W miarę jak wymiary turbin wiatrowych rosną, prawdopodobieństwo uderzenia pioruna znacznie wzrasta. Piorun może uszkodzić systemy sterowania turbin, elementy elektryczne, łopaty i generatory. Szacuje się, że pioruny stanowią 80% wszystkich roszczeń ubezpieczeniowych turbin wiatrowych, podczas gdy awarie związane z piorunami stanowią 60% wszystkich strat łopat. Średnio, każda turbina wiatrowa doznaje uszkodzeń łopat spowodowanych przez pioruny raz na 8,4 roku.
Dla typowej 20-letniej żywotności turbiny odpowiada to 2–3 incydentom uszkodzenia łopat spowodowanym przez pioruny.

Aby zrozumieć, dlaczego turbiny wiatrowe są często „celem” piorunów, należy wyjaśnić trzy kluczowe czynniki:

1. Wysokość i narażenie na środowisko:
Nowoczesne turbiny wiatrowe przekraczają 150 metrów wysokości, a większa wysokość zwiększa prawdopodobieństwo uderzenia pioruna.

2. Ruch obrotowy:
Prędkość końcówek łopat sięga 80–100 m/s, a tak duża prędkość obrotowa intensyfikuje gromadzenie się ładunków elektrycznych, zwiększając przyciąganie piorunów.

3. Charakterystyka materiału łopat:
Łopaty są zwykle zbudowane z włókna szklanego lub włókna węglowego, które mają słabą przewodność.
Kiedy uderza piorun, prąd elektryczny nie ma bezpośredniej ścieżki, chyba że wbudowana jest dedykowana ścieżka przewodzenia pioruna.

Z tego powodu łopaty muszą zawierać wewnętrzny System Ochrony Odgromowej (LPS) składający się z odbiorników piorunów, przewodów odprowadzających i zacisków uziemiających. Odbiorniki umieszcza się na końcach łopat i krawędziach natarcia, gdzie najczęściej występują uderzenia. Zapewniają one niską rezystancję, aby bezpiecznie skierować prąd piorunowy przez wieżę i do ziemi.

Tradycyjne metody inspekcji opierają się na ręcznych koszach podwieszanych lub podnośnikach koszowych. Kontrola jednej turbiny wiatrowej zazwyczaj wymaga ponad 5 godzin, co pozwala na sprawdzenie tylko 1–2 turbin dziennie. Technicy muszą pracować w koszach podwieszanych dziesiątki metrów, a nawet ponad 100 metrów nad ziemią — narażeni na ekstremalne ryzyko upadku.
Dodatkowo:

l Operacje w dużym stopniu zależą od warunków pogodowych (szczególnie wiatru).

l Wymagany jest duży specjalistyczny sprzęt (dźwigi, podnośniki koszowe), co powoduje bardzo wysokie koszty inspekcji.

l Zła pogoda wstrzymuje inspekcje, prowadząc do opóźnień w harmonogramie i zwiększonego ryzyka.

Branża pilnie potrzebuje nowej metody inspekcji która radykalnie zwiększa wydajność, zmniejsza ryzyko bezpieczeństwa i zapewnia dokładność pomiarów.
W tym kontekście technologia inteligentnej inspekcji opartej na UAV pojawiła się — rewolucyjne rozwiązanie dla branży energetyki wiatrowej.

2. Ogólna koncepcja techniczna: Inteligentna, kontaktowa, wydajna inspekcja

Aby pokonać ograniczenia tradycyjnych metod, branża energetyki wiatrowej zmierza w kierunku inteligentnych i bezpieczniejszych technologii.
To rozwiązanie wykorzystuje UAV jako platformę inspekcji powietrznej.

System wykorzystuje UAV do przenoszenia specjalnie zaprojektowanego modułu detekcji kontaktowej który zdalnie dotyka odbiornika piorunów/końcówki łopaty, aby zamknąć obwód elektryczny.

l Na górze UAV instalowany jest wysuwany przewodzący zespół z siatki miedzianej.

l Kiedy UAV dociera do obszaru pomiarowego, operator kontroluje go, aby nawiązać fizyczny kontakt z odbiornikiem/końcówką łopaty.

l Kabel detekcyjny jest przymocowany do siatki miedzianej i jest automatycznie wciągany/wysuwany przez wciągarkę linową.

l Wciągarka łączy się z mikro-omomierzem uziemiającym w celu pomiaru przewodności i rezystancji.

