Evropská unie chce do roku 2030 zvýšit kapacitu větrné energie vyráběné na moři na nejméně 60 gigawattů. Společnost Freudenberg Sealing Technologies (FST) pomáhá svými těsnicími řešeními pro základové konstrukce zajistit, aby nové větrné turbíny dosáhly životnosti 30 let nebo více navzdory drsným podmínkám na moři.
Nejvyšší rychlost větru, která kdy byla naměřena v německém Severním moři, byla 191 kilometrů za hodinu. Je pravda, že větrné turbíny postavené v moři se vypínají již při výrazně nižších rychlostech větru. Turbíny však musí být schopny odolat obrovským silám hurikánu za všech okolností – po celou dobu své životnosti. Důležitou roli přitom hrají základy použité k ukotvení věží k mořskému dnu. V mělkých vodách, jaké se nacházejí v Severním a Baltském moři, se k tomu obvykle používají tzv. monopily. Jedná se o ocelové piloty, které jsou zaraženy do mořského dna a jejichž horní konec je nad hladinou vody. Věž, která může u 10megawattové turbíny dosahovat výšky až 150 metrů po náboj rotoru, není obvykle namontována přímo na pilíři, ale je podepřena spojovacím prvkem – přírubou. Příruba je upevněna několika desítkami šroubů, které jsou po instalaci věže nepřístupné pro jakoukoli údržbu. Aby šroubový spoj navzdory drsnému prostředí na moři nekorodoval, musí být chráněn proti vnikání vlhkosti. Těsnění FST již plní tento důležitý úkol u více než 800 větrných turbín na moři.
Nejdůležitější funkci plní těsnicí kroužek na horním konci pilíře: uzavírá vnitřní část spojovacího dílu, který podpírá šroubový spoj. Toto přírubové těsnění se zkratkou MP-TP (Monopile-Transition-Piece) může u moderních systémů dosahovat průměru osm až deset metrů. Již několik let nabízí společnost FST toto těsnění také ve dvojitém provedení. Hlavní výhodou dvouřadého provedení je výsledná redundance, jak vysvětluje odborník společnosti Freudenberg Manuel Hille: „Dojde-li během přepravy nebo instalace k drobnému poškození jednoho z obou těsnění, je jeho funkce stále zaručena. Kromě toho lze optimálně kombinovat různá provedení a materiály.“
U standardních konstrukcí zůstává mezi spodním koncem spojovacího prvku a pilířem mezera. Jedno nebo dvě kruhová těsnění se vzduchovými komorami, která jsou konstruována jako pružné vlnolamy, zajišťují, že dovnitř nepronikne mořská voda. Pokud je mezera vyplněna cementem, může kroužkové těsnění udržet cement v požadované poloze během tvrdnutí a chránit jej před pozdějším působením slané vody. Kromě toho mohou být údržbové plošiny, které jsou často instalovány nad vodní hladinou uvnitř monopilotu, chráněny proti vnikání plynů pomocí speciálně navrženého těsnění. Tyto plyny mohou v molu vznikat v důsledku biologických procesů v mořské vodě.
Navrženo pro dlouhou životnost
Očekávaná životnost součástí větrných turbín na moři se v posledních letech prudce zvýšila. Zatímco původně se za dobrou hodnotu považovalo 25 let, nyní se navrhuje až 35 let. Tak dlouhou životnost nelze zaručit pouze zkouškami na zkušebních stolicích. Freudenberg proto extrapoluje výsledky intenzivních zátěžových testů, které se provádějí po dobu šesti týdnů pomocí upraveného Arrheniova algoritmu. Tato metoda, pojmenovaná po švédském chemikovi a nositeli Nobelovy ceny Svante Augustu Arrheniovi, byla v posledních letech odborníky společnosti Freudenberg důsledně dále rozvíjena. Výrazně zdokonalili model životnosti tím, že propojili chemické a fyzikální vlivy se strukturálně-mechanickým chováním materiálu.
„80 procent všech v současnosti plánovaných mořských větrných elektráren je založeno na jednopólové technologii
,“ odhaduje Marcel Schreiner, který je ve společnosti FST zodpovědný za prodej v energetickém sektoru. „Je to pro nás důležitý růstový trh.“ Podle odborníka hovoří ve prospěch věnování zvláštní pozornosti životnosti při výběru komponent také trend stále větších turbín – pro rok 2030 se hovoří o jmenovitých výkonech 20 megawattů.
