Az elmúlt években mindannyian szemtanúi voltunk (vagyunk) az egyre szaporodó szélfarmoknak. Magyarországon az első, elektromos áramot termelő szélkerék a Duna menti Kulcs községben indult el, néhányszor 100 kW teljesítménnyel (ma már nem ritkák a megawatt tartományban működők sem).
A kulcsi „erőmű” még csak egyedül állt (és áll ma is) a környéken, viszont találunk már az ország területén is hatalmas szélparkokat: elég csak elindulni Bécs felé autóval. A szélparkok jellemzője, hogy nagy területen, egy jól meghatározható „mátrix” eloszlás szerint sok tucat hatalmas szélturbina működik. A turbinák föld alatti kábellel vannak összekötve egymással és a nagy energiaelosztó hálózatokkal, így táplálják energiájukat a földi hálózatba.
A szélturbinák ugyan hasznosak, mégsem könnyű engedélyeztetni őket, hiszen ki örül egy dimbes-dombos tájon a hirtelen elszaporodó magas és forgó objektumoknak. Ezért van az, hogy sok országban a tengerbe telepítik ezeket, a partoktól olyan messze, hogy a Föld görbülete miatt már ne látsszanak ki a horizont alól. Ezen a téren Dánia, az Egyesült Államok és Norvégia járnak az élen.
Hasznosságuk mellett a szélturbinák azonban újfajta zavarforrásként jelennek meg a nagy hatótávolságú légiirányítási és időjárásradarok számára. Ez elsőre csak kis problémának látszik, de sok országban komoly szélparkberuházásokat fékeztek le, és várhatóan még fognak lefékezni a katonai és a polgári légi irányítás őrzői, valamint az időjárásradarok gazdái. Innentől kezdve pedig már komoly anyagi kiesést okozhatnak a meghiúsult szélparkberuházások, ezért a kérdéssel komoly erők kezdtek foglalkozni.
A szélparkok turbinái nemritkán elérik a 150 méteres magasságot, és a turbinalapátok forgási sebessége jóval meghaladja a szélsebességet; gyakran a 300 km/h-s tartományban mozognak, miközben másodpercenként 20–24 forgást végeznek. A közel- és távolkörzet radarjai nemritkán a szélfarmokhoz közel helyezkednek el, így azok hatása a radarképre sokszor elkerülhetetlen. A hatás változó. A leggyakoribb a passzív radarkép megzavarása, kitakarása vagy értékelhetetlensége. Gyakorlati tapasztalat, hogy az aktív transzponderrel haladó légi jármű jelét sokkal kevésbé zavarják, viszont az elsődleges jelet sokszor félre lehet értelmezni. Annak ellenére, hogy a szélparkok nem mozognak, a radarképre gyakorolt hatásuk megtévesztő lehet: a repülőgépet a radar esetenként nem látja, illetve úgy tűnik, mintha több gép is érkezne abból az irányból, viszonylag alacsonyan repülve.
A repülésben négyféle radart használnak: útvonal-irányító radarokat (nagy hatótávolsággal), repülőtér-közeli irányítóradarokat, földi mozgást támogató radarokat és precíziós megközelítést szolgáló radarokat. A szélparkok általában azokra a radarokra vannak nagyobb hatással, ahol ezek egymáshoz közel helyezkednek el. A közel szó ebben az esetben akár néhányszor tíz kilométert jelent, de akár 100 km-es távolságban is észlelhető még zavarás.
Az időjárásradarok képén megtévesztő szélnyírást vagy akár helyi hurrikán jelenlétét is lehet látni, s ez egy repülőtér környékén komoly zavart okozhat.
A mai repülésirányító radarok vagy analóg, vagy digitális felépítésűek. Nem szabad kihagynunk a számításból azt a tényt sem, hogy óriási mennyiségű radarról beszélünk egy-egy kontinensen, ezért azok azonnali cseréje vagy „upgrade”-je szinte lehetetlen. Olyan modellezési és engedélyezési megoldást kell találni a szélfarmok radarokkal való kapcsolatára, amivel elkerülhetjük a teljes és azonnali radarcserét. A mai modern digitális radarok viszont akár 100 km-es távolságból is láthatják a szélparkokat, ezért az országhatárokon átnyúló (mondjuk páneurópai) szabályozás elkerülhetetlen.
