Ice monitoring, forecasting, mapping, prevention and removal toolbox

Ising på kraftledninger kan skape store problemer for overføringsnettet. Disse problemene fører til store kostnader for reparasjon og vedlikehold i tillegg til tapte inntekter. Det er også stor risiko for montører som må utføre reparasjon og vedlikehold under tøffe klimatiske forhold. Ising på kraftledninger er et problem i de fleste land med høytliggende kraftledninger hvorav Norge har noen av de høyeste is-lastene som er målt. I dette prosjektet vil vi utvikle et nasjonalt isingskart med designverdier basert på historisk vær i tillegg vil vi vurdere klimaendringenes effekt. Vi vil se på både våt snø- og skyisning i tillegg til kombinasjon med høye vindlaster. Dette vil være nyttig informasjon ved planlegging av nye kraftledninger. Prosjektet tar sikte på å utvikle kostnadseffektiv instrumentering som gir oss muligheten til å overvåke is-lastene på utsatte steder og i tillegg koble dette mot isingsprognoser. Med økt forståelse for feilene relatert til ising ønsker prosjektet å undersøke forskjellige metoder for å unngå å store islaster på eksisterende anlegg, samt prosjektere med høyere nøyaktighet ved planlegging av nye kraftledninger. WP1 Sensorer og Målestasjoner Det er utviklet kostnadseffektive og robuste sensorer som kan måle islaster direkte i operasjonelle kraftledninger. Gjennom blant annet utvikling av smartere algoritmer for oppvarming av sensorer som muliggjør brenselceller som primær energikilde er det også utviklet kostnads- og energieffektive værstasjoner for overvåking av ising og værforhold på spesielt væreksponerte steder. Det er i tillegg skaffet til veie måledata av ising og meteorologiske variabler som er benyttet til utvikling og validering av modeller for bruk i prognoser og klimakart. WP2 Monitorering I denne arbeidspakken er det utviklet en prototype plattform for overvåking av islaster på kraftledninger. Overvåkingssystemet kombinerer sanntidsdata fra lastsensorene med korttidsprognoser samt med informasjon om kapasiteten til den spesifikke kraftledningsmasten. En webapplikasjon viser målte og nært forestående islaster og vil også alarmere brukeren ved forhøyede lastverdier. Systemet vil bidra til effektiv planlegging og drift av kraftledninger i isingsutsatte områder, spesielt med hensyn på å iverksette avbøtende tiltak i tilfeller med forhøyede laster. WP3 Modellering Gjennom numerisk modellering av meteorologiske forhold og atmosfærisk ising på konstruksjoner, har man forbedret modellverktøyene som brukes i både kartlegging, prognoser og klimaprojeksjoner av islaster. Gjennom arbeidet har man økt forståelsen og redusert usikkerheten knyttet til modellering av ekstreme islaster i høyfjellet. Samt forbedret værvarslingsmodellen "Weather research and forecasting model" (WRF) med hensyn på å varsle ising som følge av våt snø. Det er jobbet med å kvantifisere mulige endringer i ising som følge av klimaendringer. Klimadataene danner grunnlag for isingskart for fremtidig klima. Videre har man utviklet en statistisk modell for isfelling. WP4 Isingskart Arbeidet har bestått av å benytte en numerisk værvarslingsmodell til å generere ulike modelldatasett som både dekker en tilstrekkelig lang historisk periode og med tilstrekkelig horisontal oppløsning for generering av isingskart og fysisk modellering av ising i kombinasjon med ulike statistiske analyser. Resultater er isingskart som beskriver både maksimal forventet islast med gitt returperiode, og reduksjon som følge av horisontal orientering av en gitt kraftledning. I tillegg er det utviklet isingskart for fremtidig klima. Isingskartene vil ha stor nytteverdi både i planlegging og prosjektering av nye kraftledninger, men vil også kunne bidra til å evaluere påliteligheten til eksisterende ledninger. Iskartene vil også gjøres digitalt tilgjengelig for allmennheten. Arbeidet omfatter også en studie av statistisk sammenheng mellom ekstreme vind- og islaster, et viktig lasttilfelle for kraftledninger. WP5 Forhindre is-oppbygging WP 5 bestod av en litteraturstudie med 11 passive og aktive isreduksjonsteknologier. Prosjektet startet med en workshopen «Ice reduction and removal techniques on structures and conductors» hvor 85 deltagere fra 15 land og forskjellige bransjer deltok. Kunnskapen, som belyser teknologienes anvendelighet til ulike isingstyper, modenhetsnivå og synergier som kan oppnås gjennom kombinasjon av teknologier, er nyttig både for distribusjons- og transmisjonsnettet. Løsningene vil kunne gi økt pålitelighet av kraftledninger i Norge. WP6 Fjerne is Her ble det utført litteraturforskning på aktiviteter knyttet til fjerning av is fra kraftledninger som f.eks. oppvarming av toppliner, roboter for isfjerning, økt last på ledninger for isfjerning og mekaniske metoder. Mekaniske metoder for isfjerning viser seg å være effektive, mens robotikk fortsatt på stadiet for laboratorietesting. Varmesystemer er effektive da de ikke krever fysisk tilstedeværelse, men utfordringen er å få varmekilden nær de berørte områdene.

