Почему молнии так часто бьют по ветрякам?

Вместе с бумом ветровой генерации последнее десятилетие принесло и новые проблемы, с ней связанные. Так, выяснилось, что частота попадания молний в ветряк выше той, что характерна, скажем, для обычных зданий такой же высоты. Отчего вдруг и как с этим бороться?

Жоан Монтанья (Joan Montanyà) из Политехнического университета Каталонии в Барселоне (Испания) и его сотрудники решили изучить сей загадочный вопрос при помощи группы радиоприёмников, размещённых на равных расстояниях друг от друга сразу в нескольких испанских ветропарках. Это позволило составить трёхмерную карту радиопомех, вызываемых атмосферным электричеством.


Выяснилось, что между ветряками возникают периодические низкоинтенсвные разряды, которые достигали пика, когда лопасти турбины проходили через верхнюю точку своего пути.

Было выявлено и сравнительно редкое событие: разряд от земли к облаку и обратно во время одной из гроз. Обычно подобные разряды реализуются так: положительный ступенчатый лидер молнии движется вверх, пока не достигает области отрицательного заряда в облаке; после достижения этой точки идёт обратный разряд (основной). Однако наблюдения показали противоположную картину: отрицательный заряд от ветротурбины поднялся вверх примерно на 5 км, где встретился с областью положительного заряда. В теории такая ситуация очень опасна для наземного объекта, однако в облаках в тот день шла своя «борьба» областей с положительным и отрицательным зарядом, отчего обратный разряд (главный) ударил с сильным отклонением в 20–25 км от ветроустановки.

Ещё более интересной выглядит другая ситуация: однажды удалось заметить, как лидеры поднимаются вверх от трёх турбин сразу, хотя получателем обратного разряда стала только одна из них. В теории это означает, что турбины не были изолированы друг от друга электрически в надлежащей степени:



Что навлекает на ветряки такие неприятности? А вы вспомните простой опыт: если вы потрёте стеклянную/эбонитовую палочку тряпкой, то получите на ней электрический заряд. Лопасти ветряков — диэлектрик. Значит, они также не могут свободно рассеивать скопившийся на них заряд, а ведь благодаря своим размерам лопасти испытывают довольно приличное трение о воздух, капли дождя или снега. Словом, когда над ними появляются заряженные облака, подъём лидеров молний от ветротурбин вверх и обратный спуск основного разряда неудивительны.

Более того, обычно предмет с электрическим зарядом окружён слоем ионизированного воздуха, своего рода короной. Она выступает как буфер, гасящий последствия накопления заряда. Однако движение концов лопастей ветряков часто столь стремительно, что они значительно опережают ионизированный воздух вокруг себя и попадают в менее ионизированные области, где разряд с их поверхности (вверх, к облакам) более вероятен.

Что можно рекомендовать здесь и сейчас? — Останавливать или хотя бы притормаживать лопасти турбин во время наиболее сильных гроз, снижая риск их повреждения молниями. Впрочем, очевидно, что это решение не панацея; возможно, есть какие-то другие шаги, способные переломить ситуацию без искусственных приостановок турбин, — хотя бы банальное антистатическое напыление на лопастях. Но сейчас важно уже то, что на проблему наконец-то обратили внимание. — а отсюда и до её решения не так далеко.

Отчёт об исследовании опубликован в Journal of Geophysical Research.

Подготовлено по материалам Ars Technica.