Η ενσωμάτωση ανελκυστήρων στις ανεμογεννήτριες αποτελεί πλέον τεχνική αναγκαιότητα και επιβάλλεται από τις αυξημένες απαιτήσεις λειτουργίας, ασφάλειας και συντήρησης.
Άρθρο του κ. Παναγιώτη Χαβελέ*
Η ενσωμάτωση ανελκυστήρων στους πύργους των ανεμογεννητριών δεν αποτελεί πλέον μία πολυτελή ή συμπληρωματική εγκατάσταση, αλλά μια ουσιαστική τεχνολογική ανάγκη. Με την αύξηση του ύψους και της πολυπλοκότητας των σύγχρονων ανεμογεννητριών, τόσο στα χερσαία όσο και στα θαλάσσια αιολικά πάρκα, οι τεχνικοί αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις όσον αφορά την πρόσβαση, την εργονομία και την ασφάλεια. Η χρήση ανελκυστήρα εξασφαλίζει την ταχεία και ασφαλή μεταφορά των τεχνικών και του εξοπλισμού τους στο θάλαμο της ανεμογεννήτριας (wind turbine nacelle), μειώνοντας το χρόνο μετάβασης και την ανθρώπινη καταπόνηση.
Ιστορική εξέλιξη
Στις πρώτες δεκαετίες ανάπτυξης των αιολικών πάρκων, οι ανεμογεννήτριες είχαν περιορισμένο ύψος και απλούστερα ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα, γεγονός που επέτρεπε την ανάβαση των τεχνικών με χρήση σκάλας. Καθώς η ζήτηση για ισχύ αυξήθηκε, οι κατασκευαστές οδηγήθηκαν σε ψηλότερους πύργους με μεγαλύτερες φτερωτές και πιο σύνθετα συστήματα παραγωγής ενέργειας. Η ανάγκη για ταχύτερη και ασφαλέστερη πρόσβαση στο θάλαμο (nacelle) οδήγησε τις εταιρείες στην ανάπτυξη διάφορων τεχνολογιών μετακίνησης καθ’ ύψος.
Υπάρχουν δύο βασικά είδη ανελκυστήρων που χρησιμοποιούνται στους πύργους των ανεμογεννητριών:
- Οι πλήρως περιβαλλόμενοι ανελκυστήρες (τύπου καμπίνας), τους οποίους θα αναλύσουμε.
- Οι απλοί αναβατήρες (climb auto systems) που είναι προσαρμοσμένοι στη σκάλα του πύργου, στους οποίους θα αναφερθούμε συνοπτικά.
Καμπίνες
Οι ανελκυστήρες τύπου καμπίνας που τοποθετούνται εντός των πύργων των ανεμογεννητριών μοιάζουν σε σχεδιασμό με μικρούς ανελκυστήρες οικοδομών, αλλά είναι κατασκευασμένοι ειδικά για τις συνθήκες ενός πύργου.
Διαθέτουν καμπίνα η οποία μπορεί να είναι:
- Μεταλλική, κατασκευασμένη κυρίως από κράματα αλουμινίου και ανοξείδωτο χάλυβα.
- Συνθετική, κυρίως από ενισχυμένο fiberglass, που περιβάλλει πλήρως τον επιβάτη ή τους επιβάτες.
Η χρήση συνθετικών καμπίνων στοχεύει στη μείωση του βάρους και στην αύξηση της ανθεκτικότητας στη διάβρωση.
Οι διαστάσεις της καμπίνας ποικίλλουν, ανάλογα με τις ανάγκες επιθεώρησης / συντήρησης της ανεμογεννήτριας και το μέγεθος του πύργου. Διαθέτουν περιορισμένες διαστάσεις και καθορισμένο μέγιστο ωφέλιμο φορτίο, συνήθως της τάξης των 240 έως και 480 κιλών. Το εν λόγω φορτίο αντιστοιχεί σε δύο έως τέσσερις τεχνικούς, μαζί με τον προσωπικό τους εξοπλισμό και τα εργαλεία που απαιτούνται για τις εργασίες συντήρησης της ανεμογεννήτριας.
