Vetrna energija in obnovljivi sistemi za hladno podnebje

Vetrne turbine, ki delujejo v arktičnih in alpskih regijah, proizvajajo čisto električno energijo, tudi ko so pogoji za druge vrste opreme slabi. Grelniki kartuš so zelo pomembni za te sisteme, saj opravljajo pomembne stvari, kot so rezila za odmrzovanje in mazanje menjalnikov. Specializirani grelni-elementi za hladno vreme so zdaj velik posel v sektorju obnovljive energije.

Sistemi za ogrevanje lopatic preprečujejo nabiranje ledu, kar moti aerodinamiko in povzroča nevarnosti zaradi -ledu, ki je škodljiv. Velike turbine imajo običajno uporovne grelne elemente, vgrajene v njihove kompozitne lopatice. Manjše turbine in naknadno vgrajene turbine uporabljajo grelnike vložkov v grelnih obročih korena lopatic. Ti grelniki morajo vzdržati veliko tresljajev, temperaturne spremembe od -40 stopinj do +80 stopinj ter UV, ozon in sol v obalnih območjih. Vsaka lopatica potrebuje veliko moči-na desetine kilovatov – zato so potrebne močne električne povezave in upravljanje obremenitve, da preprečite vpliv na omrežje, ko se grelniki zaženejo istočasno.


Ogrevanje menjalnika in generatorja ohranja olje dovolj gosto za hladen zagon. V menjalnikih vetrnih turbin je na stotine litrov sintetičnega olja. Ko temperatura pade na -40 stopinj, se olje skoraj strdi. Grelniki vložkov v koritu menjalnika in ohišjih ležajev segrejejo olje, preden se turbina začne vrteti. Ogrevalni sistem mora delovati z logiko krmiljenja turbine. Poskus obračanja hladne turbine lahko poškoduje ležaje in zobnike, tudi če je olje segreto. Napredni sistemi uporabljajo več temperaturnih senzorjev in stopenjsko ogrevanje, da zagotovijo enakomerno ogrevanje.

Toplotno upravljanje je potrebno za sisteme za shranjevanje baterij v hladnih podnebjih, da so varni in dobro delujejo. Ko litij-ionske baterije zmrznejo, hitro izgubijo zmogljivost in jih je mogoče uničiti s polnjenjem. Za najboljšo zmogljivost in najdaljšo življenjsko dobo grelniki kartuš v ohišju baterij ohranjajo temperaturo med 10 in 25 stopinjami Celzija. Ogrevalni sistem mora biti-varen pred okvarami, ker lahko baterije, ki se prevroče, povzročijo toplotni umik, kar ima lahko strašne posledice. Redundančni nadzor temperature, krmilniki visokih-mej in zaznavanje napak grelnika so pomembne varnostne funkcije.

Kartušni grelniki ohranjajo odzivnost aktuatorjev v hidravličnih sistemih za krmiljenje naklona. Da bi dobili največ energije iz vetra, turbinske lopatice spreminjajo svoj naklon. Da bi preprečili vrtenje rezil v močnih sunkih, jih peresijo. Hladna hidravlična tekočina ne deluje tako hitro, zaradi česar je težje upravljati in lahko povzroči nevarne situacije pri prekoračitvi hitrosti. Grelniki v hidravličnih rezervoarjih in linijski grelniki vzdolž izpostavljenih cevi ohranjajo viskoznost tekočine enako. Ti sistemi običajno delujejo na 48 V DC za delo s sistemi turbinskih baterij, zato potrebujejo grelnike kartuš, ki so narejeni za delo z nizko napetostjo.

Ogrevanje transformatorjev in močnostne elektronike zadržuje vlago in skrbi za nemoteno delovanje. Transformatorji in inverterske omarice, ki so nameščene na blazinicah, imajo občutljivo elektroniko, ki preneha delovati, ko se ohladijo ali zmočijo. Kartušni grelniki s konvekcijskimi rebri ali ventilator-prisilnim kroženjem ohranjajo notranjo temperaturo nad rosiščem, kar preprečuje kondenzacijo, ki lahko povzroči kratke stike in korozijo. Večino časa grelnike krmili termostat, ki jih vklopi šele, ko zunanja temperatura pade pod določeno točko. To prihrani elektriko.

Krmilni sistem in ogrevanje anemometra skrbita, da turbina deluje in da je varnost vedno preverjena. Led, ki se kopiči na senzorjih za veter, lahko povzroči napačne odčitke, ki lahko izklopijo turbine, ko jih ni treba, ali, še huje, pustijo, da delujejo v nevarnih pogojih. Grelniki kartuš v ohišjih senzorjev in vzorčnih linijah ohranjajo zračne prehode proste, tako da so meritve natančne. Ti grelniki običajno ne porabijo veliko energije (50–200 W), vendar so zelo pomembni za ohranjanje delovanja turbin. Težave s senzorji so eden glavnih razlogov, zakaj se morajo vetrne elektrarne v hladnih podnebjih pozimi zapreti.

Ogrevanje stolpa in temeljev rešuje težave z nabiranjem ledu in permafrosta. Na območjih s permafrostom lahko toplota temeljev stopi zemljo, ki podpira strukturo, kar lahko povzroči, da se usede. Po drugi strani pa zaradi nabiranja ledu na ploščadih stolpov in lestvah ni varno za vzdrževalce. Kartušni grelniki v drenažnih sistemih temeljev in sistemih za od-odmrzovanje ploščadi poskrbijo za ta tveganja. Da ostane konstrukcija stabilna, je treba ogrevanje temeljev skrbno vzdrževati, da ne porabi preveč energije ali negativno vpliva na okolje, ko se zemlja odmrzne.