Vindturbiner
Vindmøller er avanserte fornybare energisystemer som utnytter vindens kraft til å generere strøm. Disse ruvende strukturene består av store rotorblader som er koblet til en nacelle. Mens vindmøller tilbyr mange miljømessige fordeler ved å produsere ren energi, har de også sitt eget sett med utfordringer, spesielt når det gjelder vedlikeholdskostnader og de potensielle farene som oppstår ved isdannelse på rotorbladene og nacellen.
​
De siste årene har byggingen av vindkraftverk økt i kalde regioner som fjellrike områder i Nord –Europa. Is-akkumulering oppstår på overflaten av strukturer når nedkjølte vanndråper, som eksisterer som skyer og tåke, kolliderer med strukturer i vindmøller.
​
Ved å benytte utvalgte preventive tiltak kan risiko for is-kast reduseres dramatisk i tillegg til at turbinen oppnår høyere effektivitet, lavere vedlikeholds- og reparasjonskostnader samt mindre påvirkning på omkringliggende miljø.
Fig.1. Påvirkning av isdannelse for rotorblader og strømtap
Ising på rotorblader og nacelle
Når ising oppstår, gjelder følgende tre effekter på vindturbiner:
Reduksjon i kraftproduksjonseffektivitet
-
Is på rotorbladene endrer aerodynamiske egenskaper og reduserer mengden kraftproduksjon sammenlignet med fravær av is - selv ved samme temperatur og vindhastighet.
​​
-
Mengden kraftproduksjon avtar når isen vokser.
Iskast
-
Når isen på rotorbladene tiltar, kan den være spredt rundt bladene mens bladene roterer.
​​
-
Det er en risiko for skade på vindturbin, arbeidere, nær-miljø og infrastruktur.
Feilmåling ved meteorologisk observasjonsutstyr
-
Eksempelvis når is oppstår på et anemometer, vil verdien som er registrert være lavere enn den faktiske vind-hastigheten.
Kostnader, sikkerhet og miljø
Vindmøller - fremtredende innen fornybar energi, står høyt som symboler på vårt engasjement for en bærekraftig fremtid. Imidlertid er utplasseringen og vedlikeholdet av disse kolossale strukturene ikke uten utfordringer, spesielt i regioner der kaldt klima gir opphav til farer forbundet med is og snø. Å se nærmere på disse utfordringene gi kostnader, sikkerhet, miljøpåvirkning og potensiell fare for iskast en omfattende forståelse av vanskelighetene rundt vindkraftsystemer.
​
Kostnadsimplikasjoner
De økonomiske hensynene i livssyklusen til en vindturbin er betydelig. Vedlikeholdskostnader er et avgjørende aspekt ved drift av vindkraftverk som eskalerer når de blir gjenstand for utfordringene som isete forhold. Behovet for avanserte anti-ising og avisings-systemer, rutinemessige inspeksjoner og reparasjoner i kjølvannet av isrelaterte skader, bidrar betydelig til de samlede driftsutgiftene. Videre tilfører den potensielle reduksjonen i energiproduksjon en økonomisk dimensjon i seg selv som igjen påvirker avkastningen på investeringene for vindparkoperatører.
​
Farene ved iskast
Potensialet for is som skal kastes over betydelige avstander betyr at omkringliggende økosystemer, landbruk og til og med infrastruktur kan påvirkes negativt. Risikoen forbundet med iskast krever om-fattende risikovurdering og tiltak for å ivareta, ikke bare menneskeliv, men også det bredere miljøet.
Sikkerhetsbekymringer
Sikkerhet er avgjørende i sektoren for fornybar energi. Fenomenet iskast betegnes ved at isen løsner fra roterende blader og kastes utover. Iskast utgjør en betydelig risiko for personell, infrastruktur, utstyr, dyreliv og nærliggende miljø. Å etablere trygge tilbakeslagsavstander og implementere strenge sikkerhetsprotokoller blir avgjørende for å dempe potensielle farer forbundet med iskast, noe som øker drifts-kostnadene ytterligere.
​
Miljøpåvirkning
Mens vindenergi feires for sine miljømessige fordeler ved å redusere klimagassutslipp, strekker miljøpåvirkningen av vindmøller seg utover deres driftsfase. Produksjon, installasjon og eventuell demontering av turbiner involverer ressursutvinning, produksjon og avfallsgenerering. Å balansere den positive miljøpåvirkningen ved generering av ren energi, med det økologiske fotavtrykket i vindmøllenes livssyklus, blir avgjørende for en helhetlig vurdering av deres bærekraft.
​
For å takle disse utfordringene spiller pågående forskning og teknologiske fremskritt en sentral rolle. Innovasjon innen material-vitenskap, aerodynamikk og sensorteknologi tar sikte på å redusere avhengigheten av kostbare reaktive anti-ising tiltak, samtidig som man forbedrer sikkerheten og effektiviteten til vindmøller. Dessuten hjelper forbedrede prognose- og overvåkningssystemer å forutse og håndtere isrelatert risiki mer effektivt, og bidrar til både økt sikkerhet og kostnadseffektivitet.
