R.E.News future Technology-Revolutionising Wind Turbine Protection with Positive Lightning Defence

20/12/24-FR-English-NL-footer

Révolutionner la protection des éoliennes grâce à la défense positive contre la foudre

Image- R.E.News

Alors que la demande en énergie renouvelable explose, l'énergie éolienne est devenue une pierre angulaire de la transition mondiale vers la durabilité. Les parcs éoliens offshore, avec leurs turbines imposantes et leurs conditions de vent optimales, sont au cœur de ce mouvement. Cependant, ces structures massives sont confrontées à un adversaire redoutable : la foudre positive.

Contrairement à la foudre négative plus courante, la foudre positive est beaucoup plus puissante. Caractérisée par son intensité de courant nettement plus élevée, elle présente un risque accru de dommages catastrophiques. La foudre positive frappe généralement pendant les mois d'hiver, lorsque l'altitude des nuages ​​est plus basse, et les parcs éoliens offshore, avec leur isolement et leurs turbines hautes, sont particulièrement vulnérables. Les dommages aux pales des turbines peuvent entraîner des réparations coûteuses et des temps d'arrêt opérationnels, faisant dérailler la production d'énergie.

Pour relever ce défi crucial, l'Institut coréen de recherche en électrotechnologie (KERI) a dévoilé une technologie révolutionnaire pour protéger les éoliennes contre la foudre positive. Le Dr Woo Jeong-min et son équipe du Centre de recherche sur l’environnement électrique du KERI ont développé un récepteur de bord innovant, marquant la toute première solution à cette menace unique de foudre.

Les conceptions actuelles d’éoliennes reposent sur des systèmes de paratonnerre, un type de paratonnerre installé à l’extrémité des pales. Bien qu’efficaces contre la foudre de polarité négative, ces systèmes échouent lorsqu’il s’agit de foudre positive. Les schémas de frappe irréguliers et les intensités de courant plus élevées de la foudre positive exigent une approche de protection plus avancée.

Grâce à des recherches minutieuses, l’équipe du Dr Woo a découvert une vulnérabilité critique dans les conceptions de pales actuelles. La foudre positive, plutôt que de cibler la paratonnerre à l’extrémité de la pale, a tendance à frapper les bords latéraux de la pale. Cela se produit parce que les charges positives dans l’air s’accumulent près de la paratonnerre, ce qui fait que la foudre positive de même charge contourne la pointe et cible les bords de la pale chargés négativement.

À l’aide de modèles réduits, de caméras haute résolution et de systèmes de mesure de précision, les chercheurs du KERI ont simulé divers scénarios de foudre. Ils ont examiné comment les angles de rotation des pales et les propriétés des matériaux influençaient les coups de foudre. Les données ont révélé que le repositionnement du système de terminaison d'air le long des bords latéraux de la pale pouvait redistribuer efficacement les charges, réduisant ainsi le risque de dommages.

Cette découverte a conduit à la création du récepteur de bord, un système positionné stratégiquement qui offre une protection complète contre la foudre positive. Des expériences de foudre artificielle ont confirmé l'efficacité de cette innovation, démontrant son potentiel à protéger les éoliennes même dans les conditions les plus difficiles.

Le Dr Woo Jeong-min a souligné l'importance de cette réalisation, en déclarant : « KERI est la seule institution au monde à avoir conçu des contre-mesures contre la foudre à polarité positive pour les pales d'éoliennes et à avoir mené avec succès une vérification expérimentale. Grâce à notre technologie, nous contribuerons grandement à améliorer la stabilité et l'efficacité des éoliennes, à promouvoir l'expansion des énergies renouvelables et, à terme, à avoir un impact positif sur la réduction des factures d'électricité des consommateurs. »

Les résultats de la recherche ont été salués à l'échelle internationale, avec un article détaillé publié dans Results in Engineering, une revue de premier plan dans le domaine des énergies renouvelables. De plus, l'étude a été présentée dans la revue officielle du Conseil international des grands réseaux électriques (CIGRE), renforçant ainsi sa pertinence mondiale.

La technologie de récepteur de bord de KERI doit subir des tests supplémentaires sur des pales d’éoliennes à grande échelle. L’institut vise à collecter davantage de données expérimentales, à déposer des brevets et à faciliter les transferts de technologie aux acteurs de l’industrie. Les applications potentielles vont au-delà de l’énergie éolienne ; les immeubles de grande hauteur, les tours de communication et d’autres structures exposées à la foudre pourraient également bénéficier de cette innovation.

Cette recherche, financée par le Korea Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP) du ministère des Sciences et des TIC, fait partie d’une initiative plus vaste visant à améliorer la protection contre la foudre pour les parcs éoliens offshore à grande échelle. En s’attaquant à une vulnérabilité critique des infrastructures d’énergie renouvelable, KERI ne résout pas seulement un problème, il ouvre la voie à un avenir énergétique plus résilient et durable.
Une perspective positive pour les énergies renouvelables

La percée de KERI souligne l’importance de l’innovation continue dans les énergies renouvelables. En s’attaquant aux défis uniques posés par la foudre positive, l’institut améliore la fiabilité et l’efficacité des parcs éoliens offshore.

