Turbiny wiatrowe stoją ponad 300 stóp wysokości z każdą łopatką mierzącą ponad 100 stóp długości z prędkością łopatek do 180 mph. Ochrona przeciwpożarowa dla tych gigantycznych konstrukcji stwarza wiele unikalnych zagrożeń. Ponieważ nie ma formalnego procesu raportowania i rejestrowania incydentów pożarowych w turbinach wiatrowych, trudno jest uzyskać dokładną liczbę. Jednakże, w raporcie z 2015 roku, Towering Inferno, opracowanym przez GCube, dostawcę ubezpieczeń od czystej energii, wymieniono 50 przypadków pożarów turbin wiatrowych. Podczas gdy dla niektórych liczba ta nie jest zbyt wysoka, implikacje kosztowe są znaczące. Całkowita strata turbiny wiatrowej kosztuje co najmniej 4,5 miliona dolarów, a liczba ta rośnie w miarę jak turbiny wiatrowe stają się coraz większe. W tym poście przeanalizujemy zagrożenia, źródła zapłonu i opcje ochrony przeciwpożarowej turbin wiatrowych.

Zagrożenia & Czynniki ryzyka

Ugaszenie pożaru turbiny wiatrowej przy użyciu ręcznych metod gaszenia jest prawie niemożliwe. Wysokość turbin, potencjał obracających się łopat oraz odległe lokalizacje wielu farm wiatrowych utrudniają, jeśli nie uniemożliwiają, walkę z nimi lokalnym jednostkom straży pożarnej. Czynnikiem ryzyka są również materiały palne znajdujące się w turbinie wiatrowej. Materiały kompozytowe znajdują się w łopatach, ścianach gondoli oraz szacunkowo 235 galonów oleju smarowego i innych wysoce łatwopalnych płynów, które znajdują się w gondoli. Te oleje i płyny są używane w przekładni, systemie hydraulicznym, mechanizmie zmiany skoku łopat, pompach olejowych, hamulcu mechanicznym i transformatorze wypełnionym olejem. Wszystko, co jest potrzebne, to źródło zapłonu do wywołania pożaru.

Źródła zapłonu

Wspólne źródła zapłonu znajdują się w gondoli i obejmują awarię elektryczną, zapłon gorącej powierzchni i uderzenia pioruna. Gdy systemy ochrony odgromowej nie są zainstalowane lub konserwowane, naraża to turbinę wiatrową na większe ryzyko pożaru. Awarie elektryczne, usterki i łuki mogą wystąpić w komponentach znajdujących się w gondoli, podczas gdy gorące powierzchnie w przekładni, generatorze, układzie hamulcowym, pompach i transformatorze są czynnikami, które mogą wywołać pożar.

Opcje ochrony przeciwpożarowej turbin wiatrowych

Na dzień dzisiejszy, standardy ochrony przeciwpożarowej dla turbin wiatrowych są na poziomie lokalnym, który może być przez stan, opatrzność, miasto, a nawet gminę. Nie istnieje żaden obowiązkowy standard międzynarodowy. Najbardziej uznanym zaleceniem jest NFPA 850, która zaleca praktyki ochrony przeciwpożarowej dla elektrowni i stacji konwertujących wysokiego napięcia prądu stałego.

Jeśli chodzi o ochronę przeciwpożarową turbin wiatrowych, istnieją różne opcje. Na turbinach wiatrowych można zainstalować czujniki dymu, ciepła i płomienia, a także systemy tłumienia pożaru. Te różne detektory mogą zidentyfikować pożar we wczesnej fazie i przesłać informację do centralnego systemu alarmowego, który zainicjuje całkowite wyłączenie komponentów turbiny i aktywuje system gaszenia pożaru. Szczególną uwagę należy jednak zwrócić na turbiny lądowe, które posiadają wloty/wyloty powietrza i otwory wentylacyjne w gondoli, co powoduje wnoszenie brudu i kurzu z zewnątrz. Wszystkie detektory muszą być odporne na trudne warunki środowiskowe.

Typy systemów tłumienia ognia

Dodanie systemu tłumienia ognia do turbiny wiatrowej zapewnia warstwę ochrony przeciwpożarowej. Jeśli zdecydujesz się na dodanie systemów tłumienia ognia, dostępnych jest kilka opcji (z różnym poziomem sukcesu).

