Transformacja energetyczna: Poruszana wiatrem - potężna, wydajna, zrównoważona

Energia wiatrowa jest obecnie wytwarzana i wykorzystywana komercyjnie w 103 krajach. Od 2015 r. globalna produkcja energii wiatrowej przekroczyła nawet produkcję energii jądrowej. W 2018 r. energia wiatrowa dostarczyła ponad 8%  energii elektrycznej w skali światowej. Tylko w ciągu ostatnich trzech lat wydajność elektrowni wiatrowych wybudowanych na całym świecie wzrosła z około 590 do ponad 740 GW. Liderami tej ekspansji są: Chiny, USA i Niemcy - i to już od prawie dekady. Jesteśmy świadkami prawdziwego boomu w energetyce wiatrowej i to na całym świecie. W Europie energia wiatrowa ma obecnie największą zdolność wytwarzania energii spośród wszystkich energii wykorzystywanych do wytwarzania energii elektrycznej. Łącznie w Europie zainstalowano już 220 GW mocy elektrowni wiatrowych, z czego 195 GW na lądzie  (onshore) i 25 GW na morzu (offshore). W 2020 r. energia wiatrowa w Europie wyprodukowała łącznie 458 TWh, czyli 16% całkowitego zużycia energii elektrycznej. W 2020 r. udział energii wiatrowej w koszyku energetycznym w Danii, będącej liderem UE, wynosił 49%,  w Irlandii - 38%, a w Niemczech i Wielkiej Brytanii - po 27%. Sektor energii wiatrowej w Europie nadal rozwija się dynamicznie.

Obszar ekspercki firmy MC "Energia wiatrowa"

Firma MC od wielu lat oferuje szeroką gamę produktów dla tego dynamicznie rozwijającego się rynku, począwszy od produkcji fundamentów betonowych i prefabrykowanych elementów betonowych, poprzez systemy ochrony i powłoki, aż po naprawę betonu. MC połączyła swoje kompetencje w zakresie budowy i konserwacji elektrowni wiatrowych w obszarze eksperckim "Energia wiatru". Oprócz wydajnych produktów i innowacyjnych systemów, MC stawia na wykwalifikowany zespół i kompleksowe wsparcie na miejscu: od szkolenia w zakresie stosowania produktów po ich praktyczne zastosowanie. Od momentu rozpoczęcia pierwszej seryjnej produkcji turbin wiatrowych w Holandii w 1979 r., nastąpił znaczny postęp technologiczny w tej dziedzinie. Podczas gdy pod koniec lat 70-tych moc turbiny wiatrowej wynosiła kilka kilowatów, w latach 80-tych i na początku lat 90-tych pojawiły się już małe (50 kW do 150 kW) i średnie (500 kW i 600 kW) turbiny wiatrowe.  Na początku lat 2000 miało miejsce przejście do klasy megawatowej. Nowsze turbiny wytwarzają nominalną moc od czterech do sześciu megawatów, co wystarcza do zaopatrzenia kilku tysięcy gospodarstw domowych.

Energia wiatrowa - rozwój technologii

W ciągu ostatnich 20 lat postęp technologiczny siłowni wiatrowych koncentrował się głównie na budowie coraz większych turbin w celu osiągnięcia wyższej mocy. Do końca 2020 roku przeciętna średnica wirnika nowych turbin w Niemczech wzrosła do 122 metrów, a średnia wysokość wieży do 135 metrów. Ale to nie wszystko: aby osiągnąć wysoką wydajność energetyczną również na obszarach, gdzie występują słabsze wiatry w ostatnim czasie powstaje coraz więcej tzw. turbin do słabych wiatrów (low-wind turbines). Takie turbiny mają obecnie średnice wirnika i wysokość piasty ponad 160 metrów.

Wyzwania zwiazane z betonowymi podstawami 

Tak dużym wysokościom wież towarzyszą duże wymagania dotyczące konstrukcji turbin wiatrowych, począwszy od budowy fundamentu. Gdy turbina wiatrowa jest stawiana na lądzie (onshore), tworzona jest okrągła podstawa z betonu zbrojonego stalą, która ze względu na swój ciężar powoduje przesunięcie ogólnego środka ciężkości turbiny w dół. Ponadto jej średnica powoduje przesunięcie krawędzi pochylenia turbiny wiatrowej tak daleko od jej środka ciężkości, że turbina nie może zostać przewrócona nawet przez maksymalne siły wiatru działające na nią. Przykładowo dla turbiny o wysokości 141 metrów i mocy 2,4 MW średnica fundamentu wynosi 22 metry, a głębokość do 4 metrów. Do budowy takiej konstrukcji potrzebne byłoby około 1300 m³ betonu i 180 ton stali. Wyzwaniom związanym z tak dużą ilością produkowanego betonu, wynikającym z tego wysokim ciepłem hydratacyjnym i z niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi w trakcie budowy można łatwo stawić czoła, stosując domieszki firmy MC, takie jak wielofunkcyjne superplastyfikatory z serii Muraplast lub opóźniacze z serii Centrament Retard. Aby uniknąć problemów podczas twardnienia betonu,  firma MC oferuje również produkty z serii Emcoril – środki do pielęgnacji betonu.

