Sistemes renovables d'energia eòlica i clima fred
Deixa un missatge
Els aerogeneradors que funcionen a les regions àrtiques i alpines generen electricitat neta fins i tot quan les condicions són dolentes per a altres tipus d'equips. Els escalfadors de cartutxos són molt importants per a aquests sistemes, ja que fan coses importants com ara les fulles de-descongelar i lubricar les caixes de canvi. Els elements de calefacció especials-de clima fred són ara un gran negoci en el sector de les energies renovables.
Els sistemes d'escalfament de les fulles impedeixen que el gel s'acumuli, la qual cosa afecta l'aerodinàmica i fa que els perills-de gel siguin perjudicials. Les turbines grans solen tenir elements de calefacció resistius integrats a les seves pales compostes. Les turbines més petites i les turbines adaptades utilitzen escalfadors de cartutxos als anells de calefacció de l'arrel de les pales. Aquests escalfadors han de ser capaços de suportar moltes vibracions, els canvis de temperatura de -40 graus a +80 graus i els raigs UV, l'ozó i l'esprai de sal a les zones costaneres. Cada fulla necessita molta potència-desenes de quilowatts, de manera que calen connexions elèctriques fortes i gestió de càrrega per evitar que la xarxa es vegi afectada quan els escalfadors engeguen al mateix temps.
L'escalfament de la caixa de canvis i del generador manté l'oli prou gruixut per a un arrencada en fred. A les caixes de canvis dels aerogeneradors hi ha centenars de litres d'oli sintètic. Quan la temperatura baixa a -40 graus, l'oli gairebé es torna sòlid. Els cartutxos d'escalfament al carter de la caixa de canvis i a les carcasses dels coixinets escalfen l'oli abans que la turbina comenci a girar. El sistema de calefacció ha de funcionar amb la lògica de control de la turbina. Intentar fer girar una turbina freda pot danyar els coixinets i els engranatges, fins i tot si l'oli s'escalfa. Els sistemes avançats utilitzen diversos sensors de temperatura i escalfament escalonat per assegurar-se que l'escalfament sigui uniforme.
La gestió tèrmica és necessària per als sistemes d'emmagatzematge de bateries en climes freds per mantenir-los segurs i funcionar bé. Quan les bateries d'ions de liti-es congelen, perden capacitat ràpidament i es poden destruir carregant-les. Per obtenir el millor rendiment i la vida més llarga, els escalfadors de cartutxos a la carcassa de la bateria mantenen la temperatura entre 10 i 25 graus centígrads. El sistema de calefacció ha de ser segur-perquè les bateries que s'escalfen massa poden provocar una fuga tèrmica, que pot tenir efectes terribles. La supervisió de la temperatura redundant, els controladors de límit-alt i la detecció d'errors de l'escalfador són funcions de seguretat importants.
Els escalfadors de cartutxos mantenen els actuadors sensibles als sistemes de control de pas hidràulics. Per obtenir la màxima potència del vent, les pales de les turbines canvien el seu to. Per evitar que les fulles girin en ràfegues fortes, s'emplumen. El fluid hidràulic fred no funciona tan ràpidament, cosa que dificulta la gestió i pot provocar situacions perilloses de sobrevelocitat. Els escalfadors dels dipòsits hidràulics i els escalfadors de la línia al llarg de les canonades exposades mantenen la viscositat del fluid igual. Aquests sistemes solen funcionar amb 48 V CC per funcionar amb sistemes de bateries de turbines, per tant necessiten escalfadors de cartutxos fets per funcionar amb baixa tensió.
La calefacció per als transformadors i l'electrònica de potència manté la humitat fora i fa que les coses funcionin sense problemes. Els transformadors i els armaris inversors que s'instal·len als coixinets tenen una electrònica delicada que deixen de funcionar quan es refreden o es mullen. Els escalfadors de cartutxos amb aletes de convecció o ventilador-de circulació forçada mantenen la temperatura interior per sobre del punt de rosada, la qual cosa atura la condensació que pot provocar curtcircuits i corrosió. La majoria de vegades, els escalfadors estan controlats per un termòstat que només els encén quan la temperatura exterior baixa per sota d'un punt determinat. Això estalvia electricitat.
El sistema de control i la calefacció de l'anemòmetre garanteixen que la turbina funcioni i que sempre es controli la seguretat. L'acumulació de gel als sensors de vent pot donar lectures incorrectes que poden apagar les turbines quan no calen o, pitjor, deixar-les funcionar en condicions insegures. Els escalfadors de cartutxos a les carcasses del sensor i les línies de mostra mantenen lliures els passos d'aire perquè les mesures siguin precises. Aquests escalfadors normalment no utilitzen molta potència (50-200 W), però són molt importants per mantenir les turbines en funcionament. Els problemes dels sensors són una de les principals raons per les quals els parcs eòlics en climes freds s'han de tancar a l'hivern.
L'escalfament de la torre i la base resol els problemes amb l'acumulació de gel i permafrost. A les zones amb permafrost, la calor de la base pot fondre el sòl que suporta l'estructura, cosa que pot provocar que s'assenti. D'altra banda, l'acumulació de gel a les plataformes i les escales de la torre fa que sigui insegur per als treballadors de manteniment. Els escalfadors de cartutxos dels sistemes de drenatge de la base i els sistemes de-glaçat de plataformes s'encarreguen d'aquests riscos. Per mantenir l'estructura estable, l'escalfament de la base s'ha de mantenir acuradament perquè no consumeixi massa energia ni tingui un efecte negatiu sobre el medi ambient quan la terra es descongeli.
