Jan-Olov Aidanpää, professor och ämnesföreträdare i DMK vid Luleå tekniska universitet.
Expert på vindkraft i kallt klimat. Jan-Olov Aidanpää, professor och ämnesföreträdare i datorstödd maskinkonstruktion vid Luleå tekniska universitet. Foto: Ted Karlsson.

Utmaningar för vindkraft i kallt klimat

Isbildning är ett problem som drabbar vindkraftverk i norra Sverige. Forskare vid Luleå tekniska universitet som studerat vindkraft i kallt klimat kan visa på intressanta resultat när det gäller att klassificera och simulera is på rotorbladen. Nu vill de testa resultaten i både stor och liten skala.

– Vi har utvecklat en beräkningsteknik för att räkna på laster och strömningsbeteende som uppstår på bladen vid isbildning. Vi kan klassificera och mäta var det finns is på bladet och hur mycket. En beräkningsteknik för bladens dynamik är också utvecklad samt en simuleringsteknik för hur is växer till. Dessutom pågår ett projekt för att genom mätdata kunna förutsäga när ett fel kommer uppstå, säger Jan-Olov Aidanpää, professor och ämnesföreträdare i datorstödd maskinkonstruktion vid Luleå Tekniska Universitet.

Fotograf: Ted Karlsson
På D-husets tak finns ett vindkraftverk i miniformat som använts för att studera isbildning. Foto: Ted Karlsson.

Kostsamt med isbildning

Utbyggnaden av vindkraft, inte minst i norra Sverige, pågår för fullt. Landets nordliga del erbjuder bra vindförutsättningar och kall luft som är tyngre och ger mer effekt. Däremot finns ett problem med vindkraft i kallt klimat och det är att det under vissa år uppstår stora problem med isbildning på vindturbinernas rotorblad. Isen gör att vindkraftverk tvingas till långa driftsstopp, dessutom är det farligt när stora isblock släpper från de snurrande bladen.

– Under ett problemår kan isbildning göra att en vindkraftspark tappar 25 % i årlig produktion. Saknas ett avisningssytem kan isen i norra Sverige sitta kvar väldigt länge. Det medför stora kostnader för energibolagen och stillastående vindkraftverk kan också medföra att lager tar skada, säger Jan-Olov Aidanpää.

Har ett helhetsperspektiv

Flera forskningsämnen vid institutionen för teknikvetenskap och matematik vid LTU samarbetar inom vindkraft i kallt klimat. Mekanik i energisystem är ett område som universitetet är nationellt och internationellt framstående inom. En grupp tittar på hur is bildas, en andra grupp tittar på strömningsbeteendet för bladen och hur detta påverkar hela vindkraftsverkets dynamik. Den tredje gruppen forskar på övervakning med hjälp av mätdata så att problem ska kunna förutses.

– Vi är väldigt duktiga när det gäller ett helhetsperspektiv för vindkraft i kallt klimat, allt ifrån hur is bildas till hur det påverkar maskinerna och hur vi kan mäta isbildningarna.

Tre sätt att avlägsna is

Just nu finns tre tekniker för lösa problemet med isbildning på vindkraftverk, dock har alla tre svagheter. Den första går ut på att måla bladen svarta och vänta tills solen smälter dem. Det fungerar i länder med hög strålningsintensitet, men det fungerar mindre bra i vårt nordliga klimat. Ett annat system blåser varmluft inne i bladen, det fungerar om det är lättare nedisning. En tredje lösning handlar om att ha värmemattor inbyggda i rotorbladen. Det avisar effektivt, men det är lätt att det uppstår bränder och kortslutningar. Lägger man in elektrisk utrustning som denna är de också utsatta för åska på sommaren.

Nu avslutas ett treårigt projekt om vindkraft i kallt klimat som finansierats av Energimyndigheten, LTU och SKF. Forskarna hoppas nu på en fortsättning.

– Vi hoppas på en ny utlysning för vi skulle behöva ta nästa steg och arbeta med mer verkliga applikationer. Fram till nu har vi främst arbetat i laborativ och numerisk miljö, men vi vill räkna på riktiga vindkraftverk och verkligen kunna validera att våra modeller ger ett vettigt resultat. Kort uttryckt handlar det om experimentell validering av utvecklade modeller från isbildning till dynamiska konsekvenser, säger Jan-Olov Aidanpää.

Fotograf: Ted Karlsson

Kontakt

Aidanpää, Jan-Olov - Professor, Ämnesföreträdare
Organisation: Datorstödd maskinkonstruktion, Produkt- och produktionsutveckling, Institutionen för teknikvetenskap och matematik
Telefon: 0920-492531

Nyheten i media

"Vill testa forskningen i praktiken"

Sveriges Radio P4 Norrbotten

[http://sverigesradio.se/sida/artikel.aspx?programid=98&artikel=6600924]

"Forskare vill ta isbildningsstudie från labb till fält"

vindkraftsnyheter.se

[http://www.vindkraftsnyheter.se/2017/01/forskare-vill-ta-isbildningsstudie-fr-n-labb-till-f-lt]

Taggar

Sidansvarig och kontakt: Ted Karlsson

Publicerad: 2 januari 2017

Uppdaterad: 11 januari 2017

 

Luleå tekniska universitet är i stark tillväxt med världsledande kompetens inom flera forskningsområden. Vår forskning bedrivs i nära samarbete med företag som Bosch, Ericsson, Scania, LKAB, SKF och ledande internationella universitet. Luleå tekniska universitet omsätter totalt 1,6 miljarder kronor per år. Vi är idag 1 800 anställda och 15 000 studenter.

 

Luleå tekniska universitet • 971 87 Luleå • Orgnr: 202100-2841 • Telefon: 0920 49 10 00 • Fax: 0920 49 13 99 • Studenttorget: 0920-49 20 00
E-post allmänna ärendenFrågor om studier • Om webbplatsen  • © Luleå tekniska universitet 2016