Testování pro budoucnost

Testování pro budoucnost

Větrné turbíny jsou díky rapidnímu rozvoji větrné energetiky v USA stále častějším úkazem. Nyní je důležité zajistit jejich nejdelší možnou provozuschopnost.

Inženýr firmy SKF ­Dayananda Raju projížděl při své nedávné návštěvě Indie na cestě za ruinami města Hampi ze 14. století krajinou okolí města Bengalúr. Na horských hřbetech si povšiml vysokých bílých větrných turbín. Napadlo jej, že ještě před 10 lety by takový pohled v jižní Indii byl velmi vzácný. Od té doby se kapacity pro výrobu větrné energie na indickém subkontinentu – stejně jako v dalších částech světa – značně rozšířily.

„Obnovitelné energie jsou jedním z nejdůležitějších pilířů, na které se ve společnosti SKF zaměřujeme,“ vysvětluje Raju, který působí jako manažer aplikačního inženýrství v oddělení obnovitelných energií v SKF USA ve městě Lansdale v ­Pensylvánii.

Raju je hlavní postavou spolupráce firmy SKF s národním výzkumným ústavem pro obnovitelné energie (National Renewable ­Energy Laboratory – NREL) v Coloradu, jejímž předmětem je výzkum reálného chování jednotlivých dílů větrné turbíny v různých provozních podmínkách. Cílem SKF je zkoumání příčin poškození a selhávání ložisek a též optimalizace ložiskové sestavy i ložiska ­samotného.

Jonathan Keller, senior inženýr, NREL

Jonathan Keller

Senior inženýr, NREL

Podle studie, kterou v září 2018 vydala analytická společnost IHS Markit, dojde v následujících deseti letech k navýšení kapacit na výrobu větrné energie v USA, jež se v současnosti pohybují kolem 100 000 MW, o 50 procent. „Za posledních sedm let počet větrných elektráren ve Spojených státech výrazně vzrostl, což je velmi potěšující zpráva,“ říká Jonathan Keller, senior inženýr v národním centru pro větrné technologie (National Wind Technology ­Center – NWTC) při NREL ve městě ­Boulder v ­Coloradu.

Tyto dobré zprávy pro obnovitelné energie však na druhé straně negativně vyvažují rostoucí provozní náklady stárnoucího vybavení.

Spolehlivost není příliš zajímavé téma, pokud tedy nejste majitelem větrné elektrárny a neplatíte za její provoz.
Jonathan Keller, senior engineer, NREL

„Za několik let tržní hodnota provozu a údržby převýší tržní hodnotu prodeje nových turbín,“ říká Keller. „Čím více strojů se uvede do provozu, tím nákladnější provoz a údržba budou. Je naprosto zásadní, aby stroje byly schopné provozu po dobu 30 let i více. Spolehlivost není příliš zajímavé téma, pokud tedy nejste majitelem větrné elektrárny a neplatíte za její provoz.“

Přestože novější turbíny mohou být rychlejší než starší modely, nejrozumnějším přístupem je prodlužovat životnost vybavení, a tak vytěžit co nejvíce z původní investice. Díky tomu mohou ­majitelé odsouvat další výdaje na nové nákladné vybavení a s tím související plnění zákonných požadavků.

Nové ­hnací ústrojí NREL je osazeno ­soudečkovými ložisky SKF s optimalizovanou vnitřní geometrií.

Nové ­hnací ústrojí NREL je osazeno ­soudečkovými ložisky SKF s optimalizovanou vnitřní geometrií.

„Kritériem při projektování je, že převodovka a hlavní ložisko by měly vydržet déle než 20 let; právě v takovém časovém horizontu stanovují majitelé elektráren své finanční modely,“ vysvětluje Keller. „Společně se tedy snažíme ­přijít na to, co způsobuje rozpor mezi výpočtovou trvanlivostí a reálnou provozní životností.“

Centrum NWTC leží na úpatí Skalistých hor, což je díky silným poryvům větru proudícím z vrcholů hor přes pláně strategická poloha ke zkoumání větrných elektráren. Teploty se zde pohybují od 38 stupňů Celsia v létě po minus 30 stupňů Celsia v zimě a rychlost větru dosahuje až 160 kilometrů za hodinu. „Z hlediska testování nám tolik nezáleží na maximální rychlosti větru, ale spíše na výrazném kolísání rychlosti, které zde v relativně krátké době máme k dispozici,“ vysvětluje Keller.

Nové hnací ústrojí bylo instalováno do větrné turbíny NREL v prosinci 2017.

Nové hnací ústrojí bylo instalováno do větrné turbíny NREL v prosinci 2017.

SKF k testování přispěla speciálně upraveným optimalizovaným soudečkovým ložiskem, ložiskovým tělesem, těsněním, hardwarem a softwarem pro sledování podmínek a automatizovaným mazacím systémem. V prosinci 2017 bylo do větrné turbíny NREL nainstalováno nové pohonné ústrojí. Testovací zařízení bylo v provozu již ­druhou sezónu (od října 2018 do dubna 2019) a poskytlo údaje pro hloubkovou analýzu, která bude provedena v závěrečném roce projektu.

Nové hnací ústrojí bylo instalováno do větrné turbíny NREL v prosinci 2017.

 

Efektivita s ohledem na čas a náklady pomůže k volbě řešení. „Máme podobné, avšak rozdílné sady nástrojů, což se hodí, protože můžeme vzájemně porovnávat jejich účinnost,“ říká Keller.

Výsledek bude výhodný pro všechny: NREL dosáhne nižších cen za energie a SKF bude mít možnost si potvrdit vhodnost speciálně upraveného soudečkového ložiska pro větrné turbíny.

Obchodní kontakty

evolution@skf.com

Keller, který do ­výzkumného ústavu NREL nastoupil v roce 2011 po deseti letech působení jako inženýr v americké armádě, říká: „Z armády bych neodešel, ­kdybych nevěděl, jak jsou obnovitelné energie důležité. Pokud mohu i jen malým dílem v této oblasti přispět, je to podle mě významná záležitost, do které mohu vložit své úsilí.“

Související obsah