Pożary Elektrowni Wiatrowych: Przyczyny, Skutki i Wyzwania Ratownicze

Turbiny wiatrowe, stanowiące filar globalnej transformacji energetycznej, choć przynoszą wiele korzyści ekologicznych, gospodarczych i finansowych, nie są pozbawione ryzyka. Jednym z poważniejszych zagrożeń są pożary, które, choć rzadkie, mogą prowadzić do katastrofalnych strat i stanowią ogromne wyzwanie dla służb ratowniczych.

Przyczyny Pożarów Turbin Wiatrowych

Pożary turbin wiatrowych są drugim najczęstszym typem wypadków katastrofalnych, stanowiąc od 10 do 30% wszystkich takich zdarzeń. W latach 2000-2011 stwierdzono łącznie 175 pożarów turbin. Zrozumienie przyczyn ich zapłonu pomaga zapobiegać awariom, zanim jeszcze do nich dojdzie.

• Uderzenia pioruna: Elektrownie wiatrowe, z uwagi na swoją wysokość i eksponowane lokalizacje, są naturalnym celem dla wyładowań atmosferycznych. Najczęściej narażone są końcówki łopat. Chociaż turbiny są wyposażone w systemy ochrony odgromowej, ich konserwacja jest kluczowa dla skutecznego rozpraszania energii. Awarie tych systemów mogą prowadzić do uszkodzenia elementów i pożaru.
• Awarie instalacji elektrycznej: Generatory, falowniki i transformatory obsługują duże obciążenia elektryczne. Zwarcia, przeciążenia lub łuki elektryczne mogą powodować iskrzenie i wydzielanie ciepła, prowadząc do zapłonu materiałów palnych.
• Awarie mechaniczne: Przekładnie i łożyska wewnątrz gondoli są narażone na intensywne obciążenia. Bez odpowiedniego smarowania i konserwacji tarcie generuje ciepło, które może spowodować zapłon otaczających materiałów.
• Działania człowieka: Częstą przyczyną powstawania zagrożeń w energetyce wiatrowej są również działania człowieka, obejmujące błędy montażowe, eksploatacyjne lub niewłaściwą konserwację.

Skutki i Zagrożenia Pożarów Turbin Wiatrowych

Pożar turbiny wiatrowej to zdarzenie skrajnie niebezpieczne, a jego skutki są dotkliwe zarówno dla samej konstrukcji, jak i otoczenia.

Szybkie Rozprzestrzenianie się Ognia

Gondola i wirnik są wykonane z laminatu, a w turbinach znajdują się również oleje smarowe i tworzywa sztuczne, które łatwo ulegają zapłonowi. W czasie pożaru ogień rozprzestrzenia się bardzo szybko, a temperatura gwałtownie wzrasta. W 90% przypadków turbina ulega znacznemu uszkodzeniu lub całkowitemu zniszczeniu. Pożar powoduje też całkowite zniszczenie turbiny.

Ryzyko Pożarów Wtórnych

Płonące elementy gondoli i łopat stanowią poważne zagrożenie, gdyż z wiatrem przenoszone są na duże odległości i mogą stanowić źródło pożarów wtórnych. Na płonące fragmenty działa siła wyporu związana z obecnością rozgrzanego powietrza, która zmniejsza ciążenie efektywne, powodując, że czas spadku na ziemię oraz droga przebyta z wiatrem znacznie się wydłużają. Kąt spadania na ziemię dla niektórych płonących fragmentów może być nie większy niż 5-10 stopni, co oznacza, że mogą one polecieć na odległość rzędu 10-krotnej wysokości wieży.

Straty Finansowe i Przestoje

Straty z tytułu pożarów wyniosły dla pojedynczego zdarzenia od 750 000 do 2 milionów dolarów. Były one związane nie tylko z wymianą uszkodzonych elementów, ale także z przestojem turbiny, co generuje dalsze koszty.

Incydenty Pożarowe w Polsce

Choć liczba pożarów turbin wiatrowych w Polsce jest bardzo mała w porównaniu do ogólnej liczby incydentów pożarowych (około 100 tys. rocznie), statystyki z ostatnich lat wyraźnie pokazują, że liczba pożarów w elektrowniach wiatrowych rośnie. W 2023 roku odnotowano cztery takie pożary. W okresie od 1 stycznia do 2 grudnia 2024 roku - tyle samo.