Deling av kunnskap og informasjon gjennom publikasjoner, vitenskapelige artikler og presentasjoner på relevante fora som f.eks. Iwais, Cigre, Winterwind samt workshop arrangert av Icebox prosjektet. WP1 Nye kosteffektive og robuste sensorer samt miljøvennlige målestasjoner gjør det mulig å innhente islast-data og meteorologiske variable på en effektiv måte som bidrar til overvåkning av utsatte kraftledninger samt nyttig input til forbedring av vær og isingsmodeller. WP2 Gjennom systemet for å overvåke islaster og formidle isingsprognoser vil man bidra til effektiv planlegging og drift av kraftledninger i isingsutsatte områder, spesielt med hensyn på å iverksette avbøtende tiltak i tilfeller med forhøyede laster. WP3 Isingsmodellene ligger bak blant annet dimensjonerende laster, isingsprognoser, isingskart. Gjennom økt forståelse og reduksjon av usikkerhet knyttet til modellering av ekstreme islaster i høyfjellet samt forbedring av værvarslingsmodellen (WRF) har man økt kvaliteten på alle disse produktene. WP4 Isingskartene vil ha stor nytteverdi både i planlegging og prosjektering av nye kraftledninger, men vil også kunne bidra til å evaluere påliteligheten til eksisterende ledninger. Iskartene vil også gjøres digitalt tilgjengelig for allmennheten gjennom en offentlig publiseringskanal. WP5 Prosjektet har gjennom workshopen «Ice reduction and removal techniques on structures and conductors» delt kunnskap og informasjon mellom 85 deltagere fra 15 forskjellige land og mange forskjellige bransjer. Forskningsaktiviteten, som belyser teknologienes anvendelighet til ulike isingstyper, modenhetsnivå og synergier som kan oppnås gjennom kombinasjon av teknologier, har fordeler både for distribusjonsselskaper som driver lav- og mellomspentlinjer samt Statnetts overføringsnett ettersom teknologiene ble vurdert for anvendelighet på ulike isingstyper. Hvis de implementeres, vil løsningene gi økt pålitelighet for kraftledninger i Norge. WP6 Kunnskapen som ble innhentet under litteraturforskningen økte kunnskapsbasen hos forskningspartnerne og bidro til å tilby en mer omfattende konsulenttjeneste til selskaper over hele verden. Forskningsaktiviteten, som belyser teknologienes anvendelighet til ulike isingstyper, modenhetsnivå og synergier som kan oppnås gjennom kombinasjon av teknologier, har fordeler både for distribusjonsselskaper som driver lav- og mellomspentlinjer samt Statnetts overføringsnett ettersom teknologiene ble vurdert for anvendelighet på ulike isingstyper. Hvis de implementeres, vil løsningene gi økt pålitelighet for kraftledninger i Norge.

Icing on power lines can cause major disruptions in electricity supply networks. These disruptions lead to excessive costs for repair as well as consequential losses. There is also a risk to human safety for employees tasked with the repair of power lines in harsh environmental conditions. Icing on power lines is a problem experienced in most high-latitude countries of which Norway has some of the highest recorded ice loads. In the project we will develop a national icing map containing design values based on historical weather, as well as taking future climate change into consideration. Both wet snow icing and in-cloud icing will be considered as well as their combination with high wind speeds. This will be important background information for the optimization and design of new power line routes. This project aims to develop cost effective instrumentation that allows for detailed, real-time monitoring of the ice loads at a large number of exposed locations and to develop methods for connecting all real time observations to a probabilistic icing forecasting system. With an increased awareness of possible failures due to climatic loads, the project will consequently investigate the most promising countermeasures for the removal or reduction of icing on the existing lines as well as the possibility to change the design to prevent the build up of large ice amounts on new lines. Examples of such methods that will be studied in the project are the use of anti torsional pendulums; super-hydrophobic or ice-phobic coatings; heating of the lines by controlling the electrical current; induction spirals; robot technologies.