Windturbinen sind über 300 Fuß hoch, wobei jedes Blatt über 100 Fuß lang ist und die Geschwindigkeit der Blätter bis zu 180 mph beträgt. Der Brandschutz für diese gigantischen Strukturen birgt eine Vielzahl von einzigartigen Risiken. Da es kein formelles Meldeverfahren für die Meldung und Erfassung von Brandfällen in Windkraftanlagen gibt, ist es schwierig, eine genaue Zahl zu ermitteln. In einem Bericht aus dem Jahr 2015, Towering Inferno, der von GCube, einem Versicherungsanbieter für saubere Energie, erstellt wurde, werden jedoch 50 Brandfälle in Windkraftanlagen genannt. Auch wenn diese Zahl für manche nicht sehr hoch erscheint, so sind die Kostenauswirkungen doch erheblich. Der Gesamtverlust einer Windturbine kostet mindestens 4,5 Millionen Dollar, und diese Zahl steigt, da die Windturbinen immer größer werden. In diesem Beitrag befassen wir uns mit den Gefahren, Zündquellen und Brandschutzoptionen für Windkraftanlagen.

Gefahren & Risikofaktoren

Es ist nahezu unmöglich, einen Brand in einer Windkraftanlage mit manuellen Löschmethoden zu löschen. Die Höhe der Turbinen, die Möglichkeit, dass sich die Flügel noch drehen, und die abgelegene Lage vieler Windparks machen es für die örtlichen Feuerwehren schwierig, wenn nicht gar unmöglich, sie zu bekämpfen. Brennbare Materialien in der Windkraftanlage sind ebenfalls ein Risikofaktor. Verbundwerkstoffe finden sich in den Rotorblättern, den Gondelwänden und schätzungsweise 235 Gallonen Schmieröl und andere leicht brennbare Flüssigkeiten, die sich in der Gondel befinden. Diese Öle und Flüssigkeiten werden im Getriebe, im Giersystem, im Hydrauliksystem, im Blattverstellmechanismus, in den Ölpumpen, in der mechanischen Bremse und im ölgefüllten Transformator verwendet. Alles, was es braucht, ist eine Zündquelle, um ein Feuer zu entfachen.

Zündquellen

Gängige Zündquellen befinden sich in der Gondel und umfassen elektrische Fehlfunktionen, die Entzündung heißer Oberflächen und Blitzeinschläge. Wenn Blitzschutzsysteme nicht installiert oder gewartet werden, ist die Windkraftanlage einem höheren Brandrisiko ausgesetzt. Elektrische Fehlfunktionen, Fehler und Lichtbögen können in Komponenten innerhalb der Gondel auftreten, während heiße Oberflächen im Getriebe, im Generator, im Bremssystem, in den Pumpen und im Transformator einen Brand auslösen können.

Brandschutzoptionen für Windturbinen

Heute sind die Brandschutznormen für Windturbinen auf lokaler Ebene festgelegt, d.h. je nach Bundesland, Provinz, Stadt oder sogar Gemeinde. Es gibt keinen verbindlichen internationalen Standard. Die am weitesten anerkannte Empfehlung ist NFPA 850, die Praktiken für den Brandschutz in Stromerzeugungsanlagen und Hochspannungs-Gleichstrom-Umrichterstationen empfiehlt.

Wenn es um den Brandschutz von Windkraftanlagen geht, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Rauch-, Hitze- und Flammenmelder sowie Brandbekämpfungssysteme können in Windkraftanlagen installiert werden. Diese verschiedenen Detektoren können einen Brand bereits im Frühstadium erkennen und Informationen an ein zentrales Alarmsystem senden, das eine vollständige Abschaltung der Turbinenkomponenten und die Aktivierung eines Feuerlöschsystems veranlasst. Bei Onshore-Turbinen mit Luftein- und -auslässen sowie Entlüftungsöffnungen in der Gondel, durch die Schmutz und Staub von außen eindringen, ist jedoch besondere Vorsicht geboten. Alle Detektoren müssen der rauen Umgebung standhalten können.

Arten von Feuerlöschsystemen

Der Einbau eines Feuerlöschsystems in eine Windturbine bietet eine zusätzliche Schutzschicht gegen Feuer. Wenn Sie sich für den Einbau von Feuerlöschsystemen entscheiden, stehen Ihnen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung (mit unterschiedlichem Erfolg).

