نگهداری از توربین‌های بادی در زمستان با کمک پهپاد

پهپادها می‌توانند کارهای بیشتری از فیلمبرداری از بالا در آسمان و شلیک موشک انجام دهند که یکی از آنها می‌تواند کمک به توربین‌های بادی در زمستان باشد.
 آب‌وهوای مرطوب و سرد مدت‌هاست که کارایی انرژی بادی را مختل می‌کنند. هنگامی که یخ روی پره‌های روتور تشکیل می‌شود، عدم تعادل چرخشی رخ می‌دهد که منجر به افزایش استهلاک می‌انجامد.
گروهی از کارشناسان موسسه فناوری ساخت و مواد پیشرفته فراونهوفر(IFAM) و موسسه مهندسی ساخت و اتوماسیون فراونهوفر(IPA) راه حلی برای محافظت از توربین‌های بادی در برابر یخ‌زدگی ارائه کرده‌اند.
این پروژه که توربو(TURBO) به معنای «پوشش موقت با استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین» نام دارد، جایگزینی مقرون به صرفه را معرفی می‌کند که می‌تواند شیوه مهار و نگهداری انرژی بادی را متحول کند.
به طور سنتی، مبارزه با این چالش، پرهزینه بوده است. از ادغام تجهیزات گرمایشی در تیغه‌ها گرفته تا استفاده از بالگرد برای یخ زدایی مواردی بودند که اپراتورها را با هزینه‌های قابل توجه و وقفه‌های تولید مواجه کردند زیرا توربین‌ها اغلب برای چندین روز باید خاموش می‌ماندند.
آندریاس استیک(Andreas Stake)، مدیر این پروژه می‌گوید: پهپادهایی که فقط در صورت نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایگزینی مقرون به صرفه هستند. اگرچه این اولین باری نیست که از هواپیماهای بدون سرنشین برای پاک کردن یخ از پره‌های توربین استفاده می‌شود، اما هنوز راه حلی وجود نداشته که با همه سناریوها مطابقت داشته باشد.
دوستدار محیط زیست
چالش اصلی ایجاد یک ماده سازگار با محیط زیست بود که به خوبی به تیغه‌های روتور بچسبد و برای مدت طولانی دوام داشته باشد تا یخ را از بین ببرد.
محققان نمونه اولیه پوشش ساخته شده از اوره و موم را ایجاد کردند که این معیارها را برآورده می‌کرد. این ماده را می‌توان با استفاده از روش اسپری به طور موثر روی پره‌ها اعمال کرد و خشک شدن سریع آن تضمین می‌شود. کارایی پوشش در یک محفظه یخ آزمایش شد و توانایی آن را برای محافظت قابل اعتماد در برابر تشکیل یخ تایید شد.
محققان برای اعمال دقیق پوشش، تجهیزات خاصی طراحی کردند.
یک سیستم پمپ بدون هوا با نازل با قطر تنها ۰.۳ میلی متر، امکان پاشش قطرات به کوچکی ۱۰۰ میکرومتر را فراهم می‌کند. این دقت تضمین می‌کند که حتی در سرعت باد ۳۵ کیلومتر در ساعت، پوشش را می‌توان به دقت روی لبه‌های مهم پره‌های روتور، جایی که یخ برای اولین بار با برخورد هوای مرطوب و سرد به توربین شروع به تشکیل شدن می‌کند، اعمال کرد.
علمِ پشتِ راه حل
موفقیت این پروژه به شبیه سازی‌های دینامیکی سیالات پیچیده بستگی داشت. دکتر اولیور تیج(Oliver Tiedje)، مدیر این پروژه و تیمش از تجربه گسترده خود در مدل‌سازی فرآیندهای پوشش برای تعیین پارامترهای فنی حیاتی استفاده کردند.
دکتر تیج توضیح داد: دهه‌ها تجربه ما در مدل‌سازی فرآیندهای پوشش واقعا به ما کمک کرد. ما توانستیم از این تخصص استفاده کنیم. با این حال، ما مجبور شدیم پارامترهای این فرآیند را با هندسه پیچیده توربین‌های بادی تطبیق دهیم.
محققان با توجه به دستاوردهای خود، اکنون در حال همکاری با شرکای صنعتی برای اصلاح بیشتر این روش و آماده سازی آن برای تولید انبوه هستند. آنها کاربردهایی را فراتر از توربین‌های بادی در نظر دارند. کاربردهای بالقوه‌ای همچون حفاظت از خطوط هوایی در حمل و نقل ریلی و نوسازی بخش‌های چالش برانگیز ساختمان‌ها.
این پروژه که توسط ۱۹ شرکت در بخش‌های مختلف پشتیبانی می‌شود به عنوان یک پروژه تحقیقات جمعی صنعتی(IGF) ارائه شد و از وزارت امور اقتصادی و اقدام اقلیمی(BMWK) فدرال بودجه دریافت کرد.