Η ταχύτητα λειτουργίας (ανάβασης / κατάβασης) κυμαίνεται μεταξύ 18 και 36 μέτρων ανά λεπτό. Η επιλογή ταχύτητας εξαρτάται από το ύψος του πύργου και την επιθυμητή ταχύτητα πρόσβασης στην κορυφή. Για πύργους που ξεπερνούν τα 100 ή και τα 150 μέτρα, ο χρόνος μεταφοράς πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν πιο σύντομος, εντός πάντα του πλαισίου της ασφαλούς λειτουργίας.
Σύστημα κίνησης
Αναφορικά με το σύστημα κίνησης κυριαρχούν δύο λύσεις:
- Η χρήση οδοντωτής κρεμαγιέρας στηριγμένης στη σκάλα του πύργου (rack and pinion ladder-guided).
- Η χρήση ανυψωτήρα και συρματόσχοινων (traction hoist wire rope-guided).
Το πρώτο σύστημα προσφέρει μεγαλύτερη ανθεκτικότητα σε περιβαλλοντικές καταπονήσεις και δυνατότητα μεταφοράς μεγαλύτερου φορτίου, ενώ το δεύτερο σύστημα είναι ιδανικό για πύργους με περιορισμό χώρου. Ανεξαρτήτως της επιλογής του τύπου του συστήματος, απαιτείται ειδική θωράκιση και προστασία από σκόνη και διαβρωτικούς παράγοντες όπως είναι η υγρασία. Αυτό επιβάλλει τη χρήση ανοξείδωτων ή ειδικά επιστρωμένων υλικών, καθώς και ενισχυμένων ηλεκτρικών κυκλωμάτων, και βαθμό προστασίας IP66 και άνω, για πλήρη προστασία από εισροή νερού και σκόνης, σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο IEC 60529.
Το δεύτερο σύστημα αφορά τους «αναβατήρες σκάλας». Πρόκειται για ηλεκτροκίνητες διατάξεις που κινούνται κατά μήκος της σκάλας του πύργου και στις οποίες ο τεχνικός πατάει πάνω σε ειδική πλατφόρμα και δένεται με ιμάντες ασφαλείας.
Το συγκεκριμένο σύστημα ανεβάζει τον τεχνικό κατακόρυφα, μειώνοντας τον κόπο και το χρόνο ανάβασης, χωρίς να περικλείεται ο τεχνικός σε καμπίνα. Αν και δεν προσφέρει την ίδια προστασία με έναν ανελκυστήρα τύπου καμπίνας, ούτε τη δυνατότητα μετακίνησης μεγάλου φορτίου εργαλείων και υλικών, είναι ένα απλό και οικονομικό στην εγκατάσταση και τη συντήρηση σύστημα, το οποίο αποτελεί αποκλειστική λύση για πύργους με σημαντικό περιορισμό χώρου.
Εργονομία και ασφάλεια τεχνικών
Η εργονομική σχεδίαση της καμπίνας του ανελκυστήρα είναι κρίσιμη. Αν και οι διαστάσεις είναι περιορισμένες, η καμπίνα πρέπει να παρέχει άνεση στον τεχνικό κατά τη διάρκεια της ανόδου ή καθόδου, και να διαθέτει αντιολισθητικό δάπεδο, εργονομικές χειρολαβές και ασφαλή σημεία αγκύρωσης για τον ιμάντα ασφαλείας. Ο φωτισμός της καμπίνας πρέπει να είναι ανάλογος με χαμηλό εξωτερικό φωτισμό, ενώ ο αερισμός πρέπει να είναι επαρκής ακόμα και για παρατεταμένη παραμονή στο εσωτερικό.
