Poznaj robota BR-8, specjalistę od inspekcji i naprawy łopat turbin wiatrowych
Energia wiatrowa wciąż stanowi siłę napędową trwającej obecnie rewolucji energetycznej. W 2020 roku całkowita moc zainstalowana wszystkich działających elektrowni wiatrowych osiągnęła wartość 458 TW, co jest porównywalne z zaspokojeniem 16 % zapotrzebowania na energię elektryczną. Co więcej, z każdym rokiem moc elektrowni wiatrowych rośnie. Systematycznie zwiększane są również rozmiary turbin, tak by poprawić ich właściwości aerodynamiczne, a co za tym idzie zwiększyć produkcję energii. Nie powinno więc dziwić, że trendowi zwiększania rozmiarów turbin towarzyszy niemała ilość problemów do przezwyciężenia. Jak tłumaczy Mariann Padkaer, koordynatorka finansowanego ze środków UE projektu WindTRRo: „Im dłuższa łopata, tym większa prędkość poruszania się jej końcówki oraz tempo erozji krawędzi natarcia”. Tu należy zaznaczyć, że erozja krawędzi natarcia to główna przyczyna obniżenia sprawności turbiny wiatrowej. Obracająca się łopata jest silnie narażona na zderzenia z cząstkami zawieszonymi w powietrzu, drobinami piasku, kroplami deszczu czy bryłkami gradu, które mogą powodować niewielkie pęknięcia w obrębie krawędzi natarcia, niszcząc jej powłokę i obniżając właściwości aerodynamiczne łopaty. Siła uderzenia tych cząstek stałych i cieczy może się wydać niewiarogodna, jednak trzeba wziąć pod uwagę fakt, że obracająca się końcówka łopaty jest w stanie osiągać prędkości powyżej 200 km/h. „W dłuższym okresie skutkiem erozji krawędzi jest spadek produkcji energii i osłabienie podstawowej konstrukcji łopaty. Regularne prace konserwacyjne łopat turbin wiatrowych są więc niezbędne dla utrzymania ich optymalnej sprawności”, zaznacza Padkaer.
Bezpieczniejsza i tańsza alternatywa
Naprawy wymagają obecnie zatrudniania techników specjalnie wyszkolonych do pracy na dużych wysokościach, którzy podczas usuwania uszkodzeń wiszą na linach na zewnątrz gondoli turbiny, co stanowi niezwykle ryzykowne i kosztowne przedsięwzięcie. Z pomocą przychodzi firma Rope Robotics, twórca robota BR-8, który jest w stanie wziąć na siebie to zadanie. Robot ten jest niezawodny zarówno w przypadku konserwacji, jak i naprawy łopat turbin wiatrowych, a w porównaniu z tradycyjnymi metodami może wykonywać swoją pracę w dużo szerszym zakresie warunków pogodowych. „Celem naprawy łopaty jest przywrócenie jej właściwości aerodynamicznych”, wyjaśnia Padkaer. Wystarczy, że robot zostanie wciągnięty i odpowiednio zamocowany na łopacie, aby wykonał dokumentację pełnego zakresu usterki i zaplanował poszczególne etapy prac naprawczych, które są w danej sytuacji wymagane. Opracowanie właściwego planu naprawy i wykonanie go w optymalnym czasie jest możliwe dzięki specjalnemu oprogramowaniu. Aby robot BR-8 mógł sprostać czekającym na niego różnorodnym zadaniom, został wyposażony w wiele różnych narzędzi i przyrządów. „Robot wykonuje wszystkie niezbędne prace związane z naprawą, takie jak piaskowanie, czyszczenie i nakładanie nowej powłoki na warstwę wierzchnią. Ostatnim etapem jest zabezpieczenie krawędzi natarcia, co pomaga przywrócić pierwotny kształt łopaty”, dodaje Padkaer. Piaskowanie jest niezbędne do nadania powierzchni łopaty odpowiedniej chropowatości, zapewniającej dobrą przyczepność powłoki malarskiej. W tym celu powierzchnia jest najpierw czyszczona izopropanolem, który usuwa pozostałości pyłu, smaru i wody. Aby jeszcze bardziej skrócić naprawy, dodatkowo opracowano nową metodę powlekania krawędzi natarcia, która pozwala równocześnie nakładać wypełniacz i farbę. Każdy etap całego procesu jest też dokładnie rejestrowany.
Samowystarczalny robot
Robot BR-8 jest zdalnie sterowany, a jedyne prace wymagające ręcznego wykonania są dość proste – obejmują doczepianie lin, podłączanie robota i wciskanie przycisku „start”, aby umieścić robota na powierzchni łopaty, a następnie przeprowadzanie kontroli jakości na podstawie zeskanowanych obrazów. „Aby robot mógł działać bez pomocy ze strony człowieka, został nauczony, jak zmierzyć swoją odległość od krawędzi łopaty turbiny oraz określić kąt ustawienia względem tej krawędzi. Standardowe techniki widzenia komputerowego powalają na niemalże perfekcyjne szacowanie odległości, eliminując jednocześnie potrzebę manualnej zmiany pozycji łopaty”, zapewnia Padkaer. Firmie Rope Robotics udało się znacząco zwiększyć stopień automatyzacji i ułatwić obsługę robotów przeprowadzających prace konserwacyjne. Do jej innych osiągnięć należą też pełna konfiguracja operacyjna, w tym procedury dotyczące bezpieczeństwa i szkoleń, zintegrowane z systemem wyposażenie pomocnicze oraz opracowanie działań marketingowych i komunikacyjnych w celu komercjalizacji technologii. „Nasz robot BR-8 wyznacza nowe standardy nowoczesnych usług w zakresie inspekcji i naprawy łopat dla całego przemysłu turbin wiatrowych”, podkreśla na koniec Padkaer.
Słowa kluczowe
WindTRRo, robot, naprawa, łopata turbiny wiatrowej, powłoka, erozja krawędzi natarcia, piaskowanie
