Wymiana wału w turbinie wiatrowej to duży koszt. Polska firma ma rozwiązanie

Turbiny wiatrowe pracują nawet 20–25 lat. Co, gdy wał główny się zużyje? Standardową procedurą jest wymiana tej części na nową. Polska firma proponuje alternatywę – regenerację z wykorzystaniem napawania laserowego, której całkowity koszt to 20–60 proc. ceny nowego wału. Jak przebiega proces?

Czy uszkodzony wał główny turbiny wiatrowej powinien trafić na śmietnik (czy raczej do utylizacji)? Jak się okazuje, niekoniecznie. Na pomoc przychodzi napawanie laserowe, czyli wysokoprecyzyjna metoda regeneracji metali.

Dr inż. Michał Szymura, menedżer ds. rozwoju i wdrażania nowych technologii z grupy Famur, która zastosowała tę metodę do regeneracji wałów głównych, podkreśla: „Zrobiliśmy to jako pierwsi w Polsce. I na dziś jedyni”.

REKLAMA

REKLAMA

Serce turbiny

Wał główny to jeden z kluczowych elementów turbiny wiatrowej. Z jednej strony jest połączony z piastą wirnika, na której zamontowane są łopaty, a z drugiej zasprzęglony z przekładnią. Gdy wiatr obraca łopatami, moment obrotowy jest przenoszony przez wał główny do przekładni, a ta następnie napędza generator. To w nim energia mechaniczna jest przetwarzana na elektryczną.

W ciągu tak długiej eksploatacji poszczególne elementy turbiny ulegają zużyciu. Gdy trzeba wymienić wał główny, najprostszym rozwiązaniem (choć niekoniecznie najtańszym) jest zakup nowego.

– Właściciel ma dwie możliwości – mówi dr inż. Szymura. – Albo kupić nowy wał za większe pieniądze, co sprawi, że energia z wiatru będzie droższa, albo zregenerować go technologią napawania laserowego – wyjaśnia.

Czym jest napawanie laserowe?

Napawanie laserowe polega na stapianiu materiału dodatkowego (metalu w postaci proszku) energią wiązki promieniowania laserowego z nadtopieniem powierzchni materiału podłoża (wału głównego).  W porównaniu z innymi procesami napawania do elementu napawanego wprowadzane jest mniej ciepła, dzięki czemu powstają mniejsze naprężenia i mniejsze odkształcenia spawalnicze. Metoda umożliwia również precyzyjną kontrolę wymieszania (czyli udziału materiału podłoża w napoinie) oraz zapewnia dużą dokładność i powtarzalność.

Sam proces wygląda następująco – źródło lasera wytwarza wiązkę światła, która jest doprowadzana światłowodem do głowicy lasera. W głowicy układ zwierciadeł skupia wiązkę, która pada na niewielką powierzchnię (plamka ogniska), dzięki czemu w ułamku sekundy nadtapiana jest powierzchnia wału. W strefę działania wiązki podawany jest proszek, który po stopieniu i zakrzepnięciu tworzy napoinę.

REKLAMA

REKLAMA

REKLAMA

– W tym procesie łączymy trzy rzeczy: napawanie laserowe, czyli wysokowydajną, nowoczesną technologię, inżynierię materiałową oraz spełnianie oczekiwań rynku energetyki wiatrowej – mówi dr inż. Michał Szymura.

Regeneracja przynosi korzyści

Naprawa, licząc od demontażu wału, trwa szacunkowo półtora miesiąca, choć dokładny czas zależy od wielu czynników, np. od stopnia zużycia wału. Nie oznacza to jednak, że turbina przez ten czas stoi. Wymiana wału i jego regeneracja odbywają się „na zakładkę”: wał jest demontowany z użyciem dźwigu, na jego miejsce trafia zapasowy, a zużyty przechodzi regenerację. Następnie jest gotowy, by zastąpić kolejny wał wymagający wymiany.

Famur deklaruje, że dzięki kompetencjom w zakresie serwisu i napraw jest w stanie zapewnić najkrótszy na polskim rynku czas wymiany głównych komponentów turbiny.

W każdej inwestycji kluczowy jest koszt. W zależności od stopnia zużycia wału regeneracja metodą napawania laserowego kosztuje od 20 do 60 proc. ceny nowego wału.

Od węgla do wiatru

Redakcja Gramwzielone.pl odwiedziła zakład produkcyjny Famuru w ramach wyjazdu studyjnego zorganizowanego przez Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej i poświęconego krajowemu łańcuchowi dostaw dla lądowej energetyki wiatrowej. Podczas wizyty rozmawialiśmy z Pawłem Majcherkiewiczem, wiceprezesem Famuru, o tym, jak spółka świadcząca usługi dla przemysłu górniczego rozszerzyła działalność o sektor energetyki wiatrowej.

Wszystko zaczęło się od zlecenia klienta, który poprosił o remont przekładni pozbawionej już wsparcia producenta. Obecnie firma sama produkuje przekładnie do turbin o mocy 2 MW, w 90 proc. powstają one w Polsce, a w całości w Europie. Z całą rozmową można zapoznać się w artykule „Potentat ze Śląska zbudował potęgę na węglu, teraz wchodzi w OZE” i dołączonym do niego materiale wideo.