מבוא

טורבינות רוח Offshore הן מקור חיוני של אנרגיה מתחדשת, במיוחד באקלים קר שבו מקורות אנרגיה מסורתיים עשויים להיות פחות אמין.עם זאת, תנאי מזג אוויר קשים מציבים אתגרים משמעותיים עמידותם וביצועיהם.הטמעת אסטרטגיות יעילות יכול להאריך את תוחלת החיים של טורבינות אלה להבטיח ייצור אנרגיה עקבית של מקומות עבודה מתוחים באופן ישיר, כמו דחיפה גלובלית עבור decarbonization מאיץ, פרויקטים רוח יבשה קר הופכת נפוצה יותר באזורים כגון חוף הים התיכון, ללא צורך יעיל ביותר, ללא ספק, כמו פתרונות אקלים מתקדם, ללא לחץ אווירי אקלים, ופתרונות מתקדמים, ללא לחץ אווירי אקלים, כמו אלה.

הבנת האתגרים באקלים קר

אקלים מושרה מציג מכשולים ייחודיים עבור טורבינות רוח offshore, כולל היווצרות קרח, טמפרטורות נמוכות ומהירויות רוח גבוהות.קרח יכול להגדיל את העומס על להבים טורבינות ומגדלים, המוביל ללחץ מכני וכישלון פוטנציאלי.בנוסף, טמפרטורות נמוכות עלולות לגרום למשטחי אקלים טבעיים אלה, במיוחד עם עלייה של מערכות הגנה נמוכה.

דינמיקה קרח

הבנת כיצד צורות קרח על פני השטח טורבינות היא קריטית להפחתה של ההשפעות שלה. שני סוגים עיקריים של צמת להתרחש: ב-עננים icing (rime and glaze) ומשקעים icing (גשם מנקה או שלג רטוב) קרח מרימה הוא בשפע וקל יותר להסיר, בעוד בוהק הוא צפופה, שקוף, ומציית חזק.

השפעות טמפרטורות נמוכות על חומרים ומערכות

מתחת ל-20 מעלות צלזיוס, פלדות בנייה נפוצות רבות הופכות לסחר, מה שמוביל לפצח תחת עומס ציליצי. .Pomer מורכבs המשמש להבים עשוי לחוות microcracking או delamination אם לא לנסח טמפרטורות קרות.מערכות הידרופוליות, חותמות, ורכיבי חשמל גם מידרדרים בקור קיצוני.

בחירה חומרית וכובעים עבור חוסן קר

בחירת חומרים העומדים בטמפרטורות נמוכות ומתנגדים לגישור קרח היא קריטית.מרכיבים מתקדמים וסגסוגת מיוחדת משפרים את השלמות המבנית של רכיבים טורבינות בסביבות קרות.עבור פגזי להב, epoxy resinsinsins מוחל לעתים קרובות עם מערכות פוליאורטיאן או היברידיות ששומרות על גמישות בטמפרטורות נמוכות של סיבי פחמן יכול לשמש גם כדי להפחית התכווצות תרמיות ולהגדיל את הנוקשות.

קידודים מוגנים ו Lubricants

החלת סיכה מיוחדת ציפויי מגן להפחית את החיכוך ומונעת דבקות קרח. טיפולים אלה לשמור יעילות מכנית ולהפחית את צרכי תחזוקה.לדוגמה, מחסנית הילוכים חייב להישאר נוזל בטמפרטורות נמוכות; שמנים סינתטיים עם נקודות לשפוך נמוך 61 נקודות לשפוך נמוך הם מועדפים.Gases עבור המגרש ו- YawenerLs הם prescribed מואצים עם תוספים כדי למנוע נוקשות.

זיהוי קרח ומערכות מייגציה

יישום חיישנים זיהוי קרח בזמן אמת ומערכות הסרת קרח אוטומטיים מונעים בניית קרח.טכנולוגיות כגון להבים מחוממים או רטט קולי עוזר dissession קרח ללא התערבות ידנית.זיהוי הוא קו ההגנה הראשון של חיישנים קפאוליטיביים, קדרממטרים, ומצלמות יכולים לזהות קאצ'רציה קרח.כמה מערכות למדוד שינויים בתדירות טבעית או עקומות כוח כדי להפרישים, ברגע שלעתים קרובות יכול לכלול ציפויים פעילים או שיטות הפעלה.

