Le turbine eoliche che operano in ambienti artici e alpini generano elettricità pulita in condizioni che distruggono le apparecchiature minori. Queste installazioni fanno molto affidamento sui riscaldatori a cartuccia per funzioni critiche che vanno dallo sbrinamento delle lame-alla lubrificazione del cambio. Il settore delle energie rinnovabili è diventato un mercato importante per gli elementi riscaldanti specializzati-per la stagione fredda.
I sistemi di riscaldamento delle pale impediscono l'accumulo di ghiaccio che compromette l'aerodinamica e crea pericolosi pericoli di lancio di ghiaccio-. Mentre le turbine di grandi dimensioni utilizzano spesso elementi riscaldanti resistivi incorporati nelle pale composite, le unità più piccole e le applicazioni di retrofit utilizzano riscaldatori a cartuccia negli anelli riscaldanti della radice delle pale. Questi riscaldatori devono resistere a livelli di vibrazione elevati, cicli di temperatura compresi tra -40 gradi e +80 gradi e esposizione a raggi UV, ozono e nebbia salina nelle installazioni costiere. Il fabbisogno energetico è sostanziale-decine di kilowatt per lama e richiede robusti collegamenti elettrici e gestione del carico per prevenire l'impatto sulla rete durante l'avvio simultaneo del riscaldatore.
Il riscaldamento del cambio e del generatore mantiene la viscosità del lubrificante per l'avviamento a freddo. I riduttori delle turbine eoliche contengono centinaia di litri di olio sintetico che diventa quasi solido a -40 gradi. I riscaldatori a cartuccia nella coppa del cambio e negli alloggiamenti dei cuscinetti preriscaldano l'olio prima che inizi la rotazione della turbina. Il sistema di riscaldamento deve essere coordinato con la logica di controllo della turbina-tentare di far ruotare una turbina fredda può danneggiare cuscinetti e ingranaggi anche se l'olio è caldo. I sistemi sofisticati utilizzano più sensori di temperatura e riscaldamento graduale per garantire un riscaldamento uniforme.
I sistemi di stoccaggio delle batterie nei climi freddi richiedono una gestione termica per mantenere prestazioni e sicurezza. Le batterie agli ioni di litio- perdono rapidamente capacità al di sotto di 0 gradi e possono danneggiarsi durante la ricarica se congelate. I riscaldatori a cartuccia negli involucri delle batterie mantengono la temperatura tra 10-25 gradi per prestazioni e longevità ottimali. Il sistema di riscaldamento deve essere sicuro-safe-il surriscaldamento delle batterie crea rischi di fuga termica con conseguenze catastrofiche. Il monitoraggio ridondante della temperatura, i controller di limite elevato e il rilevamento dei guasti del riscaldatore sono caratteristiche di sicurezza essenziali.
I sistemi idraulici di controllo del passo utilizzano riscaldatori a cartuccia per mantenere la reattività dell'attuatore. Le pale della turbina si inclinano per ottimizzare la cattura di potenza e si abbassano per arrestare la rotazione in caso di vento forte. Il fluido idraulico freddo risponde lentamente, compromettendo la precisione del controllo e consentendo potenzialmente pericolose condizioni di velocità eccessiva. I riscaldatori nei serbatoi idraulici e i riscaldatori in linea lungo le tubazioni esposte garantiscono una viscosità costante del fluido. Questi sistemi spesso funzionano a 48 V CC per adattarsi ai sistemi a batteria delle turbine, richiedendo riscaldatori a cartuccia appositamente progettati per il funzionamento a bassa-tensione.
Il riscaldamento del trasformatore e dell'elettronica di potenza impedisce l'ingresso di umidità e mantiene l'efficienza. I trasformatori e gli armadi inverter montati su pad- contengono componenti elettronici sensibili che non funzionano correttamente quando sono freddi o umidi. I riscaldatori a cartuccia con alette di convezione o ventola-circolazione forzata mantengono la temperatura interna al di sopra del punto di rugiada, prevenendo la formazione di condensa che causa cortocircuiti e corrosione. I riscaldatori sono generalmente controllati termostaticamente per attivarsi solo quando la temperatura ambiente scende al di sotto dei setpoint, riducendo al minimo il consumo di energia.
Il sistema di controllo e il riscaldamento dell'anemometro garantiscono il funzionamento della turbina e il monitoraggio della sicurezza. L'accumulo di ghiaccio sui sensori del vento provoca letture errate che possono spegnere inutilmente le turbine o, peggio, consentirne il funzionamento in condizioni pericolose. I riscaldatori a cartuccia negli alloggiamenti dei sensori e nelle linee di campionamento mantengono i passaggi dell'aria liberi per misurazioni accurate. Questi riscaldatori sono generalmente a basso-wattaggio (50-200 W), ma sono fondamentali per la disponibilità delle turbine: i guasti ai sensori sono tra le cause più comuni di inattività invernale nei parchi eolici a clima freddo.
Il riscaldamento di torri e fondazioni risolve i problemi del permafrost e dell’accumulo di ghiaccio. Nelle regioni con permafrost, il calore delle fondamenta può sciogliere i terreni di sostegno, causando cedimenti strutturali. Al contrario, l’accumulo di ghiaccio sulle piattaforme e sulle scale delle torri crea rischi per la sicurezza del personale addetto alla manutenzione. I riscaldatori a cartuccia nei sistemi di drenaggio delle fondazioni e nelle applicazioni di sbrinamento delle piattaforme-gestiscono questi rischi. Il riscaldamento della fondazione deve essere attentamente controllato per mantenere la stabilità strutturale senza un consumo energetico eccessivo o un impatto ambientale dovuto allo scongelamento del terreno.
