Investigation of Ice on a wind turbine

Abstract

El consumo de energía a lo largo de los años ha ido incrementando sin cesar. Debido a problemas de contaminación, algunas restricciones y regulaciones erean necesarias por lo que surgieron diferentes tipos de producción de energía. En 2012, los parques eólicos construidos en regiones de condiciones climáticas adversas representaban el 25% del total de la capacidad eólica instalada. Elegir un emplazamiento con condiciones climatológicas adversas incluye problemas de crecimiento de hielo en las palas de los aerogeneradores y en los peores casos es necesario apagar las aeroturbinas. Para que la energía eólica pueda convertirse en una fuente viable de energía alternativa, los aerogeneradores deben estar preparados para poder trabajar todo el tiempo posible sin tener que apagarlas o bloquear sus rotores. Este estudio tiene diferentes propósitos. El primero de ellos es entender como funciona un CWT (Climate Wind Tunnel) y ver cuales son sus limitaciones. Cuidar de una máquina tan delicada y poder ser creativo a la hora de resolver todos los problemas que pueden aparecer a la hora de realizar un test. En segundo lugar, testear diferentes tipos de hielo en una pala NACA a diferentes velocidades de vientos y ángulos de ataque para poder analizar sus características y comparar los resultados con la teoría. Por último se obtendrán datos empíricos los cuales se enviarán a la universidad nacional de Seúl (SNU) para poder compararlos con los datos teóricos que ellos están obteniendo gracias al software que están desarrollando.Se incluyen todos los resultados de los tests al igual que las formas del hielo obtenidas de los diferentes tests. Como era de esperar las fuerzas lift, drag y el momento de torsión varían de diferentes manera dependiendo de las condiciones meteorológicas de cada uno de los tests. Sorprendentemente se ha obtenido una cantidad considerable de masa de hielo adherida en la pala del aerogenerador. Existen alguna incertidumbre debido al equipo usado que puede ser renovado para futuros estudios.

Energy consumption has been growing without stopping over the last years. Due to pollution problems some regulations were needed and some energy alternatives of energy production showed up. In 2012, Wind Farms in cold climates respresented the 25% of the total wind energy capacity. Placing a Wind Farm in cold climate regions involve big icing issues in the wind turbines and in the worst cases shutting down these wind turbines is needed. In order for wind energy to become a viable source of sustainable energy wind turbines need to be prepared to work as much as possible without shutting down them. This research has several purposes. First of all to understand how a climate wind tunnel works and see which are its limitations. To take care about a delicate machine and to be creative to solve and repair problems while a test is running. Secondly, to test di erent types of ice on a NACA pro le at di erent wind speeds and di erent angles of attack to analyze their characteristics and compare them to the theory. Finally to obtain empirical data to compare it with theoretical data provided by PhDs students in the Seul National University, SNU. Results are provided and as it was expected torsion, lift and drag coe cients are modi ed in di erent ways. Big amount of ice are accreted to the NACA pro le, but some uncertainties exist due to the equipment used that for further studies could be implemented.