W  związku  z  tym,  że  w  Polsce  przybywa  i  przybywać  będzie  kolejnych  wiatraków   zatem   wcześniej   czy   później  pojawią   się   awarie   czy   uszkodzenia.  Uszkodzenia  mogą  powstawać  m.  in.   w wyniku uderzenia piorunem.

Co w sytuacji, kiedy zostanie uszkodzone tylko  jedno  śmigło?  Czy  wystarczy  wymiana  tylko jednej łopaty czy jednak wiatraki  są  tak  precyzyjnymi  urządzeniami,  że  w  takiej  sytuacji  należy  wymienić  cały  komplet śmigieł?  Poniżej  przedstawiam  analizę  przypadku   uszkodzenia   jednej   łopaty   rotora  w  elektrowni  wiatrowej.  Przeanalizowałem  rolę  i  funkcję  łopaty  wirnika  w   elektrowni   wiatrowej,   konstrukcję  i  technologię  produkcji  łopat  wirnika  oraz uszkodzenia jakie powstały na tylko jednej łopacie.  

Wirnik  zwany  rotorem  jest  szczególnie  ważnym  elementem  elektrowni  wiatrowej.  Forma  wirnika  decyduje   o  wydajności  urządzenia.  Z  wirnikiem  są  połączone  śmigła,  które  na  etapie  produkcji  są  optymalizowane  pod  kątem   aerodynamiki,   użytych   materiałów,   hałasu,   odbijania   promieni   słonecznych,   wytrzymałości   materiałów,  zużycia powierzchni łopaty oraz rozkładu  mas  na  ich  powierzchni.  Zwłaszcza  masa  i  dokładność  jej  rozkładu  na  poszczególnych  łopatach  wirnika  ma  decydujący wpływ na trwałość elektrowni  wiatrowej.  Należy  również  zauważyć,  że  łopaty  do  pojedynczej  elektrowni  wiatrowej  są  produkowane  w  komplecie  –  3  szt.  jednocześnie.  Wszystko  to  powoduje, że łopaty są po wieży i fundamencie  jednymi  z  najdroższych  elementów  elektrowni  wiatrowej.  Wszystko  to  powoduje,  że  łopaty  wirnika  są  stale  modernizowane  i  ulepszane  pod  wieloma  kątami.  Te  ciągłe  modernizacje  i  udoskonalenia  spowodowały,  że  w ostatnich 20 latach średnice rotorów  wzrosły  średnio  ponad  ośmiokrotnie,  podczas  kiedy  moce  elektrowni  wzrosły nawet 250 razy. (…)

Łopaty rotora osiągają dziś długości  do 80 metrów i szerokości ponad 5 metrów. W przypadku wszystkich wielkości  łopat  zasady  konstrukcji  są  jednakowe.  Budowa  tych  elementów  wymaga  precyzyjnego    łączenia    włókien,    żywic,  sklejek  oraz  innych  dodatków.  Najcięższe  z  łopat  posiadają  masę  ok.  20  ton.   Z uwagi na wielkość produktu końcowego  utrzymanie  precyzji  jest  niezwykle  trudne dla całych serii. Z tego powodu,  aby wyeliminować ryzyko różnic pomiędzy poszczególnymi elementami, stosuje się produkcję w krótkich seriach, najczęściej  ograniczających  się  do  trzech  sztuk, które na całym etapie są do siebie  ciągle   porównywane   i   produkowane  w  tych  samych  warunkach  i  z  użyciem  jednakowych  materiałów.  Do  tego  dochodzi fakt, że włókna i żywice używane  do  produkcji  schną  niezwykle  szybko,   a  niektóre  składniki  muszą  być  rozprowadzane ciśnieniowo w czasie zaledwie  kilku  minut  z  uwagi  na  bardzo  krótki  czas  twardnienia.  Nie  jest  możliwe,  aby  proces  produkcji  kompletu  łopat  przerwać w dowolnym momencie, ponieważ  nie  ma  możliwości  odwrócenia  jakiejkolwiek  czynności.  Usunięcie  lub  ponowne naniesienie np. warstwy żywicy  zmienia  cechy  motoryczne  konstrukcji  oraz  odróżnia  element  od  pozostałych  dwóch w serii. (…)

Reasumując   w   przypadku   znacznych  uszkodzeń  jednego  śmigła  możliwa  jest  jedynie  wymiana  wszystkich  łopat wirnika elektrowni wiatrowej.
Piotr Rudyszyn  
w4e Centrum Energii Wiatrowej

Cały artykuł w numerze 2/2014
2014 2 GLOBEnergia