• Rządza (pow. miński): Ogień pojawił się w niedzielę, 5 kwietnia, w godzinach wieczornych. Strażacy zastali "płonący wiatrak na wysokości 70 metrów". Najprawdopodobniej przyczyną wybuchu pożaru było uderzenie pioruna. Działania strażaków trwały około sześciu godzin.
• Pomorze: W ciągu ostatniego pół roku na Pomorzu doszło do trzech pożarów turbin wiatrowych. Najświeższy przypadek miał miejsce w miejscowości Ługowina, gdzie na farmie wiatrowej PGE Resko I zapaliła się jedna z siedmiu turbin. Ogień objął gondolę znajdującą się na wysokości około 100 metrów. Podobne problemy wystąpiły w kwietniu w Słubicach oraz w październiku ubiegłego roku, gdy w Strachominie spłonęła 140-metrowa turbina.
• Chłądowo, Pągowo, Lubkowice: W ubiegłym roku na terenie Polski spłonęły trzy turbiny wiatrowe w miejscowościach Chłądowo i Pągowo (województwo wielkopolskie) oraz Lubkowice (województwo zachodniopomorskie).

Wyzwania dla Służb Ratowniczych

Pożary turbin wiatrowych to zdarzenia stanowiące ogromne wyzwanie dla strażaków ze względu na specyfikę konstrukcji oraz lokalizację elektrowni wiatrowych.

Trudności w Gaszeniu

Wysokość turbiny uniemożliwia użycie standardowego sprzętu gaśniczego, dlatego zadaniem straży pożarnej jest na ogół tylko wyznaczenie strefy bezpiecznej i niedopuszczenie do przebywania w niej ludzi, ewentualnie gaszenie pożarów wtórnych wzniecanych na ziemi. Straż pożarna mogła jedynie wyznaczyć strefę bezpieczeństwa o promieniu 300 metrów i czekać, aż płomienie same opadną. Nawet gdyby istniały możliwości techniczne podania środków gaśniczych na tak duże wysokości, to ze względu na bezpieczeństwo ratowników byłoby to możliwe dopiero po odłączeniu dopływu energii elektrycznej, co wymaga czasu, wiedzy i umiejętności.

Lokalizacja i Dostępność

Turbiny wiatrowe często znajdują się w oddalonych, trudno dostępnych lokalizacjach, co znacznie wydłuża czas dotarcia pierwszych zastępów na miejsce zdarzenia. Na niekorzyść działa również brak widocznego z daleka oznakowania turbin oraz skomplikowany system wewnętrznych dróg dojazdowych. Pożary są już najczęściej w fazie rozgorzenia, gdy docierają pierwsze zastępy gaśnicze.

Procedury Bezpieczeństwa

Aby skutecznie i bezpiecznie prowadzić działania ratownicze, należy koniecznie zatrzymać turbinę i odłączyć dopływ energii elektrycznej. Do awaryjnego zatrzymania turbiny służą wyłączniki bezpieczeństwa (zbijaki koloru czerwonego), zlokalizowane w różnych miejscach elektrowni. Zatrzymanie wirnika w trybie awaryjnym powoduje ustawienie kąta nachylenia łopat w pozycji neutralnej oraz zadziałanie systemów hamowania. Całkowite unieruchomienie jest możliwe poprzez tzw. pinowanie, czyli mechaniczne zablokowanie wirnika za pomocą trzpieni, co mogą wykonać jedynie przeszkoleni pracownicy techniczni. Należy pamiętać, że użycie wyłączników bezpieczeństwa wiąże się z wyzwoleniem ogromnej energii, powodującej odchylenie wieży nawet do dwóch metrów od pionu.

Odłączenie dopływu energii elektrycznej jest znacznie bardziej skomplikowane. Zatrzymanie pracującej turbiny nie oznacza odcięcia zasilania. Jeśli transformator znajduje się na zewnątrz turbiny, wewnątrz płynie prąd o napięciu 690 V i odcięcie go wymaga wciśnięcia odpowiedniego przycisku. Jeśli transformator znajduje się wewnątrz turbiny, oprócz napięcia 690 V płynie również średnie napięcie 15-30 kV, które ze względu na przepisy bezpieczeństwa może wyłączyć tylko pracownik.

