Kosmosetööstuse insener Hui Hu kirjutab portaalis The Conversation tuuleturbiinide ühest suuremast probleemist, milleks on tiivikulabade jäätumine. Eesti tänane valitsus arvab, et 2030. aastaks annavad suure osa Eesti elektrist Liivi lahe ja teised mere- ning muidu tuulepargid.
Talv peaks olema eelduste kohaselt parim aeg tuuleenergia tootmiseks – tuuled on sellel ajal tugevamad ja kuna koos temperatuuri langemisega suureneb õhu tihedus, lükkab tuul tiivikulabasid suurema jõuga. Kuid külmaga kaasnevad omad mured.
Isegi kerge jääkate võib põhjustada tiivikulabadel piisavalt nende aerodünaamilist tõhusust vähendavat pinnakaredust, mis tähendab tuuliku väiksemat energiatootlust. Nii juhtus 2021. aasta veebruaris Texase tuulikutega.
Sagedane jäätumine võib vähendada tuulepargi tootlikkust aasta kohta rohkem kui 20 protsendi võrra, mis tööstuse jaoks tähendab sadu miljoneid saamata jäänud eurosid. Elektritootlikkuse vähenemine pole ainus jäätumisega kaasnev probleem. Jää moodustub turbiinilabadele ebaühtlaselt, mis viib need tasakaalust välja ja kulutab nii turbiini osad kiiremini läbi. Samuti põhjustab jäätumine vibratsiooni, mis paneb turbiinid seisma. Kui tegemist on suurema jääkogusega, on turbiinide taaskäivitamine keeruline.
Lahendus on ilmne: turbiinilabad tuleb jääst vabastada.
Jää ei ole ühesugune
Jää pole igal pool ühesugune. See võib tekkida sademetest, pilvedest või külmast.
Näiteks härmatis (rime ice) tekib siis kui pisikesed veepiisad puutuvad pinnaga kokku, mis juhtub piirkondades, kus on suhteliselt kuiv õhk ja külmemad ilmad, tavaliselt alla miinus kuue kraadi.
Jäide (glaze ice) tekib soojemates ja niiskemates ilmastikuoludes. Tegemist on tuuleturbiini labade jaoks kõige hullema jääga. See tekitab tänu märjale olemusele keerulisi jääkujusid, mis tähendab suuremat energiakadu. See oli ilmselt ka Texase tuuleturnbiinide seiskumise põhjuseks, kui põhjast tulev külm õhk põrkus kokku Mehhiko lahe sooja ja niiske õhuga.
Kuidas jää labadelt eemal hoida
Tuuleturbiinide labad on enamasti tehtud polümeeridepõhistest komposiitmaterjalidest. Lisaks jääle tõmbavad polümeeride põhised labad paremini ligi tolmu ja kattuvad putukate säilmetega, mis omakorda muudab turbiinilabad karedamaks ning aeglustab vee äravoolu, soodustades nii jää tekkimist.
Tuuleturbiinid võivad kannatada samuti külma vihma ja teiste kõrge veesisaldusega keskkondade mõjude käes, nagu seda on näiteks veepihu merel.
Suurem osa tänapäeva turbiinilabade jääst vabastamise või jää ära hoidmise meetoditest on kas labade soojendamine elektriga või sooja õhu puhumine labadesse. Selliste tohutute pindade soojendamine tähendab kõrgemat elektrihinda ja on äärmiselt ebatõhus ning suurt energiakogust nõudev lahendus. Lisaks võib ülesoojendamine komposiitmaterjalidest labasid kahjustada.
Katsetatud on ka vetthülgavate ja jääd tõrjuvate pinnakatetega, kuid ükski sellistest katetest ei suuda jäätumist täielikult ära hoida, seda eriti labade olulistes kohtades, nagu tipmised servad.
Lahendusena on pakutud välja vastavate pinnakatete kasutamist ja ainult kriitiliste labaosade, näiteks tipuservade, soojendamist.
Toimetas Karol Kallas