Pozwala to na bezpośredni pomiar ciągłości końcówki łopaty i rezystancji uziemienia bez operacji na dużej wysokości z udziałem człowieka.

3. Główne zalety i innowacje technologiczne: Redefiniowanie standardu inspekcji turbin wiatrowych

3.1 Rewolucyjna poprawa wydajności

Rozwiązanie UAV radykalnie poprawia wydajność inspekcji.
Tradycyjne inspekcje z koszem podwieszanym zajmują ponad 5 godzin dla jednej turbiny.
Rozwiązanie UAV kończy pomiar pojedynczej końcówki łopaty w mniej niż 3 minuty, poprawiając wydajność setki razy.

Pełna farma wiatrowa może zostać skontrolowana w bardzo krótkim czasie, co znacznie skraca przestoje turbin i poprawia wydajność energetyczną.

3.2 Zwiększone bezpieczeństwo na wszystkich frontach

Jedną z największych zalet jest eliminacja operacji ludzkich na dużych wysokościach.
Wszystkie prace wykonywane są na ziemi — brak sprzętu podnoszącego, brak podnoszenia personelu.

Dodatkowe funkcje bezpieczeństwa obejmują:

l Kabel detekcyjny jest zabezpieczony za pomocą mocowania pierścieniowego, zapobiegając kontaktowi śmigieł UAV z kablem.

l System działa w szerszym zakresie warunków pogodowych, wydłużając użyteczny czas pracy.

4. Komponenty systemu i opis funkcjonalny

4.1 Platforma UAV

System wykorzystuje UAV klasy przemysłowej o dużej odporności na wiatr i stabilności.
Zalecane modele obejmują:

l DJI M350

l DJI M400

4.2 Przewodzący detektor kontaktowy z siatki miedzianej

Detektor składa się z pierścieniowej konstrukcji prętowej z wewnętrzną metalową siatką przewodzącą.
Kabel detekcyjny jest przymocowany do siatki.
Ta konstrukcja zwiększa powierzchnię styku i poprawia niezawodność kontaktu.

4.3 Naziemna automatyczna wciągarka linowa i system pomiarowy

System naziemny obejmuje:

l Wciągarka linowa (automatyczne zwijanie), łącząca się z siatką miedzianą UAV

l Mikro-omomierz do pomiaru rezystancji w czasie rzeczywistym

Razem tworzą kompletny obwód detekcyjny.

5. Scenariusze zastosowań: Kompleksowe rozwiązanie inspekcji energetyki wiatrowej

5.1 Planowa inspekcja farm wiatrowych na lądzie

Idealne do konserwacji zapobiegawczej przed sezonami burz z piorunami.
System szybko przeprowadza pełne pomiary uziemienia łopat na farmie, zmniejszając przestoje i zapobiegając awariom łopat spowodowanym przez pioruny.

5.2 Wykrywanie farm wiatrowych na morzu

Tradycyjne inspekcje na morzu są niezwykle trudne i kosztowne.
System UAV eliminuje potrzebę stosowania statków i podnośników koszowych, znacznie zmniejszając trudności operacyjne i ryzyko.

5.3 Instalacja i uruchomienie turbiny

Podczas instalacji turbiny system UAV może bezpośrednio zweryfikować rezystancję uziemienia LPS po pełnym zmontowaniu turbiny — czego nie mogą zrobić konwencjonalne metody krok po kroku.

5.4 Diagnoza uszkodzeń ochrony odgromowej

Po uderzeniu pioruna system UAV przeprowadza szybką diagnostykę w celu potwierdzenia integralności LPS, zlokalizowania usterek i poprowadzenia napraw — minimalizując przestoje turbiny.

6. Wsparcie techniczne i zapewnienie serwisu

6.1 Profesjonalne wsparcie inżynieryjne

Zapewniamy dedykowany zespół z dużym doświadczeniem w energetyce wiatrowej i zastosowaniach UAV.
Usługi obejmują projektowanie rozwiązań, dobór sprzętu i wsparcie techniczne na miejscu.

6.2 Ciągłe ulepszenia technologii

Nieustannie optymalizujemy wydajność systemu i rozszerzamy funkcjonalności w oparciu o zmieniające się potrzeby branży.
Wiele powiązanych patentów tworzy kompleksowy system ochrony technicznej.

Szczegółowe specyfikacje

Wciągarka linowa detekcyjna i zespół siatki miedzianej