Cette avancée soutient non seulement la transition mondiale vers les énergies renouvelables, mais garantit également un approvisionnement énergétique plus stable et plus abordable pour les consommateurs. Grâce à la recherche et au développement continus, l'avenir de l'énergie éolienne semble plus prometteur que jamais.
NJC.© Info Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

20/12/24-English

Revolutionising Wind Turbine Protection with Positive Lightning Defence

Image- R.E.News

As the demand for renewable energy soars, wind power has emerged as a cornerstone in the global shift towards sustainability. Offshore wind farms, with their towering turbines and optimal wind conditions, are central to this movement. However, these massive structures face a formidable adversary: positive lightning.

Unlike the more common negative polarity lightning, positive lightning packs a far greater punch. Characterised by its significantly higher current intensity, it poses a heightened risk of catastrophic damage. Positive lightning typically strikes during winter months when cloud altitudes are lower, and offshore wind farms, with their isolation and tall turbines, are particularly vulnerable. Damage to turbine blades can lead to costly repairs and operational downtime, derailing energy production.

Addressing this critical challenge, the Korea Electrotechnology Research Institute (KERI) has unveiled a ground-breaking technology to shield wind turbines from positive lightning. Dr. Woo Jeong-min and his team at KERI’s Electrical Environment Research Center have developed an innovative edge receptor, marking the first-ever solution to this unique lightning threat.

Current wind turbine designs rely on air-termination systems, a type of lightning rod installed at the blade tips. While effective against negative polarity lightning, these systems falter when it comes to positive lightning. The irregular strike patterns and higher current intensities of positive lightning demand a more advanced protective approach.

Through meticulous research, Dr. Woo’s team discovered a critical vulnerability in current blade designs. Positive lightning, rather than targeting the air-termination at the blade tip, tends to strike the side edges of the blade. This occurs because positive charges in the air accumulate near the air-termination, causing the similarly charged positive lightning to bypass the tip and target the negatively charged blade edges.

Using scaled-down models, high-resolution cameras, and precision measurement systems, KERI researchers simulated various lightning scenarios. They examined how blade rotation angles and material properties influenced lightning strikes. The data revealed that repositioning the air-termination system along the side edges of the blade could effectively redistribute charges, reducing the risk of damage.

This insight led to the creation of the edge receptor—a strategically positioned system that offers comprehensive protection against positive lightning. Artificial lightning experiments confirmed the efficacy of this innovation, demonstrating its potential to safeguard wind turbines even in the harshest conditions.

Dr. Woo Jeong-min emphasised the significance of this achievement, stating: “KERI is the only institution in the world that has designed countermeasures against positive polarity lightning for wind turbine blades and successfully conducted experimental verification. With our technology, we will greatly contribute to improving the stability and efficiency of wind turbines, promoting the expansion of renewable energy, and ultimately have a positive impact on reducing electricity bills for consumers.”

The research findings have garnered international acclaim, with a detailed paper published in Results in Engineering, a top-tier journal in renewable energy. Additionally, the study was featured in the official journal of the Conseil International des Grands Réseaux Electriques (CIGRE), solidifying its global relevance.

KERI’s edge receptor technology is set to undergo further testing on full-scale wind turbine blades. The institute aims to collect more experimental data, register patents, and facilitate technology transfers to industry players. The potential applications extend beyond wind power; tall buildings, communication towers, and other lightning-prone structures could also benefit from this innovation.

This research, funded by the Korea Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP) under the Ministry of Science and ICT, is part of a broader initiative to enhance lightning protection for large-scale offshore wind farms. By addressing a critical vulnerability in renewable energy infrastructure, KERI is not just solving a problem—it’s paving the way for a more resilient and sustainable energy future.
A Positive Outlook for Renewable Energy

KERI’s breakthrough underscores the importance of continuous innovation in renewable energy. By tackling the unique challenges posed by positive lightning, the institute is enhancing the reliability and efficiency of offshore wind farms.

This advancement not only supports the global transition to renewable energy but also ensures a more stable and affordable energy supply for consumers. With continued research and development, the future of wind energy looks brighter than ever.
NJC.© Info Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

20/12/24-NL

Revolutionaire bescherming van windturbines met positieve bliksembeveiliging

Image- R.E.News

Nu de vraag naar hernieuwbare energie stijgt, is windenergie een hoeksteen geworden in de wereldwijde verschuiving naar duurzaamheid. Offshore windparken, met hun torenhoge turbines en optimale windomstandigheden, staan ​​centraal in deze beweging. Deze enorme structuren worden echter geconfronteerd met een geduchte tegenstander: positieve bliksem.

