Ветровые турбины, работающие в арктических и альпийских условиях, производят экологически чистую электроэнергию в условиях, при которых разрушается меньшее оборудование. Эти установки в значительной степени полагаются на картриджные нагреватели для выполнения важнейших функций, начиная от противо-обледенения лезвий и заканчивая смазкой редуктора. Сектор возобновляемых источников энергии стал важным рынком специализированных нагревательных элементов для холодной-погоды.
Системы подогрева лопастей предотвращают накопление льда, которое нарушает аэродинамику и создает опасность отбрасывания-льда. В то время как в больших турбинах часто используются резистивные нагревательные элементы, встроенные в композитные лопатки, в меньших установках и модернизированных установках используются картриджные нагреватели в нагревательных кольцах основания лопатки. Эти обогреватели должны выдерживать высокие уровни вибрации, циклическое изменение температуры от -40 до +80 градусов, а также воздействие ультрафиолета, озона и солевых брызг в прибрежных установках. Требуемая мощность составляет значительные-десятки киловатт на одно лезвие, что требует надежных электрических соединений и управления нагрузкой для предотвращения воздействия на сеть во время одновременного запуска нагревателя.
Подогрев коробки передач и генератора поддерживает вязкость смазки при холодном пуске. Редукторы ветряных турбин содержат сотни литров синтетического масла, которое становится почти твердым при -40 градусах. Патронные нагреватели в поддоне коробки передач и корпусах подшипников предварительно нагревают масло перед началом вращения турбины. Система нагрева должна быть скоординирована с логикой управления турбиной.-Попытка вращения холодной турбины может привести к повреждению подшипников и шестерен, даже если масло теплое. Сложные системы используют несколько датчиков температуры и ступенчатый нагрев для обеспечения равномерного прогрева.
Системы хранения аккумуляторов в холодном климате требуют управления температурным режимом для поддержания производительности и безопасности. Литий-ионные-аккумуляторы быстро теряют емкость при температуре ниже 0 градусов и могут быть повреждены при зарядке при замерзании. Картриджные нагреватели в батарейных шкафах поддерживают температуру в пределах 10-25 градусов для обеспечения оптимальной производительности и долговечности. Система отопления должна быть -безопасной-, поскольку перегрев батарей создает риск выхода из-под контроля температуры с катастрофическими последствиями. Резервный контроль температуры, контроллеры верхних пределов и обнаружение неисправностей нагревателей являются важными функциями безопасности.
В гидравлических системах управления шагом используются картриджные нагреватели для поддержания отзывчивости привода. Лопасти турбины наклонены для оптимизации захвата мощности, а наклон лопастей предотвращает вращение при сильном ветре. Холодная гидравлическая жидкость реагирует медленно, что снижает точность управления и потенциально создает опасные условия превышения скорости. Нагреватели в гидравлических резервуарах и линейные нагреватели вдоль открытых трубопроводов обеспечивают постоянную вязкость жидкости. Эти системы часто работают при напряжении 48 В постоянного тока, что соответствует системам турбинных батарей, требующих картриджных нагревателей, специально разработанных для работы при низком-напряжении.
Нагрев трансформатора и силовой электроники предотвращает попадание влаги и сохраняет эффективность. Трансформаторы и инверторные шкафы, монтируемые на подставку-, содержат чувствительную электронику, которая выходит из строя при холоде или сырости. Картриджные нагреватели с конвекционными ребрами или вентилятором-с принудительной циркуляцией поддерживают внутреннюю температуру выше точки росы, предотвращая образование конденсата, вызывающего короткие замыкания и коррозию. Нагреватели обычно имеют термостатическое управление и включаются только тогда, когда температура окружающей среды падает ниже заданных значений, что сводит к минимуму потребление энергии.
Система управления и подогрев анемометра обеспечивают работу турбины и контроль безопасности. Накопление льда на датчиках ветра приводит к ложным показаниям, которые могут привести к ненужной остановке турбин или, что еще хуже, к работе в опасных условиях. Картриджные нагреватели в корпусах датчиков и линиях отбора проб обеспечивают свободные воздушные каналы для точных измерений. Эти нагреватели обычно имеют низкую-мощность (50-200 Вт), но они критически важны для работы турбины. Неисправности датчиков готовности являются одной из наиболее частых причин зимних простоев ветряных электростанций в холодном климате.
Обогрев башен и фундаментов решает проблемы вечной мерзлоты и накопления льда. В регионах вечной мерзлоты тепло фундамента может растопить поддерживающую почву, вызывая структурную осадку. И наоборот, скопление льда на платформах и лестницах вышек создает угрозу безопасности обслуживающего персонала. Картриджные нагреватели в системах дренажа фундамента и устройствах для защиты от обледенения платформ позволяют снизить эти риски. Нагрев фундамента необходимо тщательно контролировать, чтобы поддерживать стабильность конструкции без чрезмерного потребления энергии или воздействия на окружающую среду от таяния грунта.
