Uppsatsen har som syfte att redogöra för vilken problematik som finns gällande isbildning på vindkraftverkens rotorblad samt därefter redogöra för vilka metoder som finns dels för att förhindra isbildning och dels för att avhjälpa isbildning på vindkraftverkens rotorblad. Slutligen skulle en studie göras för att avgöra vad som är ekonomiskt, tekniskt och praktiskt mest fördelaktigt; att förebygga eller att avhjälpa isbildning på vindkraftverkens rotorblad.
Litteraturstudien har visat att problematiken kring nedisade rotorblad är främst produktionsbortfall, ökade ljudnivåer, minskad livslängd på komponenter samt säkerhetsrisker.
6.1 Metoder för att förebygga isbildning
De metoder som finns för att förebygga isbildning är enligt litteraturstudien elektriska värmesystem, varmluftskanaler, luftskikt, ytbeläggning, kemikalier och mikrovågor. Av dessa kan elektriska värmesystem, varmluftskanaler samt kemikalier även enligt litteraturstudien ses som metoder för avisning.
6.2 Metoder för att avhjälpa befintlig isbildning
De metoder som finns för avisning och som tas upp i litteraturstudien är; elektriska värmesystem, varmluftskanaler, tryckluft, svartmålade rotorblad, kemikalier, flexibla rotorblad, aktiv pitchning, avisning med hjälp av helikopter, elektromagnetiskt inducerade vibrationer och ultraljud. Av dessa är elektriska värmesystem, varmluftskanaler samt kemikalier enligt litteraturen lämplig även metoder för att förebygga nedisning.
6.3 Lämpligaste metoden
Vilken metod som ur ett ekonomiskt, tekniskt och praktiskt perspektiv är mest fördelaktig; att förebygga eller avhjälpa isbildning, går inte att svara på ur ett generellt perspektiv. Detta är enligt den gjorda litteraturstudien beroende av ett flertal parametrar på den aktuella platsen för vindkraftverken. Däribland hur många dagar med nedisning som uppskattas per år, vilken svårighetsgrad nedisningen förväntas ha samt vilka vindresurserna på platsen är. Vid lättare nedisning kan det i vissa fall vara olönsamt att avisa rotorbladen och mer fördelaktigt att vänta tills islagret smälter eller lossnar utan yttre påverkan, eller vänta tills en större ispåbyggnad skett. Det finns dock områden där det ur ett säkerhetsperspektiv måste finnas ett avisningssystem eller system för att förebygga isbildning. De två system som är vanligast förekommande på marknaden idag är elektriska värmesystem och varmluftskanaler vilka båda är metoder som både kan användas för att genomföra en avisning men även i förebyggande syfte.
6.4 Fortsatt forskning
Enligt författarna Laakso et al. (2010) finns inga verifierade metoder för att göra uppskattningar av produktionsbortfall på grund av nedisning. Litteraturstudien i denna uppsats har endast visat på mycket grova uppskattningar av produktionsförluster på grund av is, vilka ej kan användas till att göra vidare beräkningar. Fortsatt forskning inom området som leder fram till verifierade metoder för beräkning av produktionsbortfall på grund av is kommer att öka möjligheterna att göra mer korrekta bedömningar av den ekonomiska aspekten av att installera avisningssystem eller system för att förebygga isbildning.
7 REFERENSER
Antonini, C., Innocenti, M., Horn. T., Marengo, M. & Amirfazli A. (2011).
Understanding the effect of superhydrophobic coatings on energy reduction in anti-icing systems. Cold Regions Science and Technology
Vol. 67, ss. 58–67
Appelqvist, P. & Arbinge, P. (2013). Utredning av ljudpåverkan vid nedisning av vindkraftverk. Bygg & Teknik.
Vol. 3, ss. 59-62
Baring-Gould, I., Tallhaug, L., Ronsten, G., Horbaty, R., Cattin, R., Laakso, T., Durstewitz, M., Lacroix, A., Peltola E. & Wallenius, T. (2009). Expert group study on recommendations for wind energy projects in cold climates.
Finland: VTT
ISBN 978-951-38-7492-6
Battisti, L. (2015) Wind Turbines in Cold Climates - Icing Impacts and Mitigation Systems.
Springer International Publishing AG Switzerland.
DOI 10.1007/978-3-319-05191-8
Battisti, L., Baggio, P. & Fedrizzi, R. (2006). Warm-air intermittent de-icing system for wind turbines. Wind Engineering
Vol. 30(5), ss. 361-374
Biswas, S., Taylor, P. & Salmon, J. (2012). A model of ice throw trajectories from wind turbines. Wind Energy
. Vol. 15(7), ss. 889–901. DOI: 10.1002/we.519
Dalili, N., Edrisy, A. & Carriveau, R. (2009). A review of surface engineering issues critical to wind turbine performance. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Vol.
13, ss. 428–438
Energimyndigheten (2013). Vindkraft i kallt klimat
[programbeskrivning].
