Obnoviteľné systémy veternej energie a studenej klímy

Veterné turbíny, ktoré pracujú v arktických a alpských oblastiach, vyrábajú čistú elektrinu aj vtedy, keď sú podmienky pre iné typy zariadení zlé. Ohrievače kaziet sú pre tieto systémy dosť dôležité, pretože vykonávajú dôležité veci, ako sú odmrazovanie lopatiek{1}}a mazanie prevodoviek. Špecializované vykurovacie telesá pre chladné-počasie sú teraz veľkým biznisom v sektore obnoviteľnej energie.

Systémy vyhrievania lopatiek zabraňujú tvorbe ľadu, ktorý narúša aerodynamiku a vytvára nebezpečné-nebezpečenstvo ľadu. Veľké turbíny majú zvyčajne vo svojich kompozitných lopatkách zabudované odporové vykurovacie články. Menšie turbíny a dodatočne vybavené turbíny používajú ohrievače kaziet vo vykurovacích krúžkoch koreňov lopatiek. Tieto ohrievače musia byť schopné zvládnuť veľké množstvo vibrácií, teplotných zmien od -40 stupňov do +80 stupňov a UV, ozón a soľnú hmlu v pobrežných oblastiach. Každá lopatka potrebuje veľa energie-desiatok kilowattov, takže sú potrebné silné elektrické pripojenia a riadenie záťaže, aby nedošlo k ovplyvneniu siete, keď sa ohrievače spúšťajú v rovnakom čase.


Vyhrievanie prevodovky a generátora udržuje olej dostatočne hustý na studený štart. V prevodovkách veterných turbín sú stovky litrov syntetického oleja. Keď teplota klesne na -40 stupňov, olej takmer stvrdne. Ohrievače vložiek v nádrži prevodovky a ložiskových skriniach zohrievajú olej predtým, ako sa turbína začne otáčať. Vykurovací systém musí pracovať s logikou riadenia turbíny. Pokus o otočenie studenej turbíny môže poškodiť ložiská a prevody, aj keď je olej zahriaty. Pokročilé systémy využívajú niekoľko teplotných senzorov a stupňovité zahrievanie, aby sa zabezpečilo rovnomerné zahrievanie.

Pre systémy skladovania batérií v chladnom podnebí je potrebný tepelný manažment, aby boli bezpečné a dobre fungovali. Keď lítium-iónové batérie zamrznú, rýchlo strácajú kapacitu a nabíjaním sa môžu zničiť. Pre najlepší výkon a najdlhšiu životnosť udržiavajú ohrievače kaziet v krytoch batérií teplotu medzi 10 a 25 stupňami Celzia. Vykurovací systém musí byť-bezpečný, pretože príliš horúce batérie môžu spôsobiť únik tepla, čo môže mať hrozné následky. Dôležitými bezpečnostnými prvkami sú redundantné monitorovanie teploty, ovládače horného{8}}limitu a detekcia poruchy ohrievača.

Ohrievače kaziet udržujú ovládače citlivé v hydraulických systémoch riadenia sklonu. Aby ste získali čo najviac energie z vetra, lopatky turbíny menia svoj sklon. Aby sa čepele nepretáčali v silných poryvoch, perie sa. Studená hydraulická kvapalina nefunguje tak rýchlo, čo sťažuje jej riadenie a môže viesť k nebezpečným situáciám prekročenia rýchlosti. Ohrievače v hydraulických nádržiach a ohrievače potrubí pozdĺž exponovaných potrubí udržujú viskozitu kvapaliny rovnakú. Tieto systémy zvyčajne bežia na 48 V DC, aby mohli pracovať so systémami turbínových batérií, a preto potrebujú ohrievače kaziet, ktoré sú vyrobené na prácu s nízkym napätím.

Vyhrievanie transformátorov a výkonovej elektroniky chráni pred vlhkosťou a zabezpečuje hladký chod. Transformátory a invertorové skrine, ktoré sú nainštalované na podložkách, majú jemnú elektroniku, ktorá prestane fungovať, keď vychladnú alebo navlhnú. Ohrievače kaziet s konvekčnými lamelami alebo ventilátorom-núteným obehom udržujú vnútornú teplotu nad rosným bodom, čím sa zastavuje kondenzácia, ktorá môže spôsobiť skrat a koróziu. Ohrievače sú väčšinou riadené termostatom, ktorý ich zapne až vtedy, keď vonkajšia teplota klesne pod určitý bod. Tým sa šetrí elektrina.

Riadiaci systém a ohrev anemometra sa starajú o to, aby turbína fungovala a aby bola vždy kontrolovaná bezpečnosť. Nahromadenie ľadu na veterných senzoroch môže poskytnúť nesprávne údaje, ktoré môžu vypnúť turbíny, keď to nie je potrebné, alebo, čo je horšie, nechať ich bežať v nebezpečných podmienkach. Ohrievače kaziet v krytoch snímačov a vzorkovacích vedeniach udržujú priechody vzduchu voľné, takže merania sú presné. Tieto ohrievače zvyčajne nespotrebúvajú veľa energie (50–200 W), ale sú veľmi dôležité pre udržanie chodu turbín. Problémy so snímačmi sú jedným z hlavných dôvodov, prečo sa veterné elektrárne v chladnom podnebí musia v zime odstaviť.

Vykurovanie veže a základov rieši problémy s tvorbou ľadu a permafrostu. V oblastiach s permafrostom môže základové teplo roztopiť pôdu, ktorá podporuje štruktúru, čo môže spôsobiť jej usadzovanie. Na druhej strane, ľad, ktorý sa tvorí na plošinách veží a rebríkoch, spôsobuje, že nie je bezpečný pre pracovníkov údržby. Ohrievače kaziet v základových drenážnych systémoch a systémoch{3}}rozmrazovania plošín sa o tieto riziká postarajú. Aby bola konštrukcia stabilná, je potrebné starostlivo udržiavať vykurovanie základov, aby nespotrebovalo príliš veľa energie alebo nemalo negatívny vplyv na životné prostredie, keď sa zem roztopí.