Az analóg radarok a visszavert jel erőssége és más paraméterei alapján jelenítik meg a képet. Ebben az esetben a kezelő tapasztalatán és tudásán múlik, hogy mit és hogyan értékel.
A digitális radarok szoftverét emberek írják, viszont a képernyőn megjelenített kép már sokkal egyértelműbb, mint az analóg radar esetén. Ilyenkor a digitális radar működéséhez már fel lehet használni egy-egy ismert szélpark digitális „kontúrját”, és a megjelenített képből ki lehet „vonni” a szélpark ismert jellemzőit. Ehhez sok modellezésre és gyakorlati vizsgálatra van szükség, utána viszont nagy megbízhatósággal el lehet dönteni a képről, hogy igazi vagy téves repülőgépről beszélünk-e. A rossz hír ebben az esetben az, hogy minden egyes radarberendezést és annak közelében elhelyezett szélparkot külön-külön kell vizsgálni, hiszen általános modellezésről ugyan beszélhetünk, de a dombok és a parkok mások és mások.
A fentiek során a radaron elvégezhető módosításokról beszéltünk, de komolyan szóba jöhet a szélparkok módosítása is. Az egyik tárgyalt megoldás, hogy ha valós idejű telemetria állna a radarok rendelkezésére a közelben működő szélparkokról, akkor annak információtartalmát fel lehet használni a visszavert jelek értékelésekor. Ilyen például a forgás sebessége, a széllapátok iránya vagy az éppen működő turbinák pontos száma. Ennek pluszköltségét jól lehet modellezni, és máris kijön, hogy egy ilyen beruházás mennyivel drágítja a megtermelt energiát. Azután pedig feltehetjük a soha nem egyszerű kérdést, hogy ki fizesse a megoldást.
Mivel a szélparkok átlagos magassága és ezzel a teljesítményük folyamatosan nő, egy másik megoldás a radarprofil csökkentése. Valahogy úgy lehet ezt elképzelni, mintha lopakodóanyagból készítenék a széllapátokat, hogy a visszavert jelek nagysága a lehető legkisebb legyen. Sok kísérlet kimutatta, hogy a modern, nagy teljesítményű szénszálas rotorlapátok ilyen irányú módosítása nagyon költséges, és erős eső idején alig nyújt megoldást.
A modern radarok az úgynevezett Doppler-elv alapján különböztetik meg a mozgó célpontokat az állóktól. A Doppler-elv alapja az, hogy a felénk közeledő járműről visszaverődő jel frekvenciája nő, a tőlünk távolodóé csökken. Ilyen jelenség a vonatfütty, amely felénk haladva nő (egyre magasabb hangot hallunk), majd tőlünk távolodva csökken. A rotorlapátok forgása miatt a visszavert radarjelre igaz a dopplerhatás, és akár mozgó járműnek is lehet érzékelni a forgó lapátokról visszaverődő jelet. Ilyen szempontból a generátort tartalmazó „fejből” is származhatnak dopplerjelenséget mutató visszaverődések (forgó dob vagy tárcsa), amennyiben a „naca”, azaz a burkolat a radar számára átlátszó.
Összefoglalva: a szélfarmoknak ma még nem teljesen kiismert hatása van a radarok teljesítményére. Ennek ellensúlyozására van lehetőség, de csak összehangolt tervezési és kivitelezési munkával, amit nyilván meg kell előzzön a megfelelő szabványok elkészítése.
A tervezés érintheti a szélturbina egyéni tervét (torony, fej és széllapátok), a teljes szélfarm felépítését (a mátrix megtervezése, elhelyezkedése, a tornyok száma), valamint a radarberendezések megfelelő szoftveres és hardveres módosítását. Mindebből látszik, hogy csak a teljes „ekoszisztéma” kezelhető egyben, elkerülendő a későbbi költséges beavatkozásokat vagy akár a hibás működésből származó baleseteket.
Fotó: Aeromagazin ARCHIV