Popis zvláštních zimních blesků může přispět k prodloužení životnosti větrných elektráren

Lopatky větrných elektráren „vyrábějí“ za určitých podmínek zimní blesky. Tento dosud nezdokumentovaný typ výbojů popsal tým vědců vedený Martinem Kákonou z Ústavu jaderné fyziky Akademie věd ČR. Objev může přispět k lepšímu pochopení mechanismu vzniku blesků i k účinnější ochraně větrných elektráren před poškozením.

Za specifických zimních meteorologických podmínek mohou hrát větrné elektrárny významnou roli při vzniku dosud nepopsaného typu blesků.

„Vznik blesků je i přes téměř tři století výzkumu stále jednou z nevyřešených otázek atmosférické fyziky. Nově popsaný jev nabízí unikátní ‚přírodní laboratoř‘, kde můžeme blesky zkoumat. Studium těchto hraničních podmínek může pomoci pochopit mechanismus vzniku blesků obecně, nejen u větrných elektráren,“ říká hlavní autor studie Martin Kákona z Ústavu jaderné fyziky AV ČR. Na výzkumu spolupracoval s odborníky z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR a amatérskými pozorovateli ze sdružení Czech Thunderstorm Research Association.

Lepší porozumění tomuto jevu může pomoci zpřesnit hodnocení rizik zásahu bleskem a přispět k vývoji účinnější ochrany větrných elektráren. Výsledky práce vědců i amatérů publikoval významný mezinárodní časopis Atmospheric Research.

Nový typ zimních blesků

K objevu zásadně přispěl dlouhodobý výzkum ionizujícího záření vznikajícího v bouřkových oblacích. Na neobvyklé zimní blesky v okolí větrných parků upozornili již v letech 2018–2019 amatérští pozorovatelé ze sdružení Czech Thunderstorm Research Association. Jev bylo možné systematicky analyzovat od roku 2021 teprve díky dostupnosti dat z detekční sítě Blitzortung.

Vědci následně vyhodnotili čtyři roky měření z let 2021–2024 a tato data doplnili záznamy ze sítě ENTLN, radarovými snímky Českého hydrometeorologického ústavu a měřeními elektrického pole. Identifikovali tak opakující se jev, který označili jako SWAL (Seasonal Wind Turbine-Associated Lightning – sezónní blesky spojené s větrnými elektrárnami). Podle autorů jde o první systematický popis tohoto typu blesků ve vědecké literatuře.

SWAL blesky mají několik společných charakteristik: vznikají téměř výhradně v bezprostřední blízkosti větrných elektráren, mají zápornou polaritu a objevují se při zimních situacích s teplotami těsně nad bodem mrazu během přechodu oblaků se silným záporným elektrickým nábojem.

Data pro výzkum kromě jiného poskytl Ústav fyziky atmosféry AV ČR. Vědci z ústavu zároveň prováděli analýzu meteorologických podmínek, při kterých vznikaly elektrické výboje. „Analyzovali jsme charakter oblačnosti, vertikální rozsah a teplotu. Dále jsme určovali typ hydrometeorů v různých částech oblaku,“ upřesnil Zbyněk Sokol z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR zabývající se modelováním elektrického pole v oblačnosti.

Přínos pro vědu i energetiku

Lepší pochopení mechanismu vzniku těchto zimních blesků může v budoucnu přispět k účinnější ochraně větrných elektráren před poškozením způsobeným zásahy blesku.

„Původně šlo o základní výzkum, který ale může mít nečekaně rozsáhlé praktické důsledky. Dřívější práce totiž ukazují, že během přibližně dvacetileté životnosti větrné turbíny dochází v průměru ke dvěma až třem poškozením způsobeným zásahem blesku,“ doplňuje Ondřej Ploc, spoluautor studie a hlavní řešitel projektu CRREAT, v jehož rámci byl výzkum realizován.

Odkaz na článek: sciencedirect.com/.../S0169809526004266

Ilustrační animace (zimní vánice, která produkuje pouze blesky typu SWAL): video (mmc3.mp4)

Ilustrační animace (předpokládaný mechanismus vzniku SWAL blesku): video (mmc4.mp4) 

Podpora

Výzkum podpořily projekty Cosmic Rays and Radiation Events in the Atmosphere (CRREAT) (OP VVV/OP RDE, CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000481) a OP JAK „Přírodní a antropogenní georizika" (CZ.02.01.01/00/22_008/0004605). Hlavní autor M. Kákona byl podpořen Fulbright–Masarykovým stipendiem, v jehož rámci na projektu spolupracoval i s Lawrence Berkeley National Laboratory v USA.

Na fotografiích níže můžete vidět poškozené lopatky rotoru (zdroj: WINDENERGIE s.r.o.). Na poslední fotografii je Martin Kákona z ÚJF.

Přečtěte si také

• ÚJF AV ČR a korejský KINS posilují spolupráci v oblasti kosmického záření a radiační ochrany v letectví
• Primátorka Brna navštívila Laboratoř Mikrotronu
• Zatmění Slunce a jeho vliv na kosmické záření
• 3D skenování pomůže vybrat vejce pro let na ISS
• Unikátní metoda CRL ÚJF otevírá nové možnosti datování pravěkých skalních kreseb
• ÚJF spolupořádá dvě významné mezinárodní konference
• Vědci z ÚJF ověřovali nový neutronový detektor pro výzkum materiálů v ESS
• Experiment Laboratoře neutronové fyziky pomáhá odhalit, jak vodík ovlivňuje vlastnosti kovů
• Studentka Dalibora Skoupila z OTF uspěla na studentské konferenci
• ÚJF se představil na Veletrhu vědy a VědaFestu