Podczas znaczącego wydarzenia dla sektora energii wiatrowej spółka Shanghai Electric Wind Power Group, jednostka zależna koncernu Shanghai Electric, świętowała niedawno piątą rocznicę powstania Europejskiego Centrum Innowacji („Centrum”) mieszczącego się w Roskilde w Danii.

W trakcie 5. Międzynarodowego Sympozjum na temat erozji krawędzi czołowej łopat turbin wiatrowych, które odbyło się na Uniwersytecie Technicznym w Danii, Koji Fukami, starszy ekspert ds. projektowania łopat, zaprezentował swoją pracę zatytułowaną: „Inżynieryjne oszacowanie efektu chropowatości krawędzi tnącej”. Jego badanie, przeprowadzone we współpracy z Centrum, wprowadza nowatorskie podejście do szacowania wpływu chropowatości krawędzi czołowej na łopaty turbin wiatrowych w warunkach dużych opadów, zarówno na morzu, jak i na lądzie.

„Potrzeba stworzenia pomostu pomiędzy środowiskiem akademickim a przemysłem energii wiatrowej jest kwestią kluczową; poszukujemy coraz bardziej praktycznych, efektywnych czasowo i opłacalnych metod oceny i optymalizacji konstrukcji łopat w wymagających warunkach” - stwierdził Koji Fukami.

Łopaty turbin wiatrowych mają decydujący wpływ na efektywność wytwarzania energii wiatrowej, a ich integralność przekłada się bezpośrednio na wydajność systemu. Erozja, zwłaszcza spowodowana siłą wiatru, jest częstym problemem. Przedstawiciele sektora uznają erozję deszczową za głównego winowajcę uszkodzeń krawędzi czołowych łopat.

Łopaty kategorii megawatowej pracują przy prędkościach szczytowych przekraczających 90 m/s, przy których krople deszczu oddziałują ze znaczną siłą podobną do pocisków, powodując powstawanie znacznych sił rozrywających. Te powtarzające się uderzenia prowadzą do procesów zużycia, w których powłoki łuszczą się pod wpływem nieustannych uderzeń i bocznych sił rozrywających, powodując uszkodzenie warstwy ochronnej, co ostatecznie zagraża całej strukturze ochronnej krawędzi czołowej.

Projektując łopaty i profile lotnicze do pracy w rzeczywistych warunkach, uwzględnienie wpływu trudnych czynników środowiskowych jest niezbędne dla uzyskania odpowiedniej wydajności. Zaprezentowane nowe podejście umożliwia precyzyjną symulację projektowania łopat przy zmniejszonym zapotrzebowaniu na obliczenia, dzięki czemu proces projektowania jest szybszy, mniej kosztowny i bardziej funkcjonalny. Ta przełomowa metoda profilowania odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu solidności i niezawodności łopat turbin wiatrowych w elektrycznej energetyce wiatrowej w obliczu coraz bardziej ekstremalnych wyzwań klimatycznych.

Wspomniana metoda wykorzystuje koncepcje aerodynamiki niestatecznej do optymalizacji projektów płatów, czerpiąc z wyników symulacji, które odzwierciedlają rzeczywiste warunki operacyjne. Wysoce zbieżne dane symulacyjne i eksperymentalne opublikowane przez Uniwersytet stanu Illinois wskazują na silne dopasowanie tych dwóch zestawów wyników.

W listopadzie bieżącego roku Centrum rozpocznie kolejną rundę współpracy z Duńskim Uniwersytetem Technicznym, której celem będzie przeprowadzenie eksperymentów w tunelu aerodynamicznym umożliwiających przetestowanie wydajności nowych konstrukcji profili lotniczych oraz ocenę nowych metod symulacji.

Powstałe w marcu 2019 r. Centrum opiera się na strategicznych atutach Danii w sektorze energetyki wiatrowej, obejmujących technologię turbin wiatrowych, rozwój sektora, know-how w zakresie zastosowań i niezbędne warunki naturalne dla instalacji wiatrowych. Ten sposób działania przyciągnął do ośrodka licznych wybitnych specjalistów w dziedzinie inżynierii.

Od startupu mieszczącego się w jednym biurze do nowoczesnego centrum nauki i innowacji ze znaczącą bazą pracowników, Centrum do dnia dzisiejszego osiągnęło szereg sukcesów w projektach innowacji technologicznych i uzyskało liczne patenty. Osiągnięcia te są sukcesywnie wykorzystywane do wspierania rozwoju algorytmów sterowania, analizy obciążenia, projektowania łopat i optymalizacji farm wiatrowych.

fot. Depositphotos