Liczące 2,5 kilometra długości, około 500 metrów szerokości, położone symbolicznie na hałdzie kopalni węgla brunatnego: należące do spółki windtest grevenbroich gmbh pole testów wiatrowych w Grevenbroich stanowi modelowy projekt w skali całej Europy. Na otwartej przestrzeni zainstalowanych jest obecnie łącznie sześć turbin wiatrowych o mocy wielu megawatów oraz pionowy system windtracker. Wysokiej klasy specjaliści testują je tam w realnych warunkach na potrzeby przemysłu i nauki, pod kątem sprawności lub akustyki. Praca, która wyznacza nowe standardy przyszłości w pozyskiwaniu energii wiatru – w szczególności ze względu na wybór lokalizacji:

Konwencjonalne pola testowe znajdują się raczej na wietrznym wybrzeżu, mówi Monika Krämer, dyrektor zarządzający spółki windtest grevenbroich gmbh. - Tu, w głębi lądu przeważają słabe i średnie wiatry klasy II i III - dodaje.

W ten sposób windtest ze swoim polem testowym przyczynia się nie tylko do optymalizacji technologii na rzecz zrównoważonego wytwarzania energii, ale umożliwia również kompleksową dostawę energii elektrycznej z turbin wiatrowych pracujących w warunkach słabego wiatru.

Pole testowe w Grevenbroich, oferujące miejsce dla maksymalnie sześciu śródlądowych turbin wiatrowych, działa już od 1998 r. Od tego czasu przetestowano tu pod kątem przyszłej użyteczności łącznie 16 turbin z zastosowaniem najnowocześniejszej techniki pomiarowej. W szczególności oznacza to, że oprócz poziomu hałasu, produktywności i wydajności prototypów bada się tu także właściwości sieciowe zgodnie z krajowymi i międzynarodowymi wytycznymi oraz obciążenia mechaniczne. Szeroki program badań, który ma zapewnić stabilność sieci elektrycznej oraz trwałość turbin wiatrowych przez okres 20 lat.

Dzięki naszym danym z pomiarów obciążeń, charakterystyki mocy lub właściwości elektrycznych, producenci po raz pierwszy mogą wyobrazić sobie, jak w praktyce zachowują się ich systemy zaprojektowane na desce kreślarskiej - mówi Krämer. - Otrzymują ważne dane i informacje, które mogą wykorzystać do dalszego rozwoju swoich innowacji – uczynić je jeszcze bardziej efektywnymi, cichszymi i trwalszymi - dodaje.

Solidna analiza dzięki technologii laserowej

Certyfikacja

Procedura testowa trwa dwa lata. Na końcu odbywa się certyfikacja. Jest ona warunkiem produkcji seryjnej, a zatem także instalacji urządzeń na farmie wiatrowej. Spółka windtest grevenbroich gmbh występuje tutaj w roli akredytowanego wykonawcy pomiarów, jako pośrednik między działami badań i rozwoju danego producenta, a jednostkami certyfikującymi. Inżynierowie i technicy z firmy windtest instalują niezbędne przyrządy pomiarowe we wszystkich elementach systemu - od podstawy wieży po łopaty wirnika. Do budowy wymagane jest jedynie tymczasowe pozwolenie na budowę prototypu. W tym ustalonym czasie urządzenia muszą zostać wymierzone i przejść certyfikację. W tym celu jednostka certyfikująca porównuje uzyskane dane pomiarowe z oryginalnymi danymi projektowymi producentów. Jeżeli różnica mieści się w określonym zakresie tolerancji, udzielane zostaje zezwolenie. Decydują o tym różne parametry.

