Rytmiczne fale mogą wiatraki połamać jak zapałki

Fale mogą łamać wiatraki jak zapałki – przestrzegają norwescy naukowcy i tłumaczą, że rytmicznie uderzająca o maszt woda wprawia turbinę wiatrową w rezonans. Nieznajomość zasad fizyki może kosztować koncerny energetyczne grube miliony.

Już pod koniec lat 80. prof. John Grue z Uniwersytetu w Oslo zaobserwował niewytłumaczalne zjawisko. Lekko wzburzone fale morskie, uderzając o morskie instalacje (np. wiatraki wywarzające energię wiatrową), wywoływały specyficzny typ wibracji. Odkrycia dokonał zespół profesora Grue w długim na 25 metrów basenie w laboratorium.

Do tej pory naukowcy obserwowali to zjawisko w przypadku fal małych i dużych, jednak okazało się, że to średniej wielkości fale wywołują je najczęściej.

Dla morskich wiatraków o 8-metrowej średnicy masztu najbardziej niebezpieczne są fale wysokie na 13 metrów, uderzające w niego rytmicznie co 11 sekund.

- Aparatura laboratoryjna wskazywała, że największe wibracje w wiatrakach występują zaraz po tym, jak fala przejdzie, a nie w momencie uderzenia. Po tym, jak grzbiet fali minie wiatrak, na konstrukcję oddziaływuje druga siła i wiatrak zaczyna rezonować w rytm uderzenia fal – tłumaczy naukowiec. – Oznacza to, że turbina wiatrowa jest najpierw wystawiona na działanie jednej siły, a potem wstrząsana drugą. Niektóre typy fal działają rytmicznie, to podnosi ryzyko wystąpienia zmęczenia materiału.

Inwestują w wiatraki

Do tej pory największe parki wiatrowe na morzu zbudowały Dania i Wielka Brytania. Jednak w porównaniu do planów dwóch gigantów branży, Statkrafta i Statoila, obecne inwestycje są nieznaczącą miniaturką. Koncerny zamierzają zainwestować w rozległy kompleks elektrowni wiatrowych u wybrzeży Szkocji. Ich park wiatrowy miałby wytwarzać nawet 60-90 razy więcej energii niż elektrownia wodna Alta w Norwegii. Sama Norwegia także zamierza zainwestować, budując park wiatrowy o dwa razy większej mocy niż wspomniana Alta.

- Jeśli nie weźmiemy pod uwagę opisanego przez nas zjawiska, przybrzeżne parki wiatrowe mogą doprowadzić inwestorów do ruiny – ostrzega Grue.

Znane zjawisko

Opisane przez prof. Grue zjawisko jest doskonale znane branży naftowej. Projektanci platformy YME nie wzięli pod uwagę niszczącego wpływu fal morskich, przez co inwestor stracił 12 mld dolarów.

- Wyjściem z sytuacji było wzmocnienie naftowych filarów. W przypadku wiatraków jest to po prostu nieopłacalne – tłumaczy Grue.