Effekten av is-akkumulering på rotorbladene
Kilde: Larry Wunsch of Brownsville, Wisconsin
Før behandling med Hirec
Etter behandling med Hirec
Analysen varte i totalt 4343,5 timer, og den interne isingsperioden var 357,5 timer - omtrent 8,2% av tiden - før påføring av Hirec.
​
328,8 timer - omtrent 7,6% av tiden - etter påføringen av Hirec.
​
Strømtapet på grunn av is var 61,6 MWh, som utgjør omtrent 9,7% av den totale kraftproduksjonen på 516,6 MWh - før påføring av Hirec.
​
Tapet på grunn av is utgjorde 39,0 MWh, som er omtrent 4,7% av den totale kraftproduksjonen på 736,8 MWh - etter påføring av Hirec.
​
I denne sammenlikningen må det legges til at "shutdown" under applisering utgjorde 5,6% - 10MWh.
​
Selv om ren sammenligning er vanskelig fordi den samme vind-turbinen ikke ble observert i samme periode, anses forbedringen i kraftproduksjon før og etter behandling av rotorbladene som betydelig.
Superhydrofobe coatinger har vist seg å betydelig redusere tap ved kraftproduksjon grunnet isdannelse.
Proaktiv løsning - Hirec
Utnyttelse av fordelene med nyskapende teknologi er avgjørende for å skape en sikker og effektiv beskyttelse mot ising og snø på rotorbladene til vindturbiner, spesielt i kaldt klima. En lovende tilnærming innebærer proaktiv påføring av superhydrofobe belegg for å dempe risikoen, redusere kostnadene, forbedre sikkerheten og minimere miljøpåvirkningen. Hirec har bevist seg som et utmerket preventivt tiltak for å hindre dannelse og akkumulering av is, snø og regn.
​
Kostnadsreduksjon og effektivitetsforbedring
Hirec er konstruert for å avvise vann, is og snø. Dermed representerer Hirec's løsning nettopp en slikt proaktiv strategi for å motvirke de økonomiske og sikkerhetsmessige uforutsigbarhetene isrelaterte utfordringer i vindkraftproduksjon medfører. Ved å implementerer denne teknologien på turbinbladene og nacellene, vil isdannelsen hindres vesentlig. Dette reduserer ikke bare behovet for komplekse anti-isingssystemer, men minimerer også driftsstans og vedlikeholdskostnader forbundet med slitasje, reparasjoner og utskiftninger. De iboende vannavvisende egenskapene til Hirec bidrar til å opprettholde optimal aerodynamikk, sikre effektiviteten til bladene og maksimere energi-produksjonen.
​
Forbedrede sikkerhetstiltak
Den proaktive bruken av Hirec fungerer som et avgjørende element i å styrke sikkerhetsprotokoller assosiert med vindturbiner. Ved å forhindre eller redusere is-akkumulering på rotorbladene, blir risikoen for iskast drastisk redusert. Denne proaktive tilnærmingen er i samsvar med de allerede strenge sikkerhetsstandardene i bransjen, og gir mulighet for mer fleksibel turbinplassering i områder der sikkerhetsproblemer ellers kan ha begrensende innvirkning.
​
Bærekraftig miljø
I jakten på fornybar energi er bærekraft en viktig vurdering. Hirec tilbyr en miljøvennlig løsning ved å redusere avhengigheten av tradisjonelle anti-is system og fjerner risiko for destruktiv iskasting på utsatt miljø. Bruken av Hirec minimerer det økologiske fotavtrykket knyttet til livssyklusen til vindmøller og samsvarer med det bredere målet om å dempe miljø-påvirkningen. Som et resultat forsterkes det positive miljøbidraget fra vindenergi ytterligere.
​
Sammenlignende analyse
Sammenligning av risikoer, kostnader, sikkerhet og miljøpåvirkning forbundet med tradisjonelle anti-ising tiltak eller uten slike systemer, mot fordelene med Hirec, avslører et transformativt skifte i paradigmet for vindkraftproduksjon. Mens den første investeringen i å anvende denne løsningen kan pådra forhåndskostnader, oppveier langsiktige besparelser og effektivitetsgevinster utgiftene sammenliknet med tradisjonelle anti-isingsmetoder.
Reduksjonen i vedlikeholdskostnader, driftsstans og potensialet for skader på grunn av iskast, bidrar til en mer økonomisk, levedyktig og bærekraftig vindkraftløsning.
​
I tillegg bidrar de forbedrede sikkerhetstiltakene som tilbys av Hirec ikke bare til økt sikkerhet for utsatt personell, infrastruktur og miljø, men strømlinje-former også det regulatoriske landskapet ved å potensielt gi mulighet for mer fleksibel turbinplassering. Denne tilpasningsevnen forsterker fordelene ved å bruke Hirec som en proaktiv ressurs i kaldt klima.
Mer informasjon om iskast
Problematikk og kostnader forbundet med is, snø og regn blir understreket ytterligere av blant annet NVE (Norges Vassdrag- og Energidirektorat) og GE Energy. Last ned og les de fullstendige rapportene her. Ytterligere informasjon om bruken av Hirec i forbindelse med vindkraft-produksjon samt tilhørende tester og analyser, kan også lastes ned via lenkene under eller ved å ta kontakt.