Drogi dojazdowe i place montażowe dla turbin wiatrowych

Średnio do budowy jednego fun­damentu turbiny wiatrowej po­trzeba 500 m³ betonu, 60 ton stali, czyli około 100 samochodów z be­tonem i kilkanaście z dostawą zbrojenia. dostawa tych składników to pierwszy test jakości i wytrzymałości dla drogi. Za kilka tygodni droga przejdzie dru­gą, często niełatwą, próbę. dostawa turbiny to już tylko kilka, kilkanaście ponadnormatywnych pojazdów, dla dobrze przygotowanego inwestora ten moment to końcowy etap budowy, bo kiedy trwa dostawa turbin, prawie wszystko jest już gotowe. Fundamen­ty, drogi, linie elektroenergetyczne, główny punkt zasilania są w ostatniej fazie budowy. A wiatraki w częściach czekają w fabrykach na wysyłkę. Budowa dróg dojazdowych oraz pla­ców montażowych w celu dostaw i montażu turbin wiatrowych powin­na być poprzedzona analizą kilku pod­stawowych warunków. Określa się je indywidualnie dla każdej inwestycji. Wytyczne producenta turbin wiatro­wych, aktualne normy dla budowy dróg, kontrakt serwisowy z dostaw­cą turbin, założenia miejscowego pla­nu zagospodarowania przestrzenne­go, umowy dzierżawy z właścicielami gruntów i w końcu koszty budowy. Z tych kilku wymienionych warunków tylko jeden musi być spełniony bez­względnie w części dotyczącej noś­ności podłoża pod samochody oraz żurawie montujące turbiny wiatrowe. Dotyczy on bowiem bezpośrednio bez­pieczeństwa pracy na budowie i tu nie można szukać kompromisu. Pozosta­łe warunki podlegają głębszej analizie i każdy inwestor powinien taką prze­prowadzić na etapie projektowania. Okazuje się, że nie zawsze potrzebne jest budowanie trwałych dojazdów, służących inwestorowi przez kilka­dziesiąt lat, czasami bardziej opłaca się wybudować drogę tymczasową, a przy realizacji niektórych inwestycji takie rozwiązanie jest konieczne i je­dyne możliwe do zastosowania.

Wytyczne producenta turbin wiatrowych

Wytyczne producenta określają kon­kretne wymagania dotyczące podsta­wowych warunków technicznych – noś­ności podłoża, spadków podłużnych i poprzecznych, promieni skrętów, wielkości placów do parkowania, za­wracania, składowania i montażu ele­mentów. Na niektóre z wymienionych współczynników wpływają ciężar i ga­baryty elementów transportowanych, a na inne rodzaj używanego żurawia do montażu turbiny wiatrowej. Przekrój poprzeczny drogi dobiera się do wymogów dotyczących nośności dla konkretnego producenta turbin wia­trowych. Tą sprawdza się płytą sta­tyczną, a w niektórych przypadkach w celu kontroli dopuszcza się również szybsze badania płytą dynamiczną. Na górnej krawędzi drogi moduł odkształ­cenia Ev2 musi być większy niż 80­-100 MN/m², a współczynnik zagęsz­czenia Ev2:Ev1 < 2,5. Nawierzchnia na placu montażowym przejmuje całą reakcję powstałą pod stopą żurawia samochodowego, którego masa wraz z podnoszonym elementem często przekracza 700 t. Wymagania dotyczą­ce placów montażowych są ostrzejsze od warunków dotyczących dróg i tu graniczne wartości wytrzymałości wa­hają się pomiędzy 100 a 160 MN/m². Nacisk na oś samochodów transportu­jących elementy nie może przekraczać dopuszczalnych wartości granicznych dla dróg publicznych, natomiast w ob­rębie samej budowy dopuszcza się przejazd żurawia z niezdemontowanym balastem. Dlatego często drogi we­wnętrzne są bardziej wytrzymałe niż powiatowe i gminne drogi publiczne. Producenci zalecają inwestorom budowę dróg z kruszywa łamanego z górną 10-centymetrową warstwą o frakcji 0-31,5 mm, warstwą nośną 30-40 cm o frakcji 0-63 odseparo­waną geosiatką bądź geowłókniną od kilkucentymetrowej warstwy od­sączającej. Przekrój drogi i placu dobiera się do warunków geolo­gicznych. Bardzo ważne jest za­pewnienie dobrego odprowadze­nia wody opadowej z powierzchni drogi. Spadki poprzeczne można kształtować jednostronnie bądź dwustronnie najczęściej o nachy­leniu 2%. Natomiast dla placów montażowych spadki poprzecz­ne i podłużne determinowane są przez typ używanego żurawia i odpowiednio dla dźwigów sa­mochodowych dopuszczalne są spadki od 1,5 do 2%, ale już dla żurawi gąsienicowych plac powi­nien być właściwie płaski, maksy­malnie 0,5% nachylenia.