Inne Zagrożenia

Po dotarciu na miejsce zdarzenia należy zwrócić szczególną uwagę na sposób ustawienia pojazdów pożarniczych. Istnieje niebezpieczeństwo oderwania się uszkodzonych elementów turbiny, które mogą spowodować rozprzestrzenienie się pożaru wokół wieży. Kolejnym niebezpieczeństwem, występującym w okresie jesienno-zimowym i zimowo-wiosennym, jest oblodzenie konstrukcji elektrowni wiatrowych. Elementy lodu, śniegu lub innych osadów, odseparowując się od łopaty (wierzchołek może osiągnąć prędkość nawet do 300 km/h), mogą zostać odrzucone na znaczną odległość.

Zapobieganie Pożarom i Zwiększanie Bezpieczeństwa

Istnieją sposoby na ograniczenie ryzyka pożarów w turbinach wiatrowych oraz zwiększenie bezpieczeństwa w przypadku ich wystąpienia. W 2008 roku zostały opublikowane wytyczne VdS 3523, odnoszące się do ochrony przeciwpożarowej turbin wiatrowych, które w znaczący sposób podniosły poziom bezpieczeństwa nowobudowanych obiektów.

• Rygorystyczne procedury konserwacyjne: Regularne smarowanie i przeglądy przekładni oraz łożysk w gondoli pomagają zapobiegać przegrzewaniu się.
• Monitorowanie instalacji elektrycznych: Regularne badania termograficzne i testy pozwalają wykryć gorące punkty lub usterki okablowania.
• Konserwacja systemów ochrony odgromowej: Po burzach należy sprawdzać przewody, odprowadzenia i systemy uziemienia.
• Automatyczne systemy wykrywania i gaszenia pożarów: Stosowanie systemów gaśniczych wewnątrz gondoli, które mogłyby tłumić ogień zaraz po jego wykryciu.
• Jasne plany awaryjne: Należy udokumentować trasy ewakuacyjne, punkty zbiórki i procedury komunikacyjne.
• Szkolenia GWO Fire Awareness: Moduł szkoleniowy Global Wind Organisation (GWO) dotyczący świadomości zagrożeń pożarowych dla pracowników branży energetyki wiatrowej. Kurs ten przedstawia przyczyny i zagrożenia związane z pożarami, uczy prawidłowego postępowania w sytuacjach awaryjnych, stosowania środków gaśniczych i realizacji planów awaryjnych. Obejmuje powstawanie pożaru, prawidłowe użycie gaśnic i koców gaśniczych, wykrywanie dymu, procedury ewakuacyjne i bezpieczeństwo osobiste.
• Kultura bezpieczeństwa: Organizacje muszą kultywować kulturę, w której bezpieczeństwo jest obowiązkiem każdego. Należy zachęcać do otwartej komunikacji na temat zagrożeń, organizować regularne ćwiczenia i włączać bezpieczeństwo przeciwpożarowe do codziennych rozmów dotyczących bezpieczeństwa pracy.

Budowa Elektrowni Wiatrowej a Działania Ratownicze

Elektrownia wiatrowa to budowla, która wraz z niezbędnymi urządzeniami technicznymi stanowi urządzenie prądotwórcze przetwarzające energię mechaniczną wiatru na energię elektryczną. Jej konstrukcja ma kluczowe znaczenie dla możliwości prowadzenia działań ratowniczych.

Główne Elementy Konstrukcji

• Fundament: Betonowy fundament w kształcie koła lub ośmioboku o promieniu około 20 m, wkopany na głębokość kilku metrów.
• Wieża: Najczęściej stalowa konstrukcja stożkowa, o przekroju koła i średnicy podstawy około 4-6 m, malejącej w kierunku wierzchołka.
• Gondola: Element, w którym istnieje największe ryzyko utraty życia i zdrowia, zawierający większość urządzeń niezbędnych do produkcji energii elektrycznej. Na szczycie wieży znajduje się silnik umożliwiający obrót gondoli o 360 stopni.
• Wirnik: Najważniejsza część elektrowni wiatrowej, składająca się z łopat, w której dokonuje się zamiana energii wiatru w energię mechaniczną. Wirnik obraca się najczęściej z prędkością 15-20 obr./min. W piaście wirnika umieszczony jest serwomechanizm pozwalający na ustawienie kąta nachylenia łopat.
• Generator: Osadzony na wale, poprzez który napędzany jest generator. Typowy generator asynchroniczny wytwarza energię elektryczną przy prędkości przekraczającej 1500 obr./min. Zwiększenie prędkości obrotowej uzyskuje się poprzez zastosowanie skrzyni przekładniowej.
• Park wiatrowy: Zespół elektrowni wiatrowych należących do jednego podmiotu gospodarczego, połączonych i współpracujących ze sobą, stanowiących wraz z niezbędnymi urządzeniami technicznymi całościowy kompleks służący do produkcji energii. W jego skład wchodzą elektrownie wiatrowe, system dróg łączących poszczególne turbiny oraz infrastruktura przyłączeniowa (kable energetyczne, główny punkt zasilania - GPZ).

