Обледенение может стоить ветровым турбинам до 80% выработки электроэнергии

Лопатки ветряных турбин, вращающиеся в холодных, влажных условиях, могут собирать лед толщиной около фута (30,5 см) по всей ширине поверхности лопаток.

Это нарушает аэродинамику лопаток. Это нарушает баланс всей турбины. И это может снизить производство энергии на 80 %, согласно недавно опубликованному практическому исследованию, проведенному профессором Хуэй Ху Университета штата Айова им. Мартина К. Джишке, директором лаборатории аэрокосмической техники и технологий защиты от обледенения в университете.

Оценка ледяного покрова

Около 10 лет Ху проводит лабораторные исследования по обледенению турбинных лопаток, в том числе проводит эксперименты в уникальном исследовательском туннеле ISU Icing Research Tunnel. Большая часть этой работы была поддержана грантами Энергетического центра штата Айова и Национального научного фонда.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

"Но у нас всегда есть вопросы о том, отражает ли то, что мы делаем в лаборатории, то, что происходит на практике", - сказал Ху. "Что происходит на поверхности лопаток больших ветряных турбин?"

Мы все знаем об одном, что недавно произошло в полевых условиях. Ветроэнергетика и другие источники энергии замерзли и вышли из строя в Техасе во время зимнего шторма прошлого месяца.

Ху хотел количественно оценить, что происходит на ветряных электростанциях в зимнюю погоду, и поэтому несколько лет назад начал организовывать полевые исследования. Но это оказалось сложнее, чем он ожидал. Даже в Айове, где около 5100 ветряных турбин производят более 40% электроэнергии штата (по данным Американской энергетической информационной ассоциации), ему не дали доступа к турбинам. Энергетические компании обычно не хотят, чтобы данные о производительности их турбин становились достоянием общественности.

Поэтому Ху - который установил связи с исследователями Школы возобновляемых источников энергии Северо-Китайского Энергетического Университета в Пекине в рамках международной программы "Опыт исследований для студентов", финансируемой Национальным научным фондом, поставил вопрос о том, будут ли сотрудничать китайские ветряные электростанции.

Операторы 34-турбинной 50-мегаваттной ветряной электростанции на вершине горного хребта на востоке Китая согласились на проведение полевых исследований в январе 2019 года. Ху сказал, что большинство турбин производит 1,5 мегаватт электроэнергии и очень похожи на турбины, которые работают в Соединенных Штатах.

Поскольку ветряная электростанция, которую изучили исследователи, находится недалеко от Восточно-Китайского моря, Ху сказал, что ветряные турбины там сталкиваются с условиями обледенения больше похожими на те, что в Техасе, чем в Айове. Айова ветряные электростанции подвергаются воздействию более холодных и сухих зимних условий; когда зимой холод идет в Техас, ветряные электростанции там подвергаются большему воздействию влаги из-за близлежащего Мексиканского залива.

В рамках полевых работ исследователи использовали беспилотные летательные аппараты для фотосъемки 50-метровых лопаток турбин после воздействия до 30 часов ледяной погоды, в том числе замерзающего дождя, моросящего дождя, мокрого снега и морозного тумана.

Фотографии позволили провести детальные измерения и анализ того, как и где собирался лед на турбинных лопатках. По словам Ху, фотографии также позволили исследователям сравнить естественное обледенение с лабораторным и в значительной степени подтвердили свои экспериментальные результаты, теории и прогнозы.

На фотографиях было показано: "В то время как лед накапливался на всех пролетах лопаток, было обнаружено, что на наружных лопастях толщина льда достигала 0,3 метра (почти 1 фута) вблизи концов лопаток", - пишут исследователи в статье, недавно опубликованной в Интернете журналом " Renewable Energy". 

Исследователи использовали встроенные в турбины системы управления и сбора данных для сравнения рабочего состояния и производства электроэнергии со льдом на лопастях и с более типичными, безледными условиями.

"Это говорит нам о том, что важно и как влияет на производство электроэнергии", - сказал Ху.

Исследователи обнаружили, что обледенение оказывает серьезный эффект:

"Несмотря на сильный ветер, было обнаружено, что ледяные ветряные турбины вращаются гораздо медленнее и даже часто отключаются во время обледенения, при этом потери энергии, вызванные обледенением, достигают 80%", - пишут исследователи.

Это означает, что Ху будет продолжать работать в другой области исследований ветряных турбин, чтобы найти эффективные способы дезактивации обледенения лопастей, чтобы они продолжали вращаться, а электричество продолжало поступать в течение всей зимы. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet