Tackling icing issues for wind energy production

Atmosfærisk ising på turbinblader er en stor utfordring for vindturbiner i kaldt klima. Isingen påvirker de aerodynamiske egenskapene til vindturbinbladene og bidrar til redusert produksjon av energi og kan potensielt også forkorte levetiden av turbinene ved en økning i vibrasjoner og laster. Isingen bidrar også til økt risiko både for de som jobber i vindparken og for øvrige besøkende i vindparkområder ved at is som dannes faller ned eller blir kastet fra vindturbinene. Et av formålene med prosjektet har vært å se på systemer for oppvarming av vindturbinblader og å utvikle innovative løsninger for å redusere produksjonstap og risiko på grunn av nedisede turbinblader. I prosjektet har det blitt utviklet et system for å benytte isingsprognoser for å styre bladvarmesystemet på turbiner. Gjennom Kjeller Vindteknikk sitt system for isingsprognoser har turbinen eller operatøren tilgang til nødvendige data for å kunne styre bladvarmesystemet bedre og bidra til en effektiv fjerning av is for å unngå at det påvirker energiproduksjonen IceLoss har gjennom mange år vært et av Kjeller Vindteknikks viktigste produkter og har gitt oss en ledende posisjon i markedet innenfor ising på vindkraftverk både i Norge og internasjonalt. I løpet av prosjektperioden har IceLoss blitt videreutviklet og IceLoss2.0 er blitt lansert. Dette prosjektet har bidratt med kunnskap om hvordan et bladvarmesystem fungerer og har blant annet bidratt til en modul for beregning av produksjonstap for turbiner med bladvarmesystem. Ising på vindturbiner bidrar til økt risiko for driftspersonale og besøkende i vindparken. Det er i de senere årene blitt stilt strengere krav om at denne risikoen skal kartlegges i nye vindkraftprosjekter. Gjennom prosjektet er produktet IceRisk utviklet fra et enklere pilot verktøy til et verktøy som vi tilbyr kommersielt i markedet. IceRisk beregner ising på vindturbiner og hvor langt denne isen kan kastes. Basert på dette beregnes risikosoner rundt turbinene og settes i sammenheng med anbefalte risikoakseptkriterier. Ettersom det har blitt krav knyttet til risikoanalyser for iskast fra vindturbiner er produktet allerede godt etterspurt. I 2019 leverte Kjeller Vindteknikk IceRisk rapporter for 15 vindparker i Norge, Sverige og Finland. Isingsprognosene som er utviklet i prosjektet er også blitt etterspurt som et risikoreduserende tiltak ved flere vindparker i Norge. Gjennom oppdaterte isingsprognoser for driftspersonalet og besøkende til vindparken gir IceRisk mulighet til å få informasjon om når det kan være fare forbundet med å være i vindparken. Gjennom dette prosjektet har vi bidratt til IEA wind task 19 (Wind Energy in Cold Climates) hvor vi har vært med på å utvikle anbefalinger for hvordan iskastrisiko bør håndteres. Vi har også jobbet tett sammen med NVE for å få laget norske retningslinjer på hvordan iskast for vindparker skal håndteres av norske vindkrafteiere.

Gjennom prosjektet har vi bidratt til utvikling av nasjonal og internasjonal veileder som vindkraftutviklere må ta hensyn til ved utvikling av nye vindparker. På nasjonalt plan har dette fått et økt fokus de siste årene, noe som vi forventer vil bidra til å unngå ulykker knyttet til ising på vindkraftverk. For bedriften innebærer dette en økt oppdragsmengde for å kartlegge risiko for ising for nye vindkraftverk. Vi er bedre i stand til å gi gode anbefalinger til hvilke typer risikoreduserende tiltak som anbefales for de ulike vindparkene. Utvikling av prognoser for ising kan også benyttes som et risikoreduserende verktøy. Isingsprognoser har blitt introdusert i markedet og vi ser en klar etterspørsel etter dette produktet allerede, og forventer også en økning her etter som flere vindparker kommer i drift. Dette er også et operativt produkt som vil bidra til operative inntekter til firmaet gjennom vindkraftprosjektenes levetid.

Blade icing is a major issue for wind farms in cold climate areas, decreasing energy production (up to 15% and more on an annual basis depending on the site) and potentially reducing wind turbine generators (WTG) lifetime by increased vibrations and fatigue loads. According to IEA Wind approximately 127 GW (about 25 % of worldwide installed capacity) of the global wind capacity is installed in so called 'Cold Climate' areas (mainly Scandinavia, elevated areas of Central Europe, Canada, China and northern parts of the US), and further installations are foreseen in the next years at a rate of 12GW/year. The underlying idea of the project is to test an existing solution of a blade heating system in retrofit mode and to participate in the development of new innovative solutions to reduce the production losses caused by iced blades. This involves improving the detection of icing, the development of routines to use weather forecasts and icing forecasts in the operations of the heating system, gain knowledge on how the icing varies geographically and with height, both within a specific wind farm and on the regional scale to select the best heating solution for each specific turbine. Better knowledge about the dangers of ice throw and falling ice from the turbines and the possibility to forecast these events has the potential to improve on the safety of the personnel working in the cold climate wind farms and can be used as important criteria for the planning of service and maintenance in the wind farm. This project will be part of a EUROGIA2020 consortium that consists of the following partners: Kjeller Vindteknikk AS (Norway), EDF SA (France), EnginSoft (France), CNRS SATIE (France), VTT Technical Research Centre (Finland), Wicetec Oy (Finland), EDF Energies Nouvelles (Canada), TechnoCentre éolien (Canada) , Techéol inc (Canada) and Vent de l´Est Inc/East Coast Wind Inc (Canada).