Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Evaluation of field tests of different ice measurement methods for wind power: focusing on their usability for wind farm site assessment and finding production losses
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2013 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The favorable wind recourses in many cold climate regions make them interesting for development of wind farms. However, with the cold climate come drawbacks due to icing. Production losses, fatigue loadings, ice throws and increased noise are some of the more severe issues that have to be addressed. Thus, wind power in cold climaterequires ice detectors both during the prospecting phase in the site assessment and during production for controlling of the turbines.

This study aimed to evaluate six ice detector systems and their ability to detect time periods with ice and ice growth. The usability of the detector data for site assessment or controlling of the turbine was also discussed. The tested detectors were: the T 40 series from HoloOptics (HoloOptics), 0872F1 Ice Detector from Goodrich (Goodrich), LID-3300IP from Labkotec (LID), IceMonitor from SAAB Combitech (IceMonitor) and IGUS BLADcontrol from Rexroth Bosch Group (IGUS). Also a combination of the three anemometers Thies 4.3350.00.0000 from Adolf Thies GmbH & Co.KG (Thies), Vaisala WAA252 from Vaisala Oyj (Vaisala) and NRG Icefree3 from NRG Systems (NRG), used for wind measurements, has been analyzed for ice detection purposes.

Data from field tests in Åsele municipality in the northern part of Sweden has been processed in MATLAB. Indications of ice and ice growth have been compared between the detectors to see how often they indicate concurrently.

The measurements showed that the IceMonitor and the three anemometers indicated the occurrence of ice at the same time most of the time. The detectors with the ability to detect ice growth (Goodrich, LID, T44 and T41, IceMonitor) had a lot fewer concurrent indications. The correspondence between production loss time periods and the IGUS and T41 ice and ice growth indications were also low. Thus it was concluded that periods with ice were possible to find with a decent precision while ice growth and production loss periods were hard to find with any accuracy.

The biggest limitation to the detectors’ functionality was the severe icing events that either hindered the detectors from working properly or broke them completely.

None of the detectors were recommended for controlling of the wind turbines. If the reliability of the detectors during the more sever icing events could be increase they could however be used for site assessment to give a rough idea of the icing climate.

Abstract [sv]

De gynnsamma vindar som finns i många regioner med kallt klimat gör dem intressanta för utveckling av vindkraftparker. Men med det kalla klimatet kommer nackdelar på grund av isbildning. Produktionsförluster, utmattningslaster, iskast och ökat buller är några av de mer allvarliga problem som måste åtgärdas. Således kräver vindkraft i kallt klimat isdetektorer både under prospekteringsfasen av området och under produktion, för styrning av turbinerna.

Denna studie hade som syfte att utvärdera sex isdetektorsystem och deras förmåga att upptäcka tidsperioder med is och istillväxt. Detektorernas användbarhet vid projektering eller kontroll av vindturbiner diskuterades också. De testade detektorerna var: T 40-serien från HoloOptics (HoloOptics), 0872F1 Ice Detector från Goodrich (Goodrich), LID-3300IP från Labkotec (LID), IceMonitor från SAAB Combitech (IceMonitor) och IGUS BLADcontrol från Rexroth Bosch Group (IGUS). Även en kombination av de tre anemometrarna Thies 4.3350.00.0000 från Adolf Thies GmbH & Co.KG (Thies), Vaisala WAA252 från Vaisala Oyj (Vaisala) och NRG Icefree3 från NRG Systems (NRG), som används för vindmätningar, har analyserats för isdetektionsändamål.

Data från fältstudier i Åsele kommun i norra delen av Sverige har behandlats i MATLAB. Indikationer på is och istillväxt har jämförts mellan detektorerna för att se hur ofta de visar samtidigt.

Mätningarna visade att IceMonitor och de tre anemometrarna för det mesta indikerade förekomst av is samtidigt. Detektorerna med förmåga att detektera istillväxt (Goodrich, LID, T44 och T41, IceMonitor) hade mycket färre samtidiga indikationer. Överensstämmelsen mellan tidsperioder med produktionsbortfall, is (IGUS) och istillväxt (T41) var också låg. Således drogs slutsatsen att perioder med is var möjligt att hitta med en anständig precision emedan istillväxt och produktionsförlustperioder var svåra att hitta med någon större exakthet.

Den största begränsningen av detektorernas funktionalitet var de svåra nedisningseventen som antingen hindrade detektorerna från att fungera ordentligt eller förstörde dem helt.

Ingen av detektorerna rekommenderas för styrning av vindkraftverk. Om tillförlitligheten på detektorerna under de svårare nedisningseventen förbättras skulle detektorerna dock kunna användas vid projektering för att ge en ungefärlig uppfattning av isklimatet.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 82 p.
Series
UPTEC F, ISSN 1401-5757 ; 13043
Keyword [en]
wind power, cold climate, ice detector, production loss, site assessment
Keyword [sv]
vindkraft, kallt klimat, isdetektor, produktionsförlust
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences Energy Systems Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-210216OAI: oai:DiVA.org:uu-210216DiVA: diva2:661721
External cooperation
Vattenfall
Educational program
Master Programme in Engineering Physics
Supervisors
Examiners
Projects
Vindforsk III: V-363 project
Available from: 2013-11-13 Created: 2013-11-04 Last updated: 2013-11-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

HelenaWickman(4221 kB)