  • (FLT:0) חימום אלקטרוותרמאלמי (Electrthermal חימוםFLT:1): אלמנטים משולבים בלהב המוביל הקצוות או מוטבעים רק מתחת לעור יכולים להמיס קרח.מערכות אלה יכולות להיות מחפרות חריפות או תנורי פחמן ננו-בטן.צריכת האנרגיה נמשכת בדרך כלל מהפלט של טורבינות עצמה, צמצום הדור הנקי במהלך מחזורים.
  • (FLT:0) חם אוויר מפוצץ: בשימוש בעיקר על להבים גדולים יותר, אוויר חם הוא מופצה דרך חללים להב פנימי כדי לחמם את הקצה המוביל.
  • (ב) ⁇ 0 (Ultrasonic רטט) 1: מטאורים פיטזואלקטריים מעוררים רטטים גבוהים שפורצים את הדבקות קרח. שיטה זו היא קלה, אנרגיה נמוכה, וניתן ליישם אותם להבים, מגדלים ותאולים.
  • (FLT:0) הסרת קרח מכנית: מגפיים מנופחים או שלפוחית שתן pneumatic על הקצוות המובילים, בדומה למטוסים דה-הקלינג, ניתן להשתמש אך הם פחות נפוצים בחו"ל בשל חששות אמינות.

אסטרטגיות תפעוליות גם ממלאות תפקיד. Turbines יכול להיות סגור באופן זמני במהלך אירועים קשים כדי למנוע עומסים לא מאוזנים, ולאחר מכן מחדש את התנאים פעם שיפור. כמה מפעילי להפעיל טורבינות במהירויות מופחתות כדי למנוע זריקת קרח.אינטגרציה של ניהול קרח עם מערכת הבקרה של טורבינת מאפשרת תגובה אוטומטית המבוססת על משוב חיישן.

חיישנים בחירה ו-Data Fusion

(מספר סוגי חיישן משולבים לעתים קרובות כדי ליצור מערכת זיהוי קרח אמינה.לדוגמה, מיקרוגל יכול לזהות סרט מים על להבים, בעוד שערכת עומס אינה תלויה בנתוני נתונים ממטרים נאים בהשוואה לקריאות לידר יכול להצביע על אנמליות מושרה קרח. אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לעבד נתונים קודמים כדי לחזות אירועים icing וייעלות של חברות מובילות כמו FLTS:2Flimates: LTiOS LT2 LTS LT2 LT2 LTS , כולל מחסנים מחסנים .

אופטימיזציה של הסביבה הקרה

עיצוב טורבינות לסביבות קרות כרוך בהעמקת רכיבים קריטיים מעל אזורי קרח פוטנציאליים, באמצעות עיצובי להב אווירודינמיים כדי למזער את בניית קרח, ושילוב מערכות בסיס חזקות לעמוד בפני כוחות המושרה קרח.עבור תת-קרקעיים וקרנות, עומסי קרח יכולים להיות משמעותיים, במיוחד כאשר העברת גלידות קרח או מצעים מונעים, חייב להיות מעוצבים עם קרח בקופת מים חמים כמו שמיכות מיוחדות, כמו קירות שטוחים.

חבילות מזג אוויר קרות

רוב יצרני טורבינות מציעים חבילות מזג אוויר קרות אופציונליות (CWPs) הכוללות חותמות משודרגות, תנורי חום עבור אלגוריתם ומנגנוני חתונות, מערכות סיכה בתדרים בתדרים נמוכים, ו בידוד עבור אלקטרוניקה קריטית.התתת התא עשוי להיות מחומם לשמור על טמפרטורה פנימית מעל הקפאת, מניעת הדבקה וקרח בתוך. ארון הבקרה מונח לעתים קרובות בתוך תא אקלים מבוקר, מערכות חירום אלה הם מותאמים באופן קבוע אפילו על טמפרטורות סטנדרטיות על בסיס טמפרטורות סטנדרטיות.

המונחים: heatingאינטגרציה

(ההדגשה של אלמנטים חימום להבים ללא היערכות מבנית היא אתגר עיצוב גדול.מערכת החימום חייבת להיות קלה, אמינה, ומסוגלת לעמוד בתקיפות ברקים.פחמן-מחדש-מחזק פולימר (CFRP) להבים יכולים לשמש כמוליכים לאימון חימום, לפשט את האינטגרציה.

