風力エネルギーと寒冷気候の再生可能システム

北極や高山地域で稼働する風力タービンは、他の種類の機器にとって条件が悪い場合でも、クリーンな電力を生成します。カートリッジ ヒーターはブレードの除氷やギアボックスの潤滑などの重要な働きをするため、これらのシステムにとって非常に重要です。-寒冷地向けに特化した暖房器具は、現在、再生可能エネルギー分野で大きなビジネスとなっています。{3}

ブレード加熱システムは、空気力学を乱し、有害な飛氷の危険を引き起こす氷の蓄積を防ぎます。{0}大型タービンには通常、複合材ブレードに抵抗発熱体が組み込まれています。小型のタービンおよび改造されたタービンでは、ブレード根元の加熱リングにカートリッジ ヒーターが使用されます。これらのヒーターは、沿岸地域での多くの振動、-40 度から +80 度の温度変化、紫外線、オゾン、塩水噴霧に対応できる必要があります。各ブレードは-数十キロワットもの大量の電力を必要とするため、ヒーターが同時に起動したときに送電網が影響を受けないようにするため、強力な電気接続と負荷管理が必要になります。


ギアボックスと発電機を加熱すると、オイルの粘度が冷間始動に十分な状態に保たれます。風力タービンのギアボックスには数百リットルの合成油が入っています。温度が-40度まで下がると、オイルはほぼ固体になります。ギアボックス サンプとベアリング ハウジング内のカートリッジ ヒーターは、タービンが回転し始める前にオイルを温めます。加熱システムはタービン制御ロジックと連動する必要があります。たとえオイルが加熱されていたとしても、冷えたタービンを回そうとすると、ベアリングやギアに損傷を与える可能性があります。高度なシステムは、ウォームアップが均一であることを確認するために、いくつかの温度センサーと段階的な加熱を使用します。

寒冷地における蓄電池システムの安全性と正常な動作を維持するには、熱管理が必要です。リチウム-イオン電池は凍結すると容量が急速に減少し、充電すると壊れる可能性があります。最高のパフォーマンスと最長の寿命を実現するために、バッテリー ケース内のカートリッジ ヒーターが温度を 10 ～ 25 ℃に保ちます。バッテリーが熱くなりすぎると熱暴走を引き起こし、ひどい影響を与える可能性があるため、暖房システムはフェイルセーフである必要があります。-冗長温度監視、上限コントローラー、ヒーター故障検出は重要な安全機能です。-

カートリッジ ヒーターは、油圧ピッチ制御システムのアクチュエーターの応答性を維持します。風から最大限の力を得るために、タービンブレードはピッチを変更します。強い突風でブレードが回転するのを防ぐために、ブレードには羽根が付いています。冷たい油圧作動油は迅速に機能しないため、管理が難しくなり、危険な速度超過の状況につながる可能性があります。油圧リザーバー内のヒーターと露出したパイプ沿いのラインヒーターにより、流体の粘度が同じに保たれます。これらのシステムは通常、タービン バッテリー システムと連携して 48 V DC で動作するため、低電圧で動作するように作られたカートリッジ ヒーターが必要です。

変圧器やパワーエレクトロニクスを加熱することで湿気を防ぎ、スムーズな動作を保ちます。パッドに取り付けられた変圧器やインバーター キャビネットには、寒かったり濡れたりすると動作を停止する繊細な電子機器が搭載されています。対流フィンまたはファンによる強制循環を備えたカートリッジ ヒーターは、内部温度を露点以上に保ち、短絡や腐食の原因となる結露を防ぎます。ほとんどの場合、ヒーターはサーモスタットによって制御されており、外気温が一定の温度を下回った場合にのみヒーターがオンになります。これにより電力が節約されます。

制御システムと風速計の加熱により、タービンが確実に動作し、安全性が常にチェックされます。風力センサーに氷が蓄積すると、不正確な測定値が得られる可能性があり、必要のないときにタービンが停止したり、さらに悪いことに、危険な状況でタービンが稼働したりする可能性があります。センサー ハウジングとサンプル ラインのカートリッジ ヒーターにより空気の通路が確保され、測定が正確になります。これらのヒーターは通常、多くの電力 (50 ～ 200 W) を使用しませんが、タービンを稼働し続けるためには非常に重要です。センサーの問題は、寒冷地の風力発電所が冬に停止しなければならない主な理由の 1 つです。

タワーと基礎を加熱すると、氷と永久凍土の蓄積の問題が解決されます。永久凍土のある地域では、基礎の熱によって構造物を支える土壌が溶け、沈下する可能性があります。一方で、タワーのプラットフォームやはしごに氷が蓄積すると、メンテナンス作業員にとって危険になります。基礎排水システムとプラットフォーム除氷システムのカートリッジ ヒーターは、これらのリスクに対処します。-構造物を安定に保つためには、エネルギーを過剰に消費したり、地球が解けたときに環境に悪影響を与えたりしないように、基礎暖房を注意深く維持する必要があります。