir laukti, kol pasirodys saulė ar pakils temperatūra ir ledas nukris pats. Tai paaiškina, kodėl žiemą dažnai matome ištisus vėjo parkus, stovinčius be gyvybės ženklų, nors elektros poreikis tuo metu būna didžiausias.

Ateitis – atsparesnės technologijos

Inžinieriai nesėdi rankų sudėję. Naujausios kartos jėgainėse vis dažniau naudojamos specialios hidrofobinės (vandenį atstumiančios) dangos, kurios neleidžia ledui prikibti, arba išmaniosios šildymo sistemos, kurios veikia tik kritiniuose taškuose, taip taupydamos energiją. Tačiau kol kas žiema išlieka tuo metų laiku, kai žalioji energija susiduria su balta ir šalta realybe.