Rys. 1 Plan zagospodarowania terenu z projektu budowlanego wraz ze zdjęciami satelitarny­mi wybudowanej farmy wiatrowej (archiwum WSB Parki Wiatrowe oraz Google earth)

Ze względu na bardzo duże gaba­ryty elementów dostarczanych na plac budowy minimalny pro­mień łuku pionowego na wznie­sieniach to 300-400 m. Przy mniejszych promieniach łuków pionowych elementy podczas przejazdu mogłyby zostać uszkodzone. Natomiast ze względu na ciężar transportowanych części (często ponad 100 ton) maksy­malne pochylenie drogi nie powin­no przekraczać 7%. Jeśli warunki terenowe nie pozwalają inaczej, dopuszcza się projektowanie dróg o nachyleniu większym niż 12-15%, ale wtedy należy każ­dorazowo zaprojektować specjal­ny sposób dostawy, często przy użyciu dodatkowego sprzętu. Wymagania producenta doty­czące zagospodarowania terenu otrzymuje inwestor i jego zada­niem wraz z projektantem jest przygotowanie projektu budow­lanego, tak aby zapewnić swo­bodny dojazd i montaż turbin. Warto pamiętać, że również sposób montażu i rodzaj użyte­go żurawia odgrywają kluczową rolę. Żurawie z montowanym kratownicowym wysięgnikiem potrzebują dodatkowej utwar­dzonej powierzchni do montażu, a dźwigi gąsienicowe – szerszych dróg dojazdowych. Najlepiej obrazuje to grafika (rys. 5), na której podane są minimalne wymiary placu i drogi. Przykładowo K1 i K2 to wymiary placu w zależności od wysokości wieży tur­biny wiatrowej. Dla turbin wiatrowych z wieżami niższymi niż 100 m plac nie może być mniejszy niż 45 m x 28 m, a dla wyższych minimalne wymiary to 60 m x 30 m. Niektóre części utwar­dzonych powierzchni projektuje się jako tymczasowe i w tym przypadku są to powierzchnie oznaczone kolo­rem zielonym (miejsce pod montaż wysięgnika żurawia) oraz kolorem czerwonym (poszerzenie skrzyżowań w celu przejazdu transportów ponad­normatywnych).

Fot. 2 Przygotowany dojazd wraz z placem montażowym

Warunki techniczne i przepisy dotyczące budowy dróg publicznych

Elementy, z których zbudowana jest turbina wiatrowa, często dostar­czane są z różnych miejsc świata. Regułą jest, że zjazdy z dróg krajo­wych i powiatowych, przebudowy dróg gminnych oraz budowę nowych dojazdów i placów na działkach, na których staną wiatraki, uwzględnia się w projekcie budowlanym całej farmy wiatrowej. Natomiast przebu­dowy skrzyżowań, analizy techniczne obiektów mostowych znajdujących się na trasie przejazdu samochodów z fabryki do wjazdu na budowę ana­lizuje się w osobnych opracowaniach i najczęściej tymi sprawami zajmuje się firma transportowa.

Przebudowa dróg publicznych oraz zjazdów z nich na teren budowy musi uwzględniać warunki techniczne i prze­pisy dotyczące dróg. Dojazdy projekto­wane na działce (polu uprawnym) mogą być realizowane w tym kontekście dowolnie. Dlatego często można traktować drogę dojazdową do samej turbiny jako utwardzenie terenu.

Kontrakt serwisowy z dostawcą turbin

Umowa na serwisowanie turbin wia­trowych ma duże znaczenie przy analizie sposobu przygotowania do­jazdów do wiatraków. Najczęściej dostawca, sprzedając inwestorowi urządzenia, zobowiązuje się do dłu­goletniego serwisu technicznego w zamian za, z góry ustalone, wy­nagrodzenie. Najważniejszym współ­czynnikiem, który ma wpływ na cenę takiego serwisu, jest oferowana i gwarantowana dyspozycyjność pojedynczej turbiny wiatrowej oraz całej farmy. Producent gwa­rantuje na przykład, że przez 15 lat użytkowania wiatraków każdy będzie sprawny i gotowy do pracy co najmniej 98% czasu. Oznacza to w przybliżeniu, że w ciągu roku w turbinie mogą wystąpić drobne usterki bądź krótkie przerwy w pra­cy związane z przeglądami i serwi­sem, ale łącznie nie dłużej niż 2% czasu, czyli około siedmiu dni.