Feuerlöschsysteme auf Wasserbasis

Zu den wasserbasierten Feuerlöschsystemen gehören Sprinkler, Wassernebel und Schaumwasser. Diese Arten von Systemen sind zwar für bestimmte Anwendungen ideal, aber Windkraftanlagen gehören nicht dazu. Die erste Herausforderung ist die erforderliche Wasserversorgung. Aufgrund der abgelegenen Standorte ist Wasser nicht überall verfügbar und kann nur schwer auf die Höhe der Turbinen gepumpt werden. Die Speicherung von Wasser in der Gondel ist möglich, wenn ein Wassernebelsystem und Schaumwassersysteme verwendet werden, aber der Platz ist immer noch eine Herausforderung, und die Systeme erfordern eine intensivere Wartung. Schließlich können bei allen wasserbasierten Systemen kritische Komponenten in der Gondel in gewissem Maße beschädigt werden, insbesondere wenn es zu einer Fehlentladung kommt.

Kohlendioxid (CO2)

Die Herausforderung bei der Verwendung von CO2-Systemen besteht darin, dass die Gondel luftdicht sein muss, was bei Onshore-Windturbinen nicht der Fall ist. Wenn diese Systeme in einer luftdichten Umgebung aktiviert werden, sorgen sie innerhalb von Sekunden nach der Entladung für eine Unterdrückung und können in das Innere von Komponenten und Geräten eindringen. Der Wartungsaufwand von gasbasierten Systemen ist eher gering und sollte auf den CO2-Gehalt hin überprüft oder überwacht werden, um sicherzustellen, dass keine Lecks auftreten. CO2 hinterlässt bei der Entladung keine Rückstände und wirkt sich nicht nachteilig auf elektrische Komponenten aus; allerdings stellt CO2 ein erhebliches Risiko für Menschen dar, die sich während der Entladung in dem Raum aufhalten, und erfordert umfangreiche Lockout-Tagout-Maßnahmen, um die Sicherheit der Menschen beim Zugang zu dem Raum zu gewährleisten.

Aerosolbasierte

Aerosolbasierte Brandbekämpfung besteht aus sehr feinen Feststoffpartikeln und gasförmigen Stoffen und bietet einen vollständigen Überflutungsschutz. Obwohl die Systeme relativ klein sind, muss bei der Konstruktion besonders auf die Nähe zu Bauteilen in der Gondel geachtet werden. Systeme auf Aerosolbasis gelten als umweltverträglich; sie können jedoch Rückstände hinterlassen, die kritische Komponenten beschädigen können, und sind, wie CO2, in bewohnten Räumen nicht sicher. Diese Systeme sind einfach zu warten, da sie nur minimalen Wartungsaufwand erfordern.

Saubere Mittel

Automatische Feuerlöschsysteme mit sauberen Mitteln, wie Chemours FM-200 und 3M Novec 1230, sind eine ideale Option zum Schutz von Windkraftanlagen. Der Platzbedarf für die Zylinder, die das Löschmittel enthalten, ist gering, die Erkennungsschläuche lassen sich leicht um die zu schützenden Bereiche der Windturbine verlegen, und die Systeme benötigen keinen Strom für den Betrieb. Die Systeme sind weniger anfällig für Fehlauslösungen, und die Reinstoffe sind in bewohnten/begrenzten Räumen in der Nähe von Menschen sicher und beschädigen die Ausrüstung nicht. Nach der Entladung der Reinigungsmittel bleiben keine Rückstände zurück, so dass keine Reinigungsarbeiten erforderlich sind. Jährliche Inspektionen stellen sicher, dass die Systeme ordnungsgemäß funktionieren.

Schlussfolgerung

Die International Association for Fire Safety Science berichtete 2014, dass über 90 % der Brände von Windkraftanlagen zum Totalverlust der Anlage führten oder die Anlage ein schweres strukturelles Versagen ihrer Hauptkomponenten aufwies. Da die Kosten für den Ersatz von Windkraftanlagen aufgrund von Bränden steigen, ist es wichtiger denn je, sie zu schützen. Der Schutz der Turbinen kann durch die Installation von Feuerlöschsystemen erfolgen, die ein Feuer erkennen, sobald es entsteht, und es dann unterdrücken, um eine Ausbreitung des Feuers zu verhindern. Es gibt viele verschiedene Arten und Größen von Feuerlöschsystemen, die alle auf ihre eigene Weise funktionieren. Denken Sie daran, dass die Auswahl und Auslegung des besten Systems für Ihre Anwendung von den zu schützenden Geräten und der Art der Brandgefahr abhängt.