Nu ska isen på vindkraftverk tas på allvar

2009-01-26 07:30  

Is på rotorbladen är ett stort problem för vindkraftverk i kalla klimat. En helt ny teknik för att ta bort isen testas nu i den svenska fjällvärlden.

I mitten av februari inleder vindkraftsbyggaren o2 Vindkompaniet tester meddet amerikanska systemet Thermawing. Utrustningen ska monteras på en Vestas-turbin i Bliekevare, cirka 6 mil nordväst om Dorotea.

- Det är första gången som tekniken prövas i ett storskaligt försök, säger Staffan Niklasson på Vindkompaniet.

I samarbete med Nasa
Thermawing har tidigare använts för att avisa vingarna på flygplan och är utvecklat av det amerikanska företaget Kelly Aerospace i samarbete med den amerikanska rymdstyrelsen Nasa

Den bygger på en folie av expanderad grafit, som reagerar mycket snabbt när man lägger på en ström. Den snabba responsen gör att olika delar av bladet snabbt kan värmas upp i sekvenser.

En folie utanpå vingen
Enligt Kelly Aerospace kan alla tre bladen på en turbin avisas på ca 7-14 minuter med en effekt på 25 kW.

Ökas effekten till 100 kW kan det bli ett system som gör att isen inte ens hinner bildas, hävdar tillverkaren.

- Den stora fördelen med Thermawing är att det ligger utanpå vingen, man behöver alltså inte in och mecka i konstruktionen, säger Staffan Niklasson.

Finns det inte en risk att systemet påverkar bladens aerodynamik?

- Det är bland annat det vi ska ta reda på.

Testerna ingår i projektet "Storskalig vindkraft i fjällmiljö" och stöds ekonomiskt av Energimyndigheten.

Is på vingarna är ett stort problem för vindkraftverk i fjällen. Istäcket hämmar snabbt produktionen och gör till slut att vindkraftverken stannar helt.

Värst är det runt noll grader vid disigt väder med hög luftfuktighet.

Fjällvind i strykklass
De första svenska vindkraftverken i kallt klimat togs i drift i slutet av 1990-talet. Sedan dess har det experimenterats med flera olika metoder för att försöka hålla isen borta från vingarna.

Men de stora tillverkarna av vindkraftverk har hittills inte visat något större intresse för att utveckla egna system för avisning. Det beror på att de flesta vindkraftverk säljs till områden med varmare och torrare klimat.

I dag finns det inget avisningssystem som tar bort is när vindkraftverken är i drift. Men Enercon säljer ett system som tar bort lättare isbeläggning när turbinerna står stilla (se faktaruta).

Avisningstest i Aapua
Avisningssystemet från Thermawing ska också installeras på ett vindkraftverk i Aapua i Övertorneå.

Om tekniken fungerar bra i de två första pilotanläggningarna planerar o2 Vindkompaniet att installera det amerikanska systemet på samtliga 30 vindkraftverk i den planerade vindkraftparken Glötesvålen i sydvästra Härjedalen.

Problemet är bara att avisningssystemet är dyrt. Enligt uppgifter till Ny Teknik kostar det i dag 5-10 procent av den totala investeringskostnaden för ett vindkraftverk, eller runt två miljoner kronor för ett vindkraftverk på 2 MW.

Men Staffan Niklasson på o2 Vindkompaniet pratar om lägre priser.

- Priset för protypsystemen är ännu inte spikat, men vår ambition är att kunna få köpa serietillverkade system för under 5 procent merkostnad. Cirka 1 miljon kronor för ett system som produceras i större serie bör vara möjligt anser vi.

Just nu förhandlar bolaget med Energimyndigheten om mer stödpengar. Myndigheten ska de närmaste månaderna dela ut 314 miljoner kronor till olika projekt som testar eller studerar hur man kan förhindra isbildning på vindkraftverk.

Olika metoder för avisning

Varmluftskanaler: Varm luft pumpas från fläktar i turbinhuset genom kanaler i bladen. En bladrotsmonterad fläkt blåser varmluft genom kanaler i det blad som pekar nedåt.

Avisningen sker medan vindkraftverken står stilla. Vindkraftverket kan inte generera el till sin egen avisning.

Vindkraftsbolaget Enercon har utvecklat tekniken. Det är den billigaste – och enda – som serietillverkas. Kostar cirka 200.000 kronor per vindkraftverk att installera.

Enligt Enercon klarar systemet att ta bort lättare till måttlig isbildning. Företaget hävdar att deras teknik kan reducera stilleståndstiden på grund av isbildning med mellan 60-90 procent, beroende på var vindkraftverken är placerade.

Bladvärmesystem: Gemensamt för de system som testats är att man leder ström längs större delen av bladets längd och i framkanten på bladet. Till den här kategorin hör Thermawing.

Pionjärerna på området är finska Kemijoki Arctic Technology (KAT). Företaget använde först en kopparbaserad väv för att värma bladen, men metalltrådarna blev snabbt utmattade.

KATs andra lösning är en elektriskt ledande kolfibermatta. Lagret leder ström och aktiveras när en isdetektor och temperaturgivare ger signal.

Den här typen av ledande kolfibermattor finns i dag i drift på ett 20-tal vindkraftverk från danska Bonus, i dag Siemens Wind, i storlekar från 225 kW till 1 MW, varav två i Sverige (Suorva och Rodovålen).

Mikrovågor:att direkt smälta is med mikrovågor är ineffektivt och blir för dyrt, enligt professor Lars Bååth. Däremot är det fullt möjligt att lägga en yta som absorberar mikrovågor och sedan smälter isen med induktion, säger han.

Ytbehandlingmed vattenavvisande material – ofta bildas is genom att mycket små vattendroppar träffar ytan på bladen och fryser.

Tanken är att man skulle belägga bladen med material som gör att vattendropparma rullar av, utan att frysa.

Nackdelen är att strukturen måste läggas på vid tillverkningen och därmed påverkar bladens ursprungliga form och prestanda. Försök har visat att färgen som används vid ytbehandlingen lätt eroderas.

Mekanisk avisninggenom rörlig framkant eller elektromagnetisk puls – används ibland på flygplan. Dyrt och komplicerat.

Jonas Hållén

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt