Tuulikulabade struktuurimuutuste jälgimine rikete ennetamiseks
Märtsi alguses ajakirjas The Economist kord kvartalis ilmuv raport uutest tehnoloogiatest ja nende arengutest sisaldas muuhulgas loo tuuleenergia kohta. Artiklis käsitleti Taani Tehnikaülikooli Risoe DTU taastuvenergia allüksuse uuringut, mille eesmärk on välja töötada tehnoloogia tuulikulabade stressitaluvuse kindlakstegemiseks. Uuringule tuginedes tahetakse leida võimalusi, kuidas vähendada tuulemuutusest põhjustatud materjalipingeid ja nendega kaasnevat kahju tuulikulabadele.
Economisti veergudelt ei olnud aga lugeda Risoe DTU seotusest ühe teise tuulikulabasid käsitleva projektiga SESS (Smart Embedded Sensor System), mille üks uurimislabor asub Tallinna Tehnikaülikooli juures tegutsevas Tehnoloogia Arenduskeskuses ELIKO. SESS-projekti eesmärk on välja töötada tehnoloogia tuulikulabade struktuurimuutuste jälgimiseks ja nende vigastuste vältimiseks. Tehnoloogia põhineb mehaaniliste võngete tekitamises tuulikulabade sees ja nende ühtluse seirel. Kui võnkeühtlus mehaanilise vigastuse – prao või muu struktuuridefekti tõttu muutub, edastab mõõtesüsteem selle kohta vajaliku info.
Mõõtesüsteemis katsetatakse piesosensoreid, mis muudavad mehaanilised lained elektrilisteks ning mida jälgides saab pragude tekkimist võimalikult varakult avastada. Piesosensorid on tehtud keraamilisest ainest, millel on võime muuta mehaaniline energia elektrienergiaks ja vastupidi, neid kasutatakse nt puutetundlikes lülitites.
Projekti testfaasis kinnitatakse tuulikulabadele mitu sensorit (joonisel 1 PZT), mis edastavad signaali arvutile, et elektromagnetilisi laineid analüüsides saada struktuurimuutustele kiiresti jaole.
Piesosensoritega sondeeritakse tuulikulaba pinda, tekitades ca 300 kHz ultrahelilaineid – Lamb’i e pikilained, mis said nime inglise matemaatiku Horace Lamb’i järgi. Neid laineid kasutatakse vaadeldavas projektis seetõttu, et nad võimaldavad katta suuri pindu. Sensorid registreerivad mööda tuulikulaba levivaid laineid ning saadavad info andmebaasi (joonis 2). Andmebaasist kuvatakse lainepikkused ning seiratakse nende kaudu tuulikulabades toimuvaid struktuurimuutusi.
Projekti raames on kavas leida Eestis testtuulik, mille labadele sensorid paigaldada. Kuna paigaldatavate sensorite arv on üsna suur, tuleb testtuuliku sensoreid jälgides leida nende optimaalne arv ja paigutus. Ühest küljest tuleb jälgida, et kõik labaosad oleksid kaetud ja et iga labaosa oleks võimalik seirata, samas aga hoida sensorite arvu optimaalsena, sest lõppeesmärk on saada toode, mida saaks tuulikuomanikele ja -tootjatele pakkuda.
Seniajani on tuulikulabade seisundit jälgitud peamiselt visuaalselt ja mehaaniliste lainete tekitamisega labale. Sellised vaatlused on üsna aeganõudvad ja eeldavad tuuliku peatamist, ent täpseid tulemusi alati ei anna.
Tuulikulabade struktuurimuutuste jälgimine on tuulikupargi omanikule mitut moodi kasulik. Tänu seiresüsteemile on tuulikute kasutusaeg pikem, sest jäävad ära labade tehnilise ülevaatusaegsed seisakud. Seiresüsteem annab pidevalt teavet tuulikulabade tehnilise seisundi kohta ning hoiatab aegsasti labade võimalikust rikkest. Labade tööiga pikeneb ning jäävad ära tarbetud remonditööd. Kokkuvõttes tähendab see vähenenud hoolduskulusid ja tuuliku suuremat tõhusust.
Artikli autor on Margus Hernits.
Artikkel ilmus Keskkonnatehnikas 6/2010 lk 14–15
