Sj kan rädda tågtrafiken med teknik från vindkraften

2010-02-22 11:29  

En folie som snabbt värmer upp ytor och smälter is kan vara svaret på SJs tågproblem. Tekniken testas redan på vindkraftverk i Sverige.

Forskare vid Luleå tekniska universitet håller just nu på att dra i gång ett projekt, där man ska studera om det går att montera den här typen av värmeslingor under lok och vagnar.

- Vi tror att det kan vara ett effektivt sätt att undvika isbildning på tågen, säger Ulla Juntti, biträdande föreståndare vid universitetets järnvägstekniska centrum (JVTC) i Luleå och tidigare anställd vid Banverket.

O2 Vindkompaniet testar Thermawing
Ett av de system som forskarna ska studera heter Thermawing. Det 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.

I dag testar vindkraftsbyggaren O2 Vindkompaniet fyra prototyper av Thermawing på vindkraftverk i Bliekevare, cirka 6 mil nordväst om Dorotea.

Snabb avisning
Tekniken 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.

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 på Vindkompaniet.

Isen fastnar under tågen
Ett tåg drar på sig 20–30 ton is per dag under de förhållanden som råder nu.

Isen förstör underredet där teknisk utrusning finns. Även hjul och hjulaxlar kan slås ut.

Dessutom faller stora isklumpar från tågens underrede ned i växlarna och fastnar.

- Första steget för oss blir att ta reda på var snön och isen samlar sig på tågen, så att vi vet var vi ska placera värmeslingorna, säger Ulla Juntti.

Förutom Thermawing planerar Järnvägstekniskt centrum tester med ytterligare ett par system.

- Men jag vill inte gå in på vilka de är ännu, säger Ulla Juntti.

Värmeslingor är lösningen
Lasse Makkonen, forskare vid det finska forskningsinstitutet VTT och specialist på istillväxt på master, flygplan och båtar, tror också att den här typen av värmeslingor, kombinerat med en mer aerodynamisk design av tågens underreden, kan vara en lösning på isproblemen.

Även Lennart Fransson, som forskar kring islaster på konstruktioner till havs vid Luleå tekniska universitet, pekar på konstruktionens betydelse för att undvika isbildning.

- På lok och vagnar finns gott om hålrum och skrymslen där isen kan få fäste, säger han.

Men även om SJ skulle kunna hålla alla sina lok och vagnar isfria innebär det inte att störningarna i trafiken försvinner vintertid.

Snö och is virvlar ner i växlarna när tågen passerar. Kraftig vind gör också att växlarna fylls med snö och fryser igen.

Dagens värmeslingor är för veka
Banverket håller just nu på att experimenterar en ny typ av skivor som ska hindra is, snö och sten att fall ned mellan rälsen och växeltungan.

- Vi ska också installera ett nytt styrsystem för växelvärmen och tittar just nu på att om vi kan flytta eller montera fler värmeelement i växlarna, säger Tomas Ramstedt, sektionschef för växlar och spår på Banverket.

De värmeslingor som finns i växlarna i dag har bara kapacitet ned till en handfull minusgrader och klarar inte att smälta fotbollsstora isklumpar.

Isklumparna måste tas bort för hand och Banverkets folk hinner inte med. Så fort det kommer in ett nytt tåg och släpper snö och is på rälsen beckar växlarna igen på nytt.

5 metoder för avisning

Is på rotorbladen är ett stort problem för vindkraftverk i kalla klimat. Men fram tills nyligen visade inte de stora tillverkarna av vindkraftverk 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.

Men nu är bland annat Vestas och Siemens på väg att utveckla egna lösningar för att avvisa rotorbladen. Finska Winwind testar just ett eget system i Uljabuouda vindkraftpark i Arjeplogs kommun.

Här nedan finns en lista de olika metoder som kan användas för hålla isen borta från vinkraftverk och andra konstruktioner:

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, som forskar kring mikrovågor. Däremot är det fullt möjligt att lägga en yta som absorberar mikrovågor och sedan smälter isen med induktion, säger han.

Ytbehandling:

Ytbehandling med 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 avisning:

Mekanisk avisning genom 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