В очень холодных климатических зонах, ветер может дуть с огромной силой. Но ветровые электрогенераторы до сих пор редко строились в этих регионах. Риск образования льда на лопастях ротора слишком высок. Но теперь, энергоэффективные системы нагрева на основе покрытий из углеродных нанотрубок освобождают лопасти ветрогенератора ото льда в считанные секунды. Они включаются только, когда вода замерзает.
Ряд компаний, несмотря на огромный потенциал, не хочет создавать ветряные системы в северных регионах, хотя там ветер дует с большой силой. Все дело в том, что при понижении температуры до минусовых значений и образовании льда на лопастях ротора генератора, его аэродинамические свойства ухудшаются. Турбины производят меньше энергии. Перераспределение нагрузок нарушает общий баланс, кроме того, возрастает вероятность поломки лопастей. Когда возникает риск образования льда, операторы немедленно останавливают системы. Годовой объем производства энергии заметно снижается. Таким образом, образование льда приводит к потере где-то 14-20% энергии.
В ЕС создан проект "Windheat" - совместное сотрудничество шести корпораций из четырех стран ЕС и исследователей из института машиностроения и автоматизации Фраунгофера в Штутгарте. В ходе проекта они разрабатывают энергосберегающие технологии обнаружения льда и противообледенительную систему для небольших ветрогенераторов. Таким образом, они избегнут простоев, связанных с погодой.
Покрытие из углеродных нанотрубок растапливает лед.
Существующие антиобледенительные системы энергоемки, так как они должны нагревать всю лопасть ротора - независимо от того, где на самом деле это необходимо. Но в проекте "Windheat" идут другим путем. Лопасть ротора разделена на различные зоны, на каждую из которых нанесли покрытие из углеродных нанотрубок. В каждом отдельном покрытии интегрированы собственные детекторы льда. Покрытие нагревает только те зоны, которые на самом деле обледенели, в первую очередь края лопасти.
Крошечные, чувствительные датчики постоянно измеряют температуру и влажность на поверхности, реагируют на малейшие колебания и определяют, когда замерзает вода. Если обнаружен лед, то в считанные секунды детекторы включают нагревательный элемент, который питает соответствующее покрытие. После того, как лед растает, нагрев автоматически выключается.
Слой углеродных нанотрубок, толщиной всего несколько микрометров, совсем не сложно применять. Покрытие наносится распылением углеродных нанотрубок на самоклеющуюся полимерную пленку.
Цель проекта заключается в повышении энергоэффективности за счет этой антиобледенительной технологии, по крайней мере, на 18 процентов.
Источник: http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2014/december/smart-anti-icing-system-for-rotor-blades.html