WIeże hybrydowe: prefabrykaty betonowe o zoptymalizowanych właściwościach 

Produkty MC zwiększają również produktywność i wydajność  produkcji prefabrykatów betonowych do wież turbin wiatrowych. W przeszłości wieże były wykonywane głównie z metalu, ale obecnie,  przy wysokościach przekraczających 100 metrów, coraz częściej stosuje się wieże hybrydowe. Stalowe wieże rurowe tej wielkości nie są już opłacalne ze względu na koszty materiału i konserwacji. Wieże hybrydowe składają się z elementów betonowych i stalowej rury umieszczonej na szczycie. W dolnej części montowane są prefabrykowane elementy betonowe - głównie półskorupy rurowe - i pionowo sprężane za pomocą linek naciągowych. W górnej części ponownie znajdują się stalowe rury z kołnierzem. Dzięki domieszkom na bazie PCE z linii  MC-PowerFlow, superplastyfikatorom Muraplast lub najnowszej generacji przyspieszaczom twardnienia MC-FastKick, firma MC oferuje domieszki do betonu spełniające wszystkie wymagania, stawiane  produkcji prefabrykatów betonowych.

Bezpieczne połączenia pomiędzy elementami betonowymi i łożyskami w fundamencie 

Kolejnym aspektem decydującym o powodzeniu budowy turbiny wiatrowej jest bezpieczne i pewne połączenie i sklejenie prefabrykatów betonowych, jak również utwardzenie zastosowanej masy zalewowej i materiału izolacyjnego. Zastosowanie Emcekrete 80 i MC-DUR 1300 Plus zapewnia najlepsze właściwości techniczne dla tych zastosowań, a nawet skraca czas pracy dźwigu. MC-AnchorSolid E820 jest najlepszym wyborem do kotwienia i łączenia łożysk oczkowych na fundamentach ogromnych wież turbin wiatrowych oraz do wypełniania powstałych pustek. Wysoce reaktywny klej do kotew jest szczególnie trwały i odporny. Gotowy do użycia, dwuskładnikowy klej kotwiący na bazie żywicy epoksydowej jest szczególnie przydatny do kotwienia prętów gwintowanych i stali zbrojeniowej w suchym i nasiąkniętym wodą betonie, pozbawionym rys. MC-AnchorSolid E820 został zatwierdzony jako klej do kotew zgodnie z Europejską Oceną Techniczną (ETA-15/0506) i jest sprawdzonym systemem do stosowania w betonie klasy C 20/25 do C 50/60 przy kotwieniu prętów gwintowanych i stali zbrojeniowej do mocowania elementów mocujących. Spełnia on również wszystkie wymagania dotyczące wytrzymałości i tolerancji nawet w trudnych warunkach klimatycznych, przy temperaturze zewnętrznej do 40°C i wysokiej wilgotności powietrza.

Stała ochrona przed czynnikami agresywnymi 

Turbiny wiatrowe są narażone nie tylko na stałe naprężenia spowodowane wibracjami i ruchem; w zależności od lokalizacji, mogą być również narażone na działanie soli i ścieranie, które mogą uszkodzić konstrukcję. Dzięki wysokowydajnym powłokom MC z palety produktów MC-Color, beton turbin wiatrowych jest odporny na działanie wiatru, CO2 i chlorków. Produkty MC-Color są otwarte na dyfuzję pary wodnej, elastyczne, bardzo odporne i szybko się utwardzają. Mnogość wysokich obciążeń, na jakie narażona jest turbina wiatrowa w trakcie swojego okresu eksploatacji, powoduje, że w konstrukcji mogą wystąpić uszkodzenia betonu. Właśnie w takich sytuacjach systemy zapraw naprawczych do betonu firmy MC okazują się niezwykle pomocne.  W przypadku konieczności wzmocnienia uszkodzonego betonu turbiny wiatrowej, MC oferuje cztery zaprawy naprawcze do betonu z serii Nafufill. Są to: Nafufill LM, Nafufill KM 220, Nafufill KM 230 i Nafufill KM 250, zaprawy te nie tylko spełniają wymagania normy EN 1504 część 3, ale także zapewniają projektantowi poczucie pewności zastosowania. Wraz z rodziną produktów MC-Injekt, firma MC oferuje unikalne, skuteczne, wysokowydajne systemy iniekcyjne, za pomocą których można bezpiecznie i trwale wypełnić i uszczelnić pęknięcia i rysy w turbinach wiatrowych i tym samym zapobiec dalszym uszkodzeniom betonu.

Energia wiatrowa jeszcze przez długi czas pozostanie integralną częścią światowego miksu energetycznego - zwłaszcza w obliczu globalnych starań na rzecz trwałego i skutecznego ograniczenia emisji CO₂. Dlatego też budowa, ochrona i naprawa turbin wiatrowych ma ogromne znaczenie. Tak, aby łopaty wirników na całym świecie mogły się jeszcze długo obracać w sposób ekonomiczny i nieprzerwany.