Transformator na vetrni ploščadi mora vzdržati visoke valove, potrese, korozijo

Zeleni prehod, nizke obrestne mere in vojna v Ukrajini ter s tem povezana prekinitev odvisnosti od ruskega plina je spodbudila investitorje zlasti na severu Evrope, da so pospešili naložbe v vetrna polja, posebno na morju, a tudi drugod. Tako raste tudi povpraševanje po transformatorjih, ki omogočajo prenos energije iz vetrnic, kot tudi iz klasičnih hidroelektrarn in termoelektrarn do končnih uporabnikov.

Kako ta prenos poteka ter kakšne so posebnosti gradnje transformatorjev, pojasnjuje dr. Miha Nastran, tehnični direktor v podjetju Kolektor Etra, kjer so specializirani za izdelavo velikih in srednjih energetskih transformatorjev. To obsega zelo različna področja znanj, med katere spadajo poznavanje dielektrike, elektromagnetike, termodinamike in dinamike tekočin, poznavanje mehanske trdnosti materialov in vpliva magnetnega polja na vibracije in hrup transformatorjev. Zato v podjetju zaposlujejo elektro- in strojne inženirje, fizike, programerje, ki delajo na področju elektroprojektiranja transformatorja, mehanske konstrukcije in tehnologije.

Kar 70-metrska kompozicija na primorski avtocesti

Od vetrnice na morju do vtičnice

Vetrna polja običajno postavljajo na območjih s čim bolj konstantnimi vetrovi. Zelo primerna sta Baltsko in Severno morje, kjer so pogoji veliko bolj stalni kot na kopnem. Vendar pa to pomeni veliko oddaljenost od porabnikov, zato je potrebna ustrezna pretvorba energije na višje napetosti. »Če tega ne bi storili, bi za prenos energije potrebovali bistveno več materiala oziroma bi bile prenosne izgube tako velike, da energija iz teh vetrnih polj ne bi bila več ekonomsko učinkovita,« pravi Nastran.

Klasično vetrno polje na morju je sestavljeno iz skupine vetrnic, moč velike vetrne turbine se giblje od šest megavatov naprej. Električna energija se po kablih steka do centralne ploščadi na morju, kjer sta običajno dva energetska transformatorja, ki pretvorita električno napetost navzgor, na visokonapetostno. »Prenosne moči transformatorjev na vetrnih ploščadih v zadnjih letih vztrajno rastejo in zdaj v Kolektorju Etri delamo projekt, kjer bosta na ploščadi instalirana dva energetska transformatorja, vsak z močjo 400 MVA,« navaja Nastran.

Električna energija iz transformatorjev na ploščadih steče na kopno po visokonapetostnih kablih, položenih na morskem dnu. Na obali sledi ponovna transformacija napetosti navzgor, na 400 kilovoltov. »Če govorimo o obali Danske in bo energija potovala na jug Nemčije, je ta transformacija nujna, saj je transport po daljnovodih dolg. Na cilju sledi ponovna transformacija napetosti navzdol do ravni, primerne za uporabo v gospodinjstvih in industriji. Ta se izvede kaskadno, z uporabo več transformatorjev, običajno do 400 voltov,« je opisal.

Ploščad ni turistična točka

Energetski transformator, ki je postavljen na takšni vetrni ploščadi, ima svoje specifike. Okolje na morju ni prizanesljivo do kovinskih materialov, ki so navadno uporabljeni za izgradnjo transformatorja. Na ploščadi med obratovanjem ni delavcev oziroma so servisne ekipe tam zelo kratek čas. Kot dodaja Nastran, ploščad tudi ni turistična točka, kamor bi vsak dan vozili turiste na oglede, ampak mora vsak delavec, ki odide na ploščad za servisiranje, opraviti poseben izpit iz varstva pri delu, ki vključuje tudi reševanje iz vode pri visokih valovih.

Transformator se na takšno ploščad običajno vgradi že na kopnem, v času izdelave ploščadi. Za celotno kovinsko strukturo ploščadi pomeni transformator največjo točkovno obremenitev, zato je treba konstrukcijo ustrezno prilagoditi že v času načrtovanja, tako da tehnične ekipe Kolektorja Etre sodelujejo s proizvajalci ploščadi že v zgodnji fazi načrtovanja.

Dragi servisni posegi

Transformatorji za vetrne ploščadi morajo biti zelo zanesljivi. Ko objekt stoji na morju, je namreč vsak servisni poseg zelo drag. Če bi bila okvara večja in bi zahtevala, da se transformator pripelje nazaj v tovarno, bi to pomenilo izpad proizvodnje električne energije ter zelo zapleteno logistiko, vse od izvleka transformatorja naprej. Samo stroške transporta bi šteli v milijonih evrov, ponazarja Nastran. Tudi zato sta na vsaki ploščadi projektirana dva transformatorja, vsak pa prenaša del električne energije. V primeru izpada enega prenos električne energije v določenem obsegu še vedno lahko poteka prek drugega.

Posebno pozornost je treba nameniti hladilnemu sistemu, ki je ločen od transformatorja in je običajno postavljen nadstropje višje, na prostem. Tako je izpostavljen močnim vetrovom, ki lahko dosegajo sunke tudi več kot 250 km/h. Med naravnimi pojavi so lahko težava tudi potresi in morski valovi, ki dodatno obremenijo konstrukcijo. Vse to je treba upoštevati pri načrtovanju transformatorja.

Težave povzročajo tudi ptičji iztrebki

Posebna težava je korozija. »Pa ne samo zaradi agresivnega morskega okolja, zaradi katerega je potrebna ekstremna protikorozijska zaščita, ki je posebna prav za lokacije na morju in pomeni zahtevno pripravo kovinske površine in nato nanose ustreznih antikorozijskih premazov v več slojih. Težavo povzročajo tudi ptice s svojimi iztrebki, ki zaradi specifičnih kislin še posebej agresivno razjedajo kovinske materiale. Rešitev je, da se veliko elementov izdela iz nerjavnega materiala,« še poudarja Miha Nastran.