W takich umowach jest jednak za­pis, który uwzględnia bardzo ważny szczegół mający wpływ na wykona­nie zobowiązania. W fazie eksploata­cji farmy producent, który serwisuje urządzenia, musi mieć dostęp do każ­dej turbiny wiatrowej. Chodzi tu nie tylko o dojazd pracowników w przy­padku awarii małego urządzenia bądź usterki w systemie sterującym turbiną. Kontrakt ten uwzględnia również wymianę m.in. takich elementów, jak: przekładnia, transformator, genera­tor i łopaty wirnika. Do tego potrzeb­ny jest ciężki sprzęt – identyczny jak przy montażu. Dlatego inwestor, jeśli ma taką możliwość, powinien dążyć do pozostawienia placów i dróg dojazdo­wych w takim kształcie, jakim zostały zaprojektowane na czas budowy.

Rys. 2 Przekrój poprzeczny drogi (materiały firmy GE)

Rys. 3 Przekrój poprzeczny drogi (materiały firmy Senvion)

Założenia miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego

Nie zawsze jest możliwe pozosta­wienie placów i dróg dojazdowych w kształcie zaprojektowanym na czas budowy ze względu na uwarunkowania prawne. Po pierwsze, każdy, kto chce wybudować stałe place i dojazdy, musi wyłączyć powierzchnie terenu z pro­dukcji rolnej. Już na etapie planowa­nia przestrzennego gmina występuje o zgodę ministra na przyszłościowe odrolnienie. Jeśli grunty rolne są wy­sokiej klasy, może się pojawić zakaz wyłączenia dużych powierzchni. Po drugie, sama gmina może nie uchwa­lić planu przestrzennego pozwalające­go na pozostawienie znacznej części działki bez możliwości upraw rolnych.

Rys. 5 i tab. 2 Minimalne wymiary placu montażowego (materiały firmy Senvion)

Umowy dzierżawy z właścicielami gruntów

Prawo do budowy turbin wiatrowych wraz z infrastrukturą towarzyszącą, w tym placów i dróg dojazdowych, zabezpieczone jest najczęściej przez umowy dzierżawy między właścicielem gruntu a inwestorem. Temu pierwsze­mu zależy na jak najwyższym czynszu przy jednoczesnym oddaniu w użyt­kowanie jak najmniejszej powierzchni działki. Istnieje wiele umów z właści­cielami gruntów, które ze względu na trudne negocjacje również nie pozwa­lają na pozostawienie placów i dróg dojazdowych na stałe.

Koszty budowy

I w końcu koszty inwestycji. Utwar­dzenie terenu na placu budowy – dojazd do turbiny i plac montażowy budowany na działce, na której ma powstać wiatrak, nie musi podlegać przepisom jak dla dróg publicznych. Poza wymaganiami producenta i spe­cyficznymi warunkami dla konkretne­go zadania nie ma (przy dobrych wa­runkach gruntowych) ekonomicznego uzasadnienia budowy dróg z kanaliza­cją deszczową, krawężnikami i pod­budową zapewniającą długoletnią żywotność (bez prowadzenia doraź­nych napraw). W czasie eksploatacji drogi służą w większości dojazdom ekip serwisowych. Tylko w razie ko­nieczności wymiany dużego elementu z dojazdu skorzysta żuraw i trans­port ponadgabarytowy. Jeśli inwe­stor jest w stanie szybko zareago­wać i przygotować dostęp dla dużego sprzętu, to warto się zastanowić nad optymalizacją kosztów budowy.

Fot. 5 Plac montażowy ze składowanym segmentem wieży

Fot. 6 Transport segmentu wieży

O tym jednak decyduje rachunek eko­nomiczny. Albo inwestor realizuje do­jazdy do turbin wiatrowych pierwszej klasy i podczas eksploatacji przez 30 lat zajmuje się jedynie odśnieżaniem i utrzymaniem rowów odwadniają­cych, albo buduje drogę dużo taniej, odkładając do skarbonki na przyszło­ściowe drobne naprawy i remonty. Oczywiście dylemat ten dotyczy tylko nowo budowanych dojazdów w polu. Nie mogą podlegać takiej analizie drogi gminne i powiatowe, te drogi należy przygotować wzorowo. Przy budowie farm wiatrowych bardzo często remontom podlega wiele dróg powiatowych i gminnych, a te służą wszystkim mieszkańcom, nie tylko ekipie serwisowej.

Rys. 8 Potrzebna wolna powierzchnia do montażu i demontażu wysięgnika żurawia 120 x 15 m

inż. Michał Ptaszyński