Wodne

Wodne systemy tłumienia ognia obejmują zraszacze, mgłę wodną i pianę wodną. Podczas gdy tego typu systemy są idealne do pewnych zastosowań, turbiny wiatrowe nie są jednym z nich. Pierwszym wyzwaniem jest potrzeba zaopatrzenia w wodę. Ze względu na odległe lokalizacje, woda nie jest szeroko dostępna na miejscu i trudno ją pompować na wysokość turbin. Przechowywanie wody w gondoli jest możliwe w przypadku zastosowania systemu mgły wodnej i systemu wody piankowej, ale przestrzeń jest nadal wyzwaniem, a systemy te wymagają bardziej intensywnej konserwacji. Wreszcie, wszystkie systemy oparte na wodzie będą miały pewien poziom uszkodzenia krytycznych komponentów w gondoli, zwłaszcza jeśli wystąpi fałszywy zrzut…

Dwutlenek węgla (CO2)

Wyzwaniem w stosowaniu systemów CO2 jest konieczność posiadania hermetycznej gondoli, co nie ma miejsca w przypadku lądowych turbin wiatrowych. Po aktywacji w hermetycznym środowisku, systemy te zapewniają tłumienie w ciągu kilku sekund po wyładowaniu i mogą przeniknąć do wnętrza komponentów i urządzeń. Konserwacja systemów opartych na gazie jest raczej niska i powinna być sprawdzana lub monitorowana pod kątem poziomu CO2 w celu zapewnienia braku wycieków. Po rozładowaniu CO2 nie pozostawia żadnych pozostałości i nie wpływa negatywnie na elementy elektryczne; CO2 stwarza jednak znaczne zagrożenie dla ludzi obecnych podczas rozładowywania i wymaga szeroko zakrojonych działań typu lock out tag out w celu zapewnienia bezpieczeństwa ludzi podczas dostępu do przestrzeni.

Ochrona przeciwpożarowa w aerozolu

Ochrona przeciwpożarowa w aerozolu składa się z bardzo drobnych cząstek stałych i substancji gazowych i zapewnia całkowitą ochronę przeciwpowodziową. Chociaż systemy te są stosunkowo niewielkie, podczas projektowania należy zwrócić szczególną uwagę na bliskość elementów w gondoli. Systemy oparte na aerozolu są uważane za bezpieczne dla środowiska; jednakże mogą one pozostawiać osad powodujący uszkodzenie krytycznych komponentów i, podobnie jak CO2, nie są bezpieczne w pomieszczeniach mieszkalnych. Systemy te są łatwe do serwisowania, ponieważ wymagają minimalnej konserwacji.

Czysty środek

Automatyczne systemy tłumienia ognia wykorzystujące czyste środki, takie jak Chemours FM-200 i 3M Novec 1230, są idealną opcją do ochrony turbin wiatrowych. Wymagana jest niewielka przestrzeń na butle zawierające czysty środek, przewody detekcyjne można łatwo poprowadzić wokół określonych obszarów turbiny wiatrowej, które mają być chronione, a systemy te nie wymagają zasilania elektrycznego do działania. Systemy są mniej podatne na fałszywe aktywacje, a czyste środki są bezpieczne w zamkniętych przestrzeniach wokół ludzi i nie uszkadzają sprzętu. Po wypuszczeniu środków czystych nie pozostają żadne pozostałości, dlatego nie jest wymagane sprzątanie. Przeprowadzanie corocznych inspekcji zapewni, że systemy są w odpowiednim stanie roboczym.

Wnioski

Międzynarodowe Stowarzyszenie na rzecz Nauki o Bezpieczeństwie Pożarowym podało w 2014 roku, że ponad 90% pożarów turbin wiatrowych spowodowało całkowitą utratę turbiny lub turbina miała poważną awarię strukturalną jej głównych elementów. W obliczu rosnących kosztów wymiany turbin wiatrowych w wyniku pożarów, ich ochrona jest ważniejsza niż kiedykolwiek. Ochrona turbin może być realizowana poprzez instalację systemów tłumienia ognia, które wykrywają pożar zaraz po jego rozpoczęciu, a następnie tłumią go, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia. Istnieje wiele typów i rozmiarów systemów tłumienia ognia, a każdy z nich działa w unikalny sposób. Należy pamiętać, że wybór i zaprojektowanie najlepszego systemu dla danego zastosowania opiera się na sprzęcie wymagającym ochrony i rodzaju zagrożenia pożarowego.