
Z historických větrných mlýnů bude proudit zelená elektřina
20.12.2023Před 3 000 lety poháněly vodní kola, v budoucnu budou vyrábět zelenou elektřinu: tradiční plachtové …
Datum 29.08.2026
Foto: Keshav Rajasekar / Unsplash
Blesky jsou pro větrné elektrárny jedním z největších přírodních rizik. Zvlášť nebezpečné mohou být v zimě, kdy se jejich výskyt v blízkosti větrných turbín výrazně liší od letních bouřek. Nová studie přináší důkazy, že ve střední Evropě se v chladné části roku opakuje specifický typ elektrických výbojů, který je nápadně spojen právě s větrnými elektrárnami. Významnou roli při jeho odhalení přitom sehráli čeští amatérští pozorovatelé i vědci.
Neobvyklých zimních blesků si mezi lety 2018 a 2019 všimli členové Czech Thunderstorm Research Association (Lovci bouřek) v západních Čechách a východním Německu. Pozorování naznačovala, že blesky se během některých zimních epizod objevují v nezvykle těsné blízkosti větrných elektráren. Právě tato amatérská pozorování následně vedla k systematickému vědeckému výzkumu.
Vědci využili data z komunitní sítě Blitzortung za roky 2021 až 2024 a porovnali je s polohou větrných turbín. Studovaná oblast o poloměru 60 kilometrů kolem měřicího místa zahrnovala 369 větrných elektráren a 47 dalších vysokých staveb. Ukázalo se, že zimní bleskové výboje se k turbínám skutečně shlukují.
Mimořádně výrazný byl například případ ze 24. listopadu 2023 během sněžení. Z celkem 236 zaznamenaných výbojů se jich 94,5 procenta nacházelo do 1,4 kilometru od některé větrné turbíny. V této vzdálenosti se přitom nenacházel jediný výboj v blízkosti jiné vysoké stavby. Hranice 1,4 kilometru odpovídá odhadované přesnosti lokalizace sítě Blitzortung.
Vědci tento opakující se jev označili jako Seasonal Wind Turbine-Associated Lightning (SWAL), tedy sezónní blesky spojené s větrnými turbínami. Objevují se především od listopadu do března.
Česká stopa ale nekončí u prvních pozorování. Pro detailní analýzu dvou případů z 1. února a 24. listopadu 2023 vědci využili také data Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ). Konkrétně šlo o radarová měření z dopplerovského polarizačního radaru na Praze v Brdech a meteorologická data ze stanic v Chebu a Karlových Varech.
Radar umožnil sledovat strukturu srážkových pásem a určit, co se v atmosféře dělo v okamžiku, kdy došlo k výboji v blízkosti turbíny. V obou podrobně analyzovaných případech se výboj objevil v okamžiku, kdy přes větrnou elektrárnu procházela oblast s radarovou odrazivostí 35 až 40 dBZ.
Významnou roli sehrálo také měření elektrického pole. Přístroj umístěný ve studované oblasti zaznamenal při průchodu příslušného srážkového pásma silně záporné elektrické pole. Zajímavé je, že zimní bouřkové situace mohou vytvářet u země dokonce výraznější elektrická pole než běžné letní bouřky. Důvodem je mimo jiné nízká základna oblačnosti, takže hlavní záporně nabitá oblast mraku je mnohem blíže povrchu.
Další analýza radarových dat ukázala přítomnost graupelu, tedy krupkových částic, v oblasti mezi hladinou tání a teplotou kolem −10 °C. Právě zde mohou probíhat procesy vedoucí k oddělování elektrického náboje v oblaku.
Vědci zatím nemají definitivní odpověď. Nabízejí však dvě možná vysvětlení. Rotující listy turbín mohou být vystaveny silnějšímu elektrickému poli než statické objekty podobné výšky. Současně může docházet k jejich elektrostatickému nabíjení při srážkách s vodními kapkami, sněhem či ledovými částicemi.
Výsledkem může být situace, kdy turbína vytvoří vhodné podmínky pro vznik nebo zachycení výboje, který by jinak nevznikl, případně by se odehrál jinde. Výzkum zároveň ukázal zajímavý rozdíl oproti zimním bleskům známým například z Japonska. Ty jsou často pozitivní nebo bipolární a souvisejí s jiným uspořádáním elektrického náboje v bouřkovém oblaku. Ve střední Evropě byly ve sledovaných případech výboje opakovaně záporné.
Autoři však zdůrazňují, že mechanismus zatím není definitivně prokázán. Přímá měření elektrického pole v bezprostřední blízkosti turbín chybějí a samotná konstrukce větrné elektrárny může elektrické pole výrazně deformovat.
Česká pozorování tak paradoxně pomohla otevřít otázku, která může mít význam nejen pro fyziku blesků, ale také pro provoz větrných elektráren. Pokud se potvrdí, že turbíny za určitých zimních podmínek skutečně podporují vznik výbojů, může to být důležité pro jejich ochranu, údržbu i návrh budoucích větrných parků. Výzkumníci proto volají po dalších měřeních přímo v okolí větrných elektráren.
Petr Dvořák
zdroj: Science Direct