Профессор аэрокосмической инженерии Хуэй Ху из университета штата Айова проводил лабораторные исследования обледенения лопаток турбин около 10 лет. Но у него оставался вопрос: «Насколько то, что мы делаем в лаборатории, соответствует полевым условиям?»
Обледенение лопастей ветровых турбин может снизить эффективность выработки энергии на 80%
Лопасти ветряных турбин, вращающиеся в холодных влажных условиях, могут собирать лед толщиной 30 см на концах своих лопастей, имеющих ширину около метра.
Лед нарушает аэродинамику лопастей и баланс всей турбины в целом
Получить ответ удалось на электростанции недалеко от побережья Восточно-Китайского моря, где ветряные турбины в большей степени подвержены обледенению.
Для исследований использовали дроны, чтобы сфотографировать пятидесятиметровые лопасти турбины после воздействия до 30 часов суровых условий, включая ледяной дождь и мокрый снег. Фотографии позволили сравнить естественное обледенение с лабораторным и в значительной степени подтвердили данные экспериментов и теоретические прогнозы. Лед нарастает по всей длине лопастей, но больше всего льда образуется на внешней стороне лопасти, причем возле кончиков лопастей лед достигал толщины 0,3 метра.
Используя встроенные системы управления и сбора данных турбин, ученые сравнили рабочее состояние и выработку электроэнергии при обледенении лопастей с условиями без льда. Вывод был неутешительный: ветряные турбины вращаются намного медленнее и даже отключаются во время обледенения, при этом потери мощности из-за обледенения достигают 80%.
Теперь ученые продолжат свою работу для поиска эффективных способов удаления льда с лопастей. Решение этой проблемы отчасти предотвратит сбои подачи электроэнергии, как, например, недавно произошло в Техасе, где почти половина ветряных электростанций была отключена из-за обмерзания турбин.