Slunce, vítr, biomasa ...

Poznatek o tom, že příroda tvoří podstatu našeho života i dalšího přežití, se teprve v několika uplynulých desetiletích natrvalo zakotvil v podvědomí průmyslové společnosti. Tento poznatek vedl v posledních letech k prosazování různých zelených technických řešení do praxe, a tak se např. k výrobě elektřiny začaly využívat solární, větrné, ale i bioplynové stanice v nebývale velkém rozsahu.

Podíl obnovitelných zdrojů energie na energetickém mixu činil v minulém roce (2013) v Německu cca 20%. Z toho připadalo 15% na větrnou energii, 4% na fotovoltaiku a 1% na biomasu. Technicky vzato, představuje integrace výrobců elektřiny z obnovitelných zdrojů energie stále velkou výzvu. Z hlediska elektroenergetiky má být - a určitě bude optimálním technickým řešením jejich řízení přes chytrou síť (smart grid). Tato integrace je v Německu legislativně ošetřena zákonem o obnovitelných zdrojích energie a u větrných farem na otevřeném moři (off-shore) zákonem o podpoře infrastruktury.


Rizika versus větrníky
Větrné elektrárny (větrníky) jsou pro svou exponovanou geografickou polohu a svými fyzickými rozměry často vystaveny účinkům blesků. Nebezpečí úderu blesku roste se čtvercem konstrukční výšky větrníku. Z důvodu jejich konstrukční výšky a umístění v prostředí je třeba u staveb s výškou nad 60m kromě blesků orientovaných z mraku do země počítat také ještě s blesky orientovanými opačně, tj. ze země do mraku. Toto mj. znamená, že např. megawattový větrník bude zasažen přímým úderem blesku přibližně jednou v roce.

Odstávka a opravy jsou při vysokých investičních nákladech větrné elektrárny drahým špásem - nesrovnatelně výhodnější je nešetřit na prevenci a nechat si odbornou firmou zřídit kompletní ochranu před bleskem a přepětím. Pro tento účel se v rámci analýzy rizik zjišťuje ochranná úroveň (hladina) zařízení. Podle této hladiny LPL (Lightning Protection Level) jsou určovány zóny ochrany před bleskem LPZ (Lightning Protection Zone) a opatření pro vnější systém ochrany před bleskem a pro ochranu před přepětím.

Ochrana před bleskem větrných elektráren musí zahrnovat dva dílčí systémy, které se specificky vyskytují jen u tohoto typu zařízení. Na jedné straně jsou to lopatky rotoru a mechanické hnací ústrojí, na straně druhé je to odolnost proti rušení použitých elektrických přístrojů a zařízení.
V systému zón ochrany před bleskem jsou opatření nezbytná pro stanovení koncepce ochrany a elektromagnetické kompatibility EMC (Electro Magnetic Compatibility) rozdělena v chráněném objektu do ochranných zón a jsou voleny a instalovány takové přístroje, které jsou nezbytné pro dané zóny z hlediska optimální ochrany.
Jako u každého ochranného opatření má i zde zásadní význam uzemňovací soustava (uzemnění), která tvoří základ pro ochranu osob, pro ochranu z hlediska EMC a také pro ochranu před bleskem. Uzemnění rozděluje bleskové proudy a spolu s ochrannými přístroji tak zabraňuje zničení částí zařízení nebo dokonce celé větrné elektrárny.

Ochranné přístroje
Ochranné přístroje pro ochranu před bleskem a přepětím jsou určovány podle ochranné hladiny a odolnosti elektrických zařízení proti poruchám a rušení. Přitom je třeba dále věnovat pozornost možnosti výskytu poruch, které se šíří polem a po vedení. Koncepce zón ochrany před bleskem pomáhá bez výjimky zohlednit a zahrnout všechna vedení vedoucí do objektu. Pouze za těchto podmínek dává tato koncepce smysl a jen tímto způsobem může objekt optimálně chránit.
Přístroje, které jsou použity k ochraně těchto vedení, se rozlišují podle mechanického a elektrického rozhraní, podle výkonnosti a kvality. Je rozhodně smysluplné použít pro ochranu jedné větrné elektrárny pouze přístroje pocházející od jednoho výrobce. Přitom je třeba věnovat zvláštní pozornost disponibilitě a sledování stavu zařízení s ohledem na místo jeho instalace (např. instalace na otevřeném moři). Cílené použití přístrojů ke sledování stavu umožňuje cílené plánování servisních zásahů, a tím úsporu nákladů.


V praxi se osvědčil přístroj nazvaný Life-Check. Systém tohoto přístroje umožňuje čtení stavů ochranných přístrojů bezdotykovou technikou RFID (Radio Frequency Identification, vysokofrekvenční identifikace) a podle potřeby jejich dálkovou signalizaci. Díky tomu je možné velmi rychle zjistit tepelné nebo elektrické přetížení u všech komponent. Výhodou je měření bez nutnosti modulové zástavby a při plném provozu zařízení.
Integrace větrné energie do evropské propojené sítě představuje v tomto okamžiku velkou technickou výzvu. Kromě známých kapitol, týkajících se především financování a logistiky při zřizování zařízení (zvláště na otevřeném moři), patří ke komplexním a obsáhlým tématům větrné energetiky uvádění větrných elektráren do provozu a jejich bezporuchové fungování. Přírodní živly, jako např. údery blesků, ohrožují značnou měrou velké energetické projekty, ke kterým bezesporu patří větrné elektrárny. Tato živelná ohrožení lze však systemově zvládat pomocí fundovaného odhadu rizika, dobrým projektovánim, odborným uváděním do provozu a předvídavou diagnostikou a údržbou.