Sistemas Renováveis de Energia Eólica e Clima Frio
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As turbinas eólicas que funcionam nas regiões do Ártico e dos Alpes geram eletricidade limpa mesmo quando as condições são más para outros tipos de equipamento. Os aquecedores de cartucho são muito importantes para esses sistemas, pois fazem coisas importantes, como-descongelar lâminas e lubrificar caixas de engrenagens. Elementos de aquecimento especializados-para climas frios são agora um grande negócio no setor de energia renovável.
Os sistemas de aquecimento das lâminas impedem a acumulação de gelo, o que prejudica a aerodinâmica e cria-riscos de gelo lançados que são prejudiciais. Grandes turbinas geralmente possuem elementos de aquecimento resistivos embutidos em suas pás compostas. Turbinas menores e turbinas adaptadas usam aquecedores de cartucho nos anéis de aquecimento da raiz das pás. Esses aquecedores precisam ser capazes de lidar com muitas vibrações, mudanças de temperatura de -40 graus a +80 graus e UV, ozônio e névoa salina em áreas costeiras. Cada blade precisa de muita energia -dezenas de quilowatts, portanto, conexões elétricas fortes e gerenciamento de carga são necessários para evitar que a rede seja afetada quando os aquecedores são ligados ao mesmo tempo.
O aquecimento da caixa de velocidades e do gerador mantém o óleo suficientemente espesso para um arranque a frio. Existem centenas de litros de óleo sintético nas caixas de engrenagens das turbinas eólicas. Quando a temperatura cai para -40 graus, o óleo quase fica sólido. Os aquecedores de cartucho no cárter da caixa de engrenagens e nas caixas dos mancais aquecem o óleo antes que a turbina comece a girar. O sistema de aquecimento deve funcionar com a lógica de controle da turbina. Tentar girar uma turbina fria pode danificar rolamentos e engrenagens, mesmo que o óleo esteja aquecido. Os sistemas avançados utilizam vários sensores de temperatura e aquecimento escalonado para garantir que o aquecimento seja uniforme.
O gerenciamento térmico é necessário para sistemas de armazenamento de baterias em climas frios, para mantê-los seguros e funcionando bem. Quando as baterias de íon-de lítio congelam, elas perdem capacidade rapidamente e podem ser destruídas ao serem carregadas. Para obter o melhor desempenho e maior vida útil, os aquecedores de cartucho nas caixas das baterias mantêm a temperatura entre 10 e 25 graus Celsius. O sistema de aquecimento deve ser à prova de-falhas porque as baterias que ficam muito quentes podem causar fuga térmica, o que pode ter efeitos terríveis. Monitoramento redundante de temperatura, controladores-de limites altos e detecção de falhas no aquecedor são recursos de segurança importantes.
Os aquecedores de cartucho mantêm os atuadores responsivos em sistemas hidráulicos de controle de inclinação. Para obter o máximo de energia do vento, as pás das turbinas mudam de inclinação. Para impedir que as lâminas girem em rajadas fortes, elas embandeiram. O fluido hidráulico frio não funciona tão rapidamente, o que torna mais difícil o seu gerenciamento e pode levar a situações perigosas de excesso de velocidade. Aquecedores em reservatórios hidráulicos e aquecedores de linha ao longo de tubos expostos mantêm a mesma viscosidade do fluido. Esses sistemas geralmente funcionam com 48 Vcc para funcionar com sistemas de bateria de turbina, portanto, precisam de aquecedores de cartucho feitos para funcionar com baixa tensão.
O aquecimento para transformadores e eletrônicos de potência evita a entrada de umidade e mantém tudo funcionando perfeitamente. Os transformadores e gabinetes de inversores instalados em blocos possuem componentes eletrônicos delicados que param de funcionar quando ficam frios ou molhados. Aquecedores de cartucho com aletas de convecção ou circulação forçada de ventilador-mantêm a temperatura interna acima do ponto de orvalho, o que impede a condensação que pode causar curto-circuitos e corrosão. Na maioria das vezes, os aquecedores são controlados por um termostato que só os liga quando a temperatura externa cai abaixo de um determinado ponto. Isso economiza eletricidade.
O sistema de controle e o aquecimento do anemômetro garantem que a turbina funcione e que a segurança seja sempre verificada. O acúmulo de gelo nos sensores de vento pode fornecer leituras incorretas que podem desligar as turbinas quando não é necessário ou, pior, deixá-las funcionar em condições inseguras. Os aquecedores de cartucho nas carcaças dos sensores e nas linhas de amostra mantêm as passagens de ar livres para que as medições sejam precisas. Esses aquecedores geralmente não consomem muita energia (50–200W), mas são muito importantes para manter as turbinas funcionando. Os problemas dos sensores são uma das principais razões pelas quais os parques eólicos em climas frios têm de encerrar no inverno.
O aquecimento da torre e da fundação resolve problemas com o acúmulo de gelo e permafrost. Em áreas com permafrost, o calor da fundação pode derreter o solo que sustenta a estrutura, o que pode fazer com que ela assente. Por outro lado, o acúmulo de gelo nas plataformas e escadas das torres torna-as inseguras para os trabalhadores de manutenção. Aquecedores de cartucho em sistemas de drenagem de fundações e sistemas de-descongelamento de plataformas cuidam desses riscos. Para manter a estrutura estável, o aquecimento da fundação precisa ser cuidadosamente mantido para que não utilize muita energia ou tenha um efeito negativo no meio ambiente quando a terra derrete.