אסטרטגיות תפעול ותחזוקה

אסטרטגיה יעילה של פעולות ותחזוקה (O&M) היא קריטית באקלים קר.מערכות ניטור מצב מרחוק (CMS) עוקבות ברציפות אחר רטט, טמפרטורה, ותפוקה כוח, התראה על מפעילי סימנים מוקדמים של בעיות קרח או מכניות. ניתוח חיזוי יכול לחזות את הכשל, ומאפשר תיקונים במהלך חלונות מזג האוויר במקום להגיב להתמוטטות. Access לטורבינה מוגבלת לעתים קרובות לערים ללא קרח או צורך בכלי רכב מיוחדים.

  • (ב) ,0) ,התאמת ציוד שירות (הרכבות, כלי רכב)
  • (ב) ,0) ,3 ,3 ,5 , ).
  • (ב) ,0) , עיין בלהבות ב- 1 בינואר (בקיצור: ⁇ )
  • (ב) ,0) פרוטוקולי ניהול (Ice Management ProtocolsFLT:1) עבור השבתה בטוחה ושיקום מחדש
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תאומים דיגיטליים ומערכות SCADA יכולים לדמות מצבים של ייבוש ואופטימיזציה של מחזורי דה-הפחתת אובדן אנרגיה.חלק מהחוות לתאם תחזוקה על פני טורבינות מרובות כדי למקסם את היעילות במהלך מזג אוויר טוב. ניהול מלאי חלקי ספאר חייב לקחת בחשבון עבור זמנים מובילים יותר עקב נתיבי אספקת קרח ים.

הערכה ותיקון בתנאי קור

טכניקות בדיקה כמו thermography, בדיקת קול, ובדיקה חזותית עם מצלמות הגנה גבוהה מותאמים לסביבות קרות. פלטפורמות רובוטיות יכולות לבצע בדיקות להב תוך מצופה עמידות קרח. תיקונים מעורבים מורכבים דורשים טמפרטורות מבוקרות עבור ריפוי; ולכן, טמפרטורות מתוחכמות זמניות הוקמו סביב אזור התיקון. אתגרים לוגיסטיים אלה להגדיל את עלויות O&M על ידי 15-30% לעומת אתרי מזג, על פי דוחות התעשייה.

דוגמאות לשיטות ותעשייה

(ב) כמה פרויקטים של רוח יבשה הראו יישום מוצלח של אסטרטגיות עמידות.ה-FLT:0Hywind סקוטלנדFLT:1 צף חווה רוח (המופעל על ידי Equinor) לא עומד בפני קרח, אלא חוויות סופות חורף קשות עם טמפרטורות נמוכות וכיסויים של טורבינות האי שלה מצוידות קרות ומערכות חימום.

כיוונים עתידיים וחדשנות

(התעשייה ממשיכה לקדם אסטרטגיות עמידות.מחקר ל-FLT:0) חומרים שמניחים את עצמם-healing: 1 ללהבים יכולים לתקן באופן אוטומטי מיקרו-מצרים הנגרמים על ידי רכיבה תרמית:2Nano-coatingsating מודלים מתקדמים ל-61-DPSD, בעוד ש-FLT5-FLTs-FLTs-FLTs-FIDs-S יכול להיות משופר יותר ויותר לייעלומיקורבקרובינות ו-FID-FID-FID-FID, כך שמפתחת יותר ויותר, כולל תכונות טיפוליות משופרות של אבטחה של ® (מחדשות) ו-FLT5) ו-FLT5, כולל שיפור יותר ויותר יעילות ו-FLT).

מסקנה

עידוד עמידותם של טורבינות רוח offshore באקלים קר דורש שילוב של חומרים מתקדמים, טכנולוגיות חדשניות ועיצוב מתחשב. אסטרטגיות אלה לא רק לשפר ביצועים, אלא גם לתרום לקיימות ארוכת טווח של פרויקטים אנרגיה מתחדשת בסביבה מאתגרת. על ידי השקעה בחומרים עמידים קרים, זיהוי קרח ומערכות מיגנציה, אסטרטגיות חכמות של פרויקט אוקס וחדשנות מתמשכת, תעשיית הרוח offshore יכול לפתוח את הפוטנציאל העצום של מרכזי של מרכזי פתרונות אנרגיה מתחדשת, תוך כדי שיפור יעיל יותר ויותר.