風力渦輪機會在寒流中損壞嗎?以下是這項技術如何在冰凍溫度下持續運作的方法

風能正迅速成為歐洲電網的支柱,滿足該地區近五分之一的電力需求。

在一些北方國家,這個數字要高得多:55%丹麥,透過領先的例子,34%愛爾蘭。北海冰冷的海水中約有不到 3,000 颱風力渦輪機,南極洲也有一些。

因此,風力渦輪機顯然可以在寒冷氣候下保持堅固。但是,與其他再生能源,綠色能源懷疑論者喜歡貶低他們。

最近一篇病毒式傳播的部落格文章聲稱,今年的寒流瑞典本月早些時候,導致風電場“發電量大幅損失”,這表明“如果全球變暖”,風電場的情況會更好。

這可能很難讓人相信,但是風與冬天的故事有什麼道理嗎?

風力渦輪機在寒冷的天氣會結冰嗎?

風力渦輪機的設計能夠承受低至攝氏 -30 度左右的冰凍溫度。

冰可能形成於渦輪在一定條件下的葉片;不僅在下雪或凍雨時,而且在風寒或高濕、霧氣瀰漫的時期。

這種結冰是一個令人擔憂的問題,因為它會影響葉片的空氣動力學(本質上使表面變得更粗糙),從而降低其效率並可能導致不平衡問題。風力渦輪機可能需要停止旋轉才能避免這些問題,該地區的 WindEurope風能協會,解釋道。

出於安全原因,渦輪機也可以停止,以防止冰從葉片上飛濺。瑞典風能協會 Svensk Vindenergi 表示:“落冰的最大風險是風力渦輪機結冰導致溫度升高,或太陽出來並加熱風力渦輪機的零件。”

SWEA 計算了寒冷天氣下的合理安全距離(塔高加上渦輪機直徑),並表示目前尚未發現有人因落冰而受傷。

風力渦輪機如何應對冰凍溫度?

雖然冰可能會讓風電場營運商感到頭疼,但該行業已經想出了許多解決方案來從一開始就防止結冰,或將其融化。

現代渦輪機配備了從風電場控制室部署的除冰技術。其中包括葉片內部的加熱系統,如熱空氣循環、機械除冰裝置或液體,以及葉片振動系統。

瑞典公司 Skellefteå Kraft 開創了一種塗層方法刀片具有一層薄薄的碳纖維,當結冰威脅時,碳纖維會被加熱。

Nordex,另一家位於德國,提供“寒冷氣候套餐”,聲稱可以在結冰條件下減少高達 80% 的能量損失。

航空航天工程學教授胡輝在科學新聞網站 The Conversation 上撰文指出,大多數防止風力渦輪機葉片結冰的策略都來自航空領域。

但作為風電產業隨著能源轉型的不斷擴大,越來越多的投資正在投入優化這些能源轉型的脊椎骨。

「如果[冰]仍然出現,工廠通常會關閉,服務公司會到現場進行除冰,」SWEA 說。在這些罕見的情況下,可以派直升機前往渦輪機除冰。

有關冬季風能的虛假訊息

2021年2月,美國德州遭遇創紀錄的寒冷天氣,導致停電。

據該州主要能源供應商德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT) 稱,一些渦輪機在嚴寒時凍結,導致風能和其他可再生能源供應能力損失 16GW。

儘管綠色能源批評者很快就將絕望的局面歸咎於風電場,但 ERCOT 的數據顯示,由於風電場的失敗,造成了更大的缺口(30GW)。化石氣體、煤炭和核資源。

風力渦輪機的問題很大程度上歸因於它們不是為如此寒冷的條件而設計的。

「德州風力渦輪機的主要問題是如此極端的情況寒冷的天氣根據歷史天氣記錄,沒有預料到這種情況,因此開發商沒有對風力渦輪機進行耐候處理。豪蘭(Michael Howland),麻省理工大學土木與環境工程教授。

「看到清潔能源的長期反對者——無論是下雨、下雪還是陽光明媚,他們都攻擊清潔能源——從事一場政治機會主義的遊戲,誤導美國人推動一項與恢復能源無關的議程,這是可恥的。

「這是一個極端天氣問題,而不是一個清潔能源問題。如果有什麼不同的話,那就是它說明了為什麼我們需要投資建設更多再生能源具有更好傳輸和存儲能力的資源來取代過時的系統。

很多誤傳關於德克薩斯州渦輪機的資訊與一架直升機飛來救援的圖像被分享。

但事實查核人員證明,這張照片實際上是 2014 年瑞典一架高山直升機公司的飛機使用熱水清除渦輪機上的冰層。

該公司執行長表示,這種空中修復是“比什麼都不做更好的選擇”,因為讓強大的渦輪機快速恢復並運行有助於減少化石燃料的碳排放,而這正是風力渦輪機最擅長的。