Влажные и холодные условия – враги энергии ветра. Если на лопастях ротора образуется слой льда, это может привести к дисбалансу вращения и, следовательно, к повышенному износу. В таких случаях турбины часто приходится останавливать на несколько дней, что приводит к огромным потерям операторов из-за паузы в выработке электроэнергии.
Теперь команде Фраунгофера впервые удалось использовать дроны для защиты лопастей несущего винта от льда.
Новая методика разработана совместно специалистами Института производственных технологий и перспективных материалов Фраунгофера IFAM и Института технологии производства и автоматизации им. Фраунгофера IPA в рамках проекта «ТУРБО — Временное покрытие с помощью дронов».
До сих пор операторам, которые хотели защитить свои ветряные турбины от обледенения, приходилось копать поглубже карманов: нагревательные маты, которые можно встроить в лопасти, или системы для нагнетания теплого воздуха в роторы, чрезвычайно дороги, как и использование вертолетов.
для распыления противообледенительного средства на турбины.
«Дроны, которые используются только при необходимости, представляют собой экономически эффективную альтернативу», — говорит Андреас Стаке, руководитель проекта Fraunhofer IFAM. Однако для того, чтобы использовать дроны для предотвращения обледенения, необходимо соблюсти ряд условий: помимо того, что материалы покрытия являются экологически чистыми, они должны демонстрировать хорошую адгезию и достаточную долговечность, чтобы они оставались на роторах в течение нескольких недель и защищали их от лед.
Используемая система распыления должна быть высокоточной, но в то же время легкой.
И, наконец, дроны должны иметь высокую полезную нагрузку и обеспечивать очень точное управление.
Важно для ветряных турбин: экологически чистые материалы и точное оборудование для нанесения. Исследователям Фраунгофера, работающим над проектом TURBO, удалось разработать прототип, который отвечает всем этим требованиям: материал покрытия, разработанный учеными Fraunhofer IFAM в Бремене, изготовлен из мочевины и воска, экологически безопасен и демонстрирует хорошую адгезию.
Этот материал можно быстро и легко наносить методом распыления, а также он быстро сохнет.
Покрытие прошло испытания в ледяной камере института, чтобы подтвердить, что оно надежно защищает от образования инея.
Команда Fraunhofer IPA изготовила оборудование для нанесения покрытия. Он состоит из небольшого насоса, который под высоким давлением нагнетает жидкую смесь мочевины и воска в длинное тонкое копье, на конце которого находится сопло диаметром всего 0,3 миллиметра.
Эта безвоздушная насосная система способна производить капли диаметром 100 микрометров. Даже при скорости ветра 35 километров в час эти капли могут распыляться точно на края лопастей ротора , где они затем затвердевают.
Края особенно важны, поскольку именно здесь начинается процесс обледенения, когда влажный холодный воздух попадает на турбину.
Обеспечение успеха с помощью моделирования Доктор Оливер Тидже, руководитель проекта Fraunhofer IPA, и его команда определили технические параметры — например, необходимое давление, эффективный метод распыления и оптимальный размер капель — с помощью гидродинамического моделирования.
«Наш многолетний опыт моделирования процессов нанесения покрытий действительно помог нам. Мы смогли использовать этот опыт», — говорит физик.
«Однако нам пришлось адаптировать параметры процесса к сложной геометрии ветряных турбин». Теперь исследователи намерены работать с партнерами по отрасли над дальнейшей разработкой технологии и подготовкой ее к серийному производству.
Существует множество применений, в которых дроны могут использоваться для нанесения покрытий: от защиты от обледенения ветряных турбин и воздушных линий на железнодорожном транспорте до ремонта зданий — например, устранения дефектов штукатурки на труднодоступных частях зданий.
Проект «ТУРБО: Временное покрытие с помощью дронов — Защита ветряных турбин от обледенения на примере» поддержали 19 компаний, включая производителей покрытий и сырья, производителей оборудования для нанесения покрытий и дронов, а также операторов ветряных турбин.
Рубрика: Технологии и Наука. Читать весь текст на android-robot.com.