Fakorede, O., Feger, Z., Ibrahim, H., Ilinca, A., Perron, J. & Masson C. (2016). Ice protection systems for wind turbines in cold climate: characteristics, comparisons and analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews.
Vol. 65, ss. 662–675
Fortin, G., Perron, J. & Illinca, A. (2005). Behaviour and Modeling of Cup Anemometers under Icing Conditions.
IWAIS XI, Montréal, juni 2015.
Gedda, H. & Pederson, E. (2008) Wind Turbine Ice Protection System Wind Turbine Ice Protection System (WTIPS).
Proceedings; konferens Winterwind 2008 - Wind energy in
low temperature and icing conditions
. Norrköping, Sverige 9-10 december 2008.
http://www.winterwind.se/2008/presentationer/09_Pederson_Winterwind_2008.pdf
Habibi, H., Cheng, L., Zheng, H., Kappatos, V., Selcuk, C. & Gan, T-H. (2015). A dual de-icing system for wind turbine blades combining high-power ultrasonic guided waves and low-frequency forced vibrations. Renewable Energy.
Vol. 83, ss. 859–870
Hochart, C., Fortin, G., Perreon, J. & Illinca, A. (2008). Wind Turbine Performance under Icing Conditions. Wind Energy
. Vol 11, ss 319–333. DOI: 10.1002/we.258
Holme, I.M. & Krohn Solvang, B. (2001). Forskningsmetodik - om kvalitativa och kvantitativa metoder.
Lund: Studentlitteratur
Jarnestad, J. & Mellgren, E. (2015). Mikrovågor, folie och vatten stoppar isen.
Forskning & Framsteg.
Vol.3. http://fof.se/tidning/2015/3
Laakso, T., Baring-Gould, I., Durstewitz, M., Horbaty, R., Lacroix, A., Peltola, E., Ronsten, G., Tallhaug, L. & Wallenius, T. (2010). State-of-the-art of wind energy in cold climates.
VTT. ISBN 978-951-38-7493-3
Lamraoui, F., Fortion, G., Benoit, R., Perron. J. & Masson, C. (2014). Atmospheric icing impact on wind turbine production. Cold Regions Science and Technology Vol. 100, ss.
36–49
Lehtomäki, V., Rissanen, S., Wadham-Gagnon, M., Sandel, K., Moser, W. & Jacob, D.
(2016). Fatigue loads of iced turbines: Two case studies. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics.
Vol. 158, ss. 37–50
Liinasaari, K. & Frank J.A. (2016).Vindkraft och Arbetsmiljö
, Version 2. Projektrapport
för Energimyndigheten och Strömsunds Kommun.
Lothigius, L. (2016). De-iced blades are a must in icing climates.
Winterwind
International Wind Energy Conference -
Conference Program 2016
http://windren.se/WW2016/0_3_Program_2016_full.pdf [hämtad 2016-12-12]
Novascientia Blog. (2015). A song of Ice and Wind... turbines
[blogginlägg] publicerat
2015-06-10 kl 15:34.
https://www.novascientia.net/articles/225/A-song-of-Ice-and-Wind-turbines [hämtad 2017-01-15]
Parent, O. & Ilinca, A. (2011). Anti-icing and de-icing techniques for wind turbines:
Critical review. Cold Regions Science and Technology,
65(1), ss. 88–96.
DOI:10.1016/j.coldregions.2010.01.005
Renström, J. (2015). Modelling of Ice Throws from Wind Turbines.
Examensarbete vid
Institutionen för geovetenskaper. Uppsala: Uppsala Universitet. ISSN 1650-6553 Nr 308.
Ronsten, G. (2004). Svenska erfarenheter av vindkraft i kallt klimat – nedisning, iskast och avisning.
Elforsk rapport 04:13.
Stray Jörgensen & Rienecker (2002) Att skriva bra uppsats. Malmö: Liber
Sunden, B. & Wu, Z. (2015). On Icing and Icing Mitigation of Wind Turbine Blades in Cold Climate. Journal of Energy Resources Technology
Vol. 137(5)
TWI (2016) Final Report Summary - DEICE-UT (Wind turbine blade Anti / De-icing, combined Ultrasonic guided wave and vibration system). Projekt DeICE-UT. Projekttid:
2013-08-01 till 2015-07-31.
Vattenfall (2015). Vindkraftproduktion i kallt klimat.
Pressmeddelande 2015-02-03 kl.
08:30
https://corporate.vattenfall.se/press-och-media/pressmeddelanden/2015/vindkraftprodukt ion-i-kallt-klimat/ [hämtad 2016-11-30]
Westerlund, R. (2009). Is på vindkraftverk - Detektering, utbredning, personskaderiskminimering och produktionsbortfall
- Elforsk rapport 09:06
Yin, C., Zhang, Z., Wang, Z. & Guo, H. (2016). Numerical simulation and experimental validation of ultrasonic de-icing system for wind turbine blade. Applied Acoustics vol.
114. ss. 19–26