Łopaty wirnika

Czego wymaga się od pojedynczej łopaty

Projektowanie łopaty jest zadaniem niezwykle skomplikowanym. Płat musi posiadać następujące cechy:

odpowiednią sztywność (aby przy mocniejszych podmuchach nie doszło do zderzenia łopat z wieżą),
możliwie niską masę,
trwałość (powinien wytrzymać cały cykl życia siłowni a więc minimum 20 lat),
niski poziom generowanego hałasu (decydujące znaczenie ma kształt końcówki płata, gdyż ona porusza się najszybciej),
odporność na zabrudzenia i oblodzenie (łopaty projektuje się tak, aby wytrzymały ewentualny dodatkowy ciężar wynikający z tych czynników lub dodaje się instalacje przeciwoblodzeniową),
kształt zapewniający odpowiednie własności aerodynamiczne,
odporność na wyładowania atmosferyczne.

Z czego robi się łopaty i dlaczego nie ze stali

Większość nowoczesnych łopat w elektrowniach wiatrowych zrobiona jest z włókna szklanego wzmocnionego poliestrem lub żywicą epoksydową. Jako wzmocnienie używa się też włókien węglowych lub kevlaru, ale takie rozwiązanie jest bardzo kosztowne, szczególnie przy większych łopatach. Dostępne są też rozwiązania polegające na wykorzystaniem drewna wzmocnionego żywicą epoksydową lub innymi tworzywami sztucznymi, ale jak dotąd nie zdobyły one większej popularności. W bardzo małych turbinach stosuje się też łopaty stalowe i aluminiowe. Są one jednak bardzo ciężkie i podatne na zmęczenie materiału.

Ochrona przed wyładowaniami atmosferycznymi

Elektrownie wiatrowe ze względu na swoją wysokość stanowią naturalny cel dla wyładowań atmosferycznych. Szczególnie narażone na takie zdarzenia są końcówki łopat. Generalnie łopaty są elementami bardzo delikatnymi i podatnymi na uszkodzenia i gdyby nie posiadały instalacji odgromowej każde wyładowanie mogłoby oznaczać ich zniszczenie. Dlatego w każdej większej siłowni wymaga się jej stosowania.

Instalacja odgromowa instalowana standardowo w łopatach duńskiej firmy LM Glasfiber A/S (światowy lider w produkcji łopat dla elektrowni wiatrowych). Na najbardziej narażonej na uderzenia końcówce montuje się wykonany ze stali nierdzewnej specjalny receptor, który przejmuje uderzenie pioruna. Prąd odprowadzany jest przez miedziany przewód do piasty, a następnie do ziemi. Producent podaje, że instalacja może odprowadzać prądy dochodzące do 200 000 amperów. Ciekawym elementem instalacji jest karta rejestrująca parametry wyładowania, która posłuży producentowi do celów badawczych.

Kilkadziesiąt metrów w całości — problem transportu

Łopaty współczesnych siłowni wiatrowych osiągają rozmiary kilkudziesięciu metrów. Oznacza to poważne problemy techniczne i logistyczne przy organizowaniu ich transportu na miejsce montażu elektrowni. Ze względu na technologię produkcji łopat nie jest możliwe rozkładanie ich na części i muszą być transportowane w całości. Zadanie to powierza się wyspecjalizowanym firmom, dysponującym odpowiednimi, wielokołowymi naczepami.

producent	model	moc znamionowa	długość łopaty
Enercon	E-112	4,5 MW	56 m
GE Wind Energy	GE 3.6	3,6 MW	52 m
Vestas	V90	3,0 MW	45 m
Nordex AG	N90	2,3 MW	40 m
DeWind	D8	2,0 MW	40 m
REpower Systems AG	MM70	2,0 MW	35 m

Transport łopaty na miejsce montażu siłowni.