In tegenstelling tot de meer gebruikelijke negatieve polariteit bliksem, heeft positieve bliksem een ​​veel grotere impact. Gekenmerkt door zijn aanzienlijk hogere stroomsterkte, vormt het een verhoogd risico op catastrofale schade. Positieve bliksem slaat meestal toe tijdens de wintermaanden wanneer de wolkenhoogte lager is, en offshore windparken, met hun isolatie en hoge turbines, zijn bijzonder kwetsbaar. Schade aan turbinebladen kan leiden tot kostbare reparaties en operationele uitvaltijd, waardoor de energieproductie ontspoort.

Om deze kritieke uitdaging aan te pakken, heeft het Korea Electrotechnology Research Institute (KERI) een baanbrekende technologie onthuld om windturbines te beschermen tegen positieve bliksem. Dr. Woo Jeong-min en zijn team bij het Electrical Environment Research Center van KERI hebben een innovatieve randontvanger ontwikkeld, wat de allereerste oplossing is voor deze unieke bliksembedreiging.

Huidige ontwerpen van windturbines vertrouwen op luchtafsluitingssystemen, een type bliksemafleider dat aan de uiteinden van de bladen wordt geïnstalleerd. Hoewel deze systemen effectief zijn tegen bliksem met negatieve polariteit, falen ze als het gaat om positieve bliksem. De onregelmatige inslagpatronen en hogere stroomsterktes van positieve bliksem vereisen een geavanceerdere beschermende aanpak.

Door middel van nauwkeurig onderzoek ontdekte het team van Dr. Woo een kritieke kwetsbaarheid in huidige ontwerpen van bladen. Positieve bliksem slaat niet op de luchtafsluiting aan de punt van het blad, maar op de zijkanten van het blad. Dit gebeurt omdat positieve ladingen in de lucht zich ophopen in de buurt van de luchtafsluiting, waardoor de vergelijkbaar geladen positieve bliksem de punt omzeilt en de negatief geladen randen van het blad raakt.

Met behulp van verkleinde modellen, camera's met een hoge resolutie en nauwkeurige meetsystemen simuleerden onderzoekers van KERI verschillende bliksemscenario's. Ze onderzochten hoe rotatiehoeken van het blad en materiaaleigenschappen blikseminslagen beïnvloedden. De gegevens lieten zien dat het herpositioneren van het luchtafsluitingssysteem langs de zijkanten van het blad de ladingen effectief kon herverdelen, waardoor het risico op schade werd verminderd.

Dit inzicht leidde tot de creatie van de randreceptor, een strategisch geplaatst systeem dat uitgebreide bescherming biedt tegen positieve bliksem. Experimenten met kunstmatige bliksem bevestigden de doeltreffendheid van deze innovatie en toonden aan dat het windturbines zelfs onder de zwaarste omstandigheden kan beschermen.

Dr. Woo Jeong-min benadrukte het belang van deze prestatie en verklaarde: "KERI is de enige instelling ter wereld die tegenmaatregelen heeft ontworpen tegen positieve polariteitsbliksem voor windturbinebladen en met succes experimentele verificatie heeft uitgevoerd. Met onze technologie zullen we een grote bijdrage leveren aan het verbeteren van de stabiliteit en efficiëntie van windturbines, de uitbreiding van hernieuwbare energie bevorderen en uiteindelijk een positieve impact hebben op het verlagen van de elektriciteitsrekeningen voor consumenten."

De onderzoeksresultaten hebben internationale erkenning gekregen, met een gedetailleerd artikel gepubliceerd in Results in Engineering, een toonaangevend tijdschrift op het gebied van hernieuwbare energie. Bovendien werd de studie gepresenteerd in het officiële tijdschrift van de Conseil International des Grands Réseaux Electriques (CIGRE), wat de wereldwijde relevantie ervan bevestigt.

De edge receptor-technologie van KERI zal verder worden getest op grootschalige windturbinebladen. Het instituut wil meer experimentele gegevens verzamelen, patenten registreren en technologieoverdrachten naar industriële spelers vergemakkelijken. De potentiële toepassingen reiken verder dan windenergie; hoge gebouwen, communicatietorens en andere bliksemgevoelige structuren kunnen ook profiteren van deze innovatie.

Dit onderzoek, gefinancierd door de Korea Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP) onder het ministerie van Wetenschap en ICT, is onderdeel van een breder initiatief om de bliksembeveiliging voor grootschalige offshore windparken te verbeteren. Door een kritieke kwetsbaarheid in de infrastructuur voor hernieuwbare energie aan te pakken, lost KERI niet alleen een probleem op, maar baant het ook de weg voor een veerkrachtigere en duurzamere energietoekomst.
Een positief vooruitzicht voor hernieuwbare energie

KERI's doorbraak onderstreept het belang van voortdurende innovatie in hernieuwbare energie. Door de unieke uitdagingen van positieve bliksem aan te pakken, verbetert het instituut de betrouwbaarheid en efficiëntie van offshore windparken.

Deze vooruitgang ondersteunt niet alleen de wereldwijde transitie naar hernieuwbare energie, maar zorgt ook voor een stabielere en betaalbare energievoorziening voor consumenten. Met voortdurend onderzoek en ontwikkeling ziet de toekomst van windenergie er rooskleuriger uit dan ooit.
NJC.© Info Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------