Ewakuacja i Ratownictwo Wysokościowe

W przypadku incydentów (poza pożarami), możliwości działań ratowniczych są większe, ale nadal stanowią wyzwanie. Budowa i charakterystyka elektrowni wiatrowych szczególnie predysponuje do wykonywania takich zadań ratowników wysokościowych, posiadających odpowiednie umiejętności i wyposażenie.

Systemy Komunikacyjne w Wieży

Wieże elektrowni wiatrowych wyposażone są w dwa systemy komunikacyjne umożliwiające dotarcie do gondoli:

1. System drabinowy: Wykorzystuje do asekuracji urządzenia samozaciskowe ze sztywną prowadnicą (suwak przesuwający się po profilu lub linie stalowej, wyposażony w amortyzator). W razie braku takich urządzeń, do asekuracji podczas poruszania się po drabinie można wykorzystać lonżę asekuracyjną z karabinkami.
2. Podest ruchomy: Zaliczany do urządzeń bliskiego zasięgu, jest to rodzaj dźwigu osobowego poruszającego się po linach stalowych lub prowadnicach drabin, umożliwiający transport dwóch osób wewnątrz wieży.

Możliwości Ewakuacji z Gondoli

W razie wystąpienia niebezpieczeństwa w gondoli pracownicy mają do wyboru kilka możliwości ewakuacji:

• Ucieczka do wieży, a następnie zejście po drabinie.
• W przypadku silnego zadymienia w wieży, opuszczenie gondoli przez luk ewakuacyjny z wykorzystaniem urządzeń ratowniczych (umożliwiających jednoczesne opuszczenie dwóch osób ze stałą prędkością 0,8-0,9 m/s).
• Zjazd z wykorzystaniem urządzenia ewakuacyjnego bezpośrednio z wnętrza wirnika (możliwe w niektórych elektrowniach).
• Ewakuacja z dachu gondoli.

Wyzwania Ratownictwa Wysokościowego

Działania ratownicze mogą być prowadzone zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz turbiny wiatrowej. Ewakuacja technikami wysokościowymi wewnątrz wieży jest możliwa wzdłuż drabiny lub w przestrzeni poruszania się podestów ruchomych. Dużym utrudnieniem w opuszczeniu poszkodowanego w koszu ratowniczym są podesty stałe, które dzielą wieże na poszczególne segmenty. Ze względu na bardzo wąskie przejścia pokonanie ich wymaga za każdym razem pionowania noszy.

Na bezpieczeństwo ratowników i poszkodowanych ogromny wpływ mają warunki atmosferyczne. Producenci elektrowni wiatrowych zabraniają pracownikom przebywania wewnątrz turbiny, gdy prędkość wiatru przekracza 10-15 m/s. Prowadzenie ewakuacji w takich warunkach grozi pojawieniem się zjawiska wahadła - poszkodowany uderza wówczas o wieżę lub okręca się wokół niej.

Współpraca Służb

Szybkie i skuteczne podjęcie działań ratowniczych w razie wystąpienia zagrożeń na elektrowniach wiatrowych możliwe będzie tylko przy ścisłej współpracy właściciela parku wiatrowego z podmiotami krajowego systemu ratowniczo-gaśniczego. Współpraca ta powinna obejmować wymianę informacji w zakresie charakterystyki obiektów, potencjalnych zagrożeń, dróg dojazdowych czy sposobów powiadamiania, w wyniku których możliwe będzie opracowanie procedur ratowniczych.

tags: #kolo #pozar #elektrowni #wiatrowej