Όσον αφορά τα συστήματα ασφαλείας, σε αυτά περιλαμβάνονται τεχνολογίες όπως πέδηση έκτακτης ανάγκης, αισθητήρες υπερφόρτωσης, αυτόματα φρένα σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, και χειροκίνητη απελευθέρωση της καμπίνας. Η τελευταία αποτελεί έναν κρίσιμο μηχανισμό ασφαλείας, ο οποίος επιτρέπει στον τεχνικό να κατεβάσει χειροκίνητα την καμπίνα σε περίπτωση βλάβης του συστήματος ανύψωσης ή διακοπής ρεύματος. Η απελευθέρωση μπορεί να γίνει μέσω μοχλού ή μανιβέλας που απενεργοποιεί το φρένο και επιτρέπει την ελεγχόμενη καθοδική πορεία της καμπίνας, εξασφαλίζοντας την ασφαλή κάθοδο του τεχνικού. Σε πολλές περιπτώσεις προβλέπεται και εφεδρική τροφοδοσία με μπαταρίες ή γεννήτρια.
Η ασφάλεια των τεχνικών ενισχύεται περαιτέρω με την υποχρεωτική χρήση εξοπλισμού ατομικής προστασίας, με ειδική εκπαίδευση για την κίνηση εντός των πύργων και την ασφαλή χρήση του ανελκυστήρα, καθώς και με την εγκατάσταση συστημάτων επικοινωνίας έκτακτης ανάγκης.
Η παρουσία ανελκυστήρα αποτρέπει την πολύωρη ανάβασης μέσω σκάλας, η οποία ανάβαση προκαλεί κόπωση, αυξάνει τον κίνδυνο ορθοπεδικών τραυματισμών και μειώνει την απόδοση του τεχνικού προσωπικού, ειδικά όταν απαιτείται συνεχές ανεβοκατέβασμα1.
Χερσαίες και θαλάσσιες εγκαταστάσεις
Η ανάγκη για χρήση ανελκυστήρα διαφοροποιείται ανάλογα με το είδος της εγκατάστασης. Στις χερσαίες ανεμογεννήτριες, η παρουσία ανελκυστήρα εξαρτάται κυρίως από το ύψος του πύργου και τον τρόπο με τον οποίο η εταιρεία οργανώνει, λειτουργεί και διαχειρίζεται τις ανεμογεννήτριες και το προσωπικό της.
Μια σχετικά μικρή εταιρεία μπορεί να επιλέξει την μέθοδο «climb auto system» για λόγους κόστους, ειδικά σε παλαιότερες εγκαταστάσεις. Αντίθετα, στις θαλάσσιες (offshore) ανεμογεννήτριες είναι πρακτικά υποχρεωτική η ύπαρξη ανελκυστήρα, καθώς πρόκειται για εξαιρετικά υψηλούς πύργους και δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες.
Εκπαίδευση τεχνικών
Η σωστή εκπαίδευση των τεχνικών αποτελεί προϋπόθεση για την εύρυθμη λειτουργία των ανελκυστήρων στις ανεμογεννήτριες. Η Σχολή Ανώτερης Επαγγελματικής Κατάρτισης (ΣΑΕΚ) Αιγάλεω συμμετέχει ενεργά στο ευρωπαϊκό έργο SHOREWINNER (https://shorewinner.eu), το οποίο στοχεύει στην ανάπτυξη εκπαιδευτικού υλικού και προγραμμάτων κατάρτισης για την υποστήριξη της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας.
Στο πλαίσιο του SHOREWINNER, η ΣΑΕΚ Αιγάλεω αναπτύσσει ειδικό εκπαιδευτικό υλικό που θα περιλαμβάνει τη χρήση ανελκυστήρων σε υπεράκτιες ανεμογεννήτριες. Αξίζει να σημειωθεί ότι η ειδικότητα του «Τεχνικού Ανελκυστήρων» παρέχεται μόνο στη ΣΑΕΚ Αιγάλεω και σε καμιά άλλη ΣΑΕΚ της Αττικής, καθιστώντας την εν λόγω ΣΑΕΚ πρωτοπόρο στην τεχνική κατάρτιση, τόσο για τεχνικούς ανελκυστήρων όσο και για τεχνικούς συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ).