Najpierw pracownicy firmy windtest za pomocą pomiarów akustycznych sprawdzają charakterystykę akustyczną turbin wiatrowych. W tym celu na różnych podłożach wokół prototypu umieszczają dźwiękoszczelne, okrągłe płyty z mikrofonami. Mierzą one głośność i hałas tła - zawsze dla wszystkich klas wiatrowych i zawsze wówczas, gdy instalowane są nowe składniki, jak wentylatory, hamulce, łopaty, przetwornice lub przekładnie. W celu pomiaru siły niezakłóconego wiatru i klasy wiatru, windtest ustawia w określonej odległości od każdego urządzenia maszt do pomiaru wiatru, kończący się na wysokości piasty turbiny wiatrowej. Ponadto na terenie ośrodka działa stacja weryfikacyjna do weryfikacji systemów teledetekcyjnych, zwana LiDAR (Light Detection And Ranging). Działa ona w technologii laserowej i określa precyzyjnie prędkości i kierunki wiatru oraz intensywność turbulencji. Dzięki temu można dokładnie określić warunki wiatrowe, przeważające w trakcie testu. Obciążenia mechaniczne windtest mierzy między innymi na łopatach wirnika, na wieży oraz w układzie przeniesienia napędu.

Pierwszy na świecie certyfikat dla pionowej turbiny wiatrowej

Najnowszym przykładem przyszłościowej technologii, która została poddana badaniu i certyfikacji w Grevenbroich, jest mała turbina wiatrowa firmy DIRECTTECH Global GmbH z Moers, NRW, Niemcy. W marcu 2017 r. firma TÜV Rheinland przyznała jej pierwszy na świecie certyfikat IEC 61400 dla pionowej turbiny wiatrowej. Turbina spełnia tym samym standardy w zakresie eksploatacji i bezpieczeństwa. Tzw. system windtracker (nadążny system śledzenia wiatru) uzyskuje energię z dwóch pionowo ustawionych turbin. Ma 20 metrów wysokości i dysponując mocą dziesięciu kilowatów może - w zależności od lokalizacji - produkować wystarczającą ilość energii elektrycznej dla dwóch do sześciu gospodarstw domowych. Cecha szczególna: Małe turbiny mogą stać wszędzie tam, gdzie nie ma miejsca dla dużych turbin wiatrowych – na obszarach zamieszkanych, przy torach kolejowych lub w połączeniu z latarniami ulicznymi lub kolumnami ładującymi do pojazdów elektrycznych. Ponadto nadają się one do budowy niezależnych mniejszych sieci elektrycznych.

Rozwój, który mógłby w przyszłości definiować "zasobooszczędną i zrównoważoną produkcję energii na obszarach miejskich", mówi Sylvia Böcker - dyrektor zarządzający DIRECTTECH. - Niestety, brakuje nam do tej pory w tym zakresie projektu pilotażowego, jak w angielskim Birmingham, gdzie w parku przemysłowym zainstalowano dwa nasze urządzenia - dodaje.

Turbiny już cieszą się dużym zainteresowanie na świecie. Zapytania przychodzą z Pakistanu, Indii, Kenii, Ugandy i Japonii. Pierwsza seria turbin wiatrowych powstaje obecnie jednak w sąsiednim Duisburgu – we współpracy z firmą thyssenkrupp. Ważnym warunkiem tego jest niezależna certyfikacja w oparciu o międzynarodowe standardy.

Zapotrzebowanie na zastosowania infrastrukturalne w miastach i gminach oraz rozwiązania zdecentralizowane, niezależne od głównej sieci, będzie rosło, mówi Monika Krämer, dyrektor firmy windtest. -Konieczny jest przez to uznany na arenie międzynarodowej, wyższy poziom jakościowy - kończy.

Firma DIRECTTECH pracowała nad projektem bardzo cichej turbiny przez siedem lat. Prace te były finansowane przez inwestorów z Abu Dhabi. Przed trzema laty zaczęła się procedura badań na polu testowym w Grevenbroich. Od tego czasu windtracker jako „cicha rewolucja“ wzbudził międzynarodowe zainteresowanie. I tak firma z Moers została za swoją innowację nominowana do nagrody Katerva Award 2017, którą uważa się za "Nagrodę Nobla za osiągnięcia na polu zrównoważonego rozwoju".