Titel: Is på vindkraftverk – Detektering, utbredning, personskaderiskminimering och produktionsbortfall, Elforsk rapport 09:06
Författare: Rolf Westerlund, HoloOptics
Utgivare: Elforsk, Vindforsk
Årtal: 2009
Ämnesord: vindkraft i kallt klimat
Sökord: Nedisning, iskast, effektförlust
Rapport
Sammanfattning: Projektet hade tre delmål
• att fastställa sambandet mellan indikeringar från en detektor utvecklad i ett tidigare Vindforskprojekt och faktisk utbredning av is på rotorblad
• att fastställa vid vilken nedisningsgrad operatören måste vidta åtgärder, främst avseende personskaderisken (allmänheten)
• att ge en uppfattning om hur stort produktionsbortfall nedisning kan medföra
Som föremål för studien valdes ett kustnära högt beläget vindkraftverk i mellannorrland (Härnösand).
Utrustning: Två isindikatorer, 12 st IceMakers, effektlogger på vindkraftverket samt vinddata från närbelägen mätmast (uppvärmda givare).
Testperiod: Mars-december 2008 (varav 4 månader med reella förutsättningar för nedisning).
Första delmålet har delvis uppnåtts. Vid reell¹ påisning har samtliga IceMakers täckts relativt simultant av en tillräckligt tjock ishinna (tiondelar av en millimeter) för att inte längre markera/reflektera fotoblixtens ljus.
Däremot har indikeringarna gett begränsat stöd för bedömningen av när kraftigt adderad ispåväxt skett i bladframkant (inspektionsbesök krävdes).
Likaså var sambandet indikering – nedisning osäkert när temperaturen ”vandrade” runt nollstrecket. (Ibland avisades bladen utan att den ouppvärmda indikatorn hann avisa).
Vidare försvårades verifiering av isutbredning under tider med nederbörd eller dimma eftersom blixtljuset i stället reflekterades mot vattendroppar och/eller snöflingor (ett problem främst under förvinterns väderleksförhållanden).
Andra delmålet har uppfyllts så till vida att projektet bidragit till att utveckla strategier avseende personskaderisken såväl vid risk för nedisning som vid konstaterade nedisningar.
Vid majoriteten av faktiska nedisningar har ispåläggningen bedömts vara alltför tunn för att utgöra fara/ha kraft i nedslaget. Vid ytterligare ett antal tillfällen har osäkerhet uppkommit huruvida fara för person förelegat eller ej. Förväntad besöksfrekvens, vind-/kastriktning och förväntad temperaturförändring har i flertalet sådana situationer avgjort beslutet drift eller driftstopp.
Sammanlagt stoppades driften vid sju tillfällen, sex på vårvintern och ett på förvintern. De två kortaste stoppen varade 8 timmar, längsta stoppet fyra och ett halvt dygn.
Vid två av dessa sju stopp tillämpades ”nattkörning” med stöd av fördelaktig vind-/kastriktning (ej mot väg eller parkering), ringa/obefintlig besöksfrekvens samt förutsättningar för ”vandrande” nattemperatur nära nollstrecket. (Driftens intensivare kontakt/värmeöverföring mellan luft och blad möjliggjorde relativt ofta avisning, trots enbart någon halvtimmes ”tötemp”).
Ingen allvarlig nedisning jämsides med förväntad påtaglig besöksfrekvens inträffade under projekttiden. Sålunda genomfördes ingen inhägnad med varningsband av närområdet. Vid ett tillfälle (fyra dygn) sattes varningsband upp i det mest frekventerade passagen (25 m ifrån verket) för att, förutom varningsskyltarna, påminna besökaren om isrisken.
Tredje delmålet, produktionsbortfallet, studerades framgångsrikt enbart under projekttidens två sista månader då separat logger för lagring av 10 minuters effektmedelvärden installerats.
Under dessa två månader hann ett tydligt exempel på produktionsbortfall inträffa. Den gången med kraftigt adderad ispåväxt i bladframkant. Verkets effekt sjönk till hälften av förväntad inom några få timmar (period 33). Driften stoppades. Verkets rotorblad hade vid driftstoppet en massiv valk längs bladframkant, 4-10 cm bred och 2-4 cm tjock.
I övrigt inträffade under projekttidens två sista månader 5-6 indikeringsperioder med marginell/lätt nedisning (och ca 15 indikeringsperioder till följd av regn eller tät dimma).
Totalt, mars-december 2008, inträffade tre tillfällen med kraftigt adderad ispåväxt i bladframkant. Vid två tillfällen
stoppades verket; ena gången (exemplet ovan) i väntan på töväder senare samma dag, andra gången i väntan på töväder fyra dagar senare.
Tredje gången tillämpades framgångsrikt fortsatt drift, vilket innebar ”nattkörning”
i kombination med förutsättningar för vandrande temp enligt ovan.
Sammanfattande omdöme om isdetektorutrustningen från verkets driftansvarige:
Trots besväret med ofta obefogade indikeringar/SMS har indikatorn varit ett stöd i driften av det publikt lättillgängliga verket. Dels ett stöd för när skärpt uppmärksamhet INTE behövs (inga eller få ”larm”), dels ett stöd i bedömningen av förhållandena när dimma, blötsnö eller busväder dolt såväl bergets topp som verket. Och dels, i takt med att
erfarenheten växte om hur detektorerna indikerade, ett stöd i den allmänna bedömningen av aktuell nedisningsrisk.
¹ Indikatorerna i sig indikerade även vid tät dimma, regn eller nattfrostkondenseringar.
Ofta krävdes lokal bedömning av skälet till indikeringarna (2008 års produktversion
saknade signalbehandling/logik).