Προκλήσεις
Η χρήση των ανελκυστήρων σε ανεμογεννήτριες αντιμετωπίζει προκλήσεις, όπως είναι το αρχικό κόστος εγκατάστασης και τα συνεχή έξοδα συντήρησης, που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στον αρχικό σχεδιασμό. Οι ανελκυστήρες υπόκεινται σε αυστηρές κανονιστικές απαιτήσεις, καθορισμένες επιθεωρήσεις, τεχνικό έλεγχο και πιστοποιήσεις, τόσο από κρατικούς φορείς όσο και από τις ίδιες τις εταιρείες λειτουργίας.
Στους κρατικούς φορείς περιλαμβάνονται υπηρεσίες όπως η Επιθεώρηση Εργασίας ή ανεξάρτητοι οργανισμοί πιστοποίησης, οι οποίοι εφαρμόζουν ευρωπαϊκά πρότυπα ασφάλειας. Παράλληλα, οι ίδιες οι εταιρείες που διαχειρίζονται τα αιολικά πάρκα εφαρμόζουν επιπλέον εσωτερικούς ελέγχους, πολιτικές προληπτικής συντήρησης και εξειδικευμένα πρωτόκολλα ασφάλειας, μέσω του κατάλληλα εκπαιδευμένων τεχνικών, ώστε να εξασφαλίζεται η απρόσκοπτη λειτουργία των ανελκυστήρων και η προστασία του προσωπικού.
Οι ανελκυστήρες του μέλλοντος
Οι μελλοντικές προοπτικές στους ανελκυστήρες ανεμογεννητριών αφορούν την ενσωμάτωση συστημάτων IoT (Internet of Things) και τεχνολογιών όπως είναι:
- Αισθητήρες που μετρούν θερμοκρασία, δονήσεις, υγρασία και φθορά εξαρτημάτων.
- Συστήματα καταγραφής λειτουργίας (π.χ. στοιχείων για ώρες λειτουργίας, ταχύτητα και φορτίο).
Ακόμη, προβλέπεται να χρησιμοποιηθούν στους ανελκυστήρες ανεμογεννητριών:
- Αλγόριθμοι αυτοδιάγνωσης, που εντοπίζουν π.χ. βλάβες ή φθορά πριν συμβεί μία κρίσιμη αστοχία.
- Απομακρυσμένη πρόσβαση μέσω cloud και τηλεμετρία σε πραγματικό χρόνο, ώστε ο τεχνικός να βλέπει από το κινητό ή τον υπολογιστή την κατάσταση του ανελκυστήρα, πριν καν φτάσει στο πεδίο.
Συμπεράσματα
Οι ανελκυστήρες αποτελούν πλέον κρίσιμο στοιχείο του τεχνικού σχεδιασμού και της καθημερινής λειτουργίας των αιολικών πάρκων. Η τεχνολογική τους εξέλιξη συνδέεται στενά με τις απαιτήσεις της πράσινης μετάβασης και με την ανάγκη λειτουργικής αξιοπιστίας των συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η σύμπραξη μηχανολόγων μηχανικών, τεχνικών, κατασκευαστών και ερευνητών είναι απαραίτητη για να σχεδιαστούν ανελκυστήρες πιο ελαφροί, πιο «έξυπνοι» τεχνολογικά, πιο ανθεκτικοί και πλήρως ενσωματωμένοι στο ψηφιακό οικοσύστημα της βιομηχανίας της ενέργειας.
- Barron, Peter James, et al. “The physiological effect of a ‘climb assist’ device on vertical ladder climbing.” Ergonomics 60.7 (2017): 1008-1013.
*Ο κ. Παναγιώτης Χαβελές είναι μηχανολόγος μηχανικός, αεροναυπηγός και εκπαιδευτής στηΣχολή Ανώτερης Επαγγελματικής Κατάρτισης Αιγάλεω.
