潮湿、寒冷的环境是风力发电的大敌。如果转子叶片上形成一层冰，可能会导致旋转不平衡，从而增加磨损。在这种情况下，涡轮机通常必须关闭数天，导致运营商因电力生产暂停而蒙受巨大损失。

现在，弗劳恩霍夫团队首次成功使用无人机保护旋翼叶片免受结冰影响。这项新技术是由弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所 IFAM 和弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所 IPA 的专家在“TURBO——无人机临时涂层”项目中联合开发的。

到目前为止，想要保护风力涡轮机免受结冰影响的运营商必须掏出自己的口袋：可以集成到叶片或将热空气泵入转子的系统中的加热垫非常昂贵，就像使用直升机一样将除冰剂喷洒到涡轮机上。

Fraunhofer IFAM 项目经理 Andreas Stake 表示：“仅在需要时使用的无人机提供了一种经济高效的替代方案。” 然而，为了使用无人机防冰，必须满足许多条件：除了环保之外，涂层材料还需要表现出良好的附着力和足够的耐用性，以便它们能够在旋翼上保留数周并保护它们免受损坏。冰。所使用的喷涂系统需要高精度但同时重量轻。最后，无人机需要具有高有效载荷并允许非常精确的控制。

对于风力涡轮机来说很重要：环保材料和精密应用设备

从事 TURBO 项目的弗劳恩霍夫研究人员成功开发了一种满足所有这些要求的原型：由不来梅弗劳恩霍夫 IFAM 的科学家设计的涂层材料由尿素和蜡制成，环保且具有良好的附着力。这种材料可以使用喷涂技术快速、轻松地涂覆，并且干燥得很快。该涂层在该研究所的冰室中进行了测试，以确认其能够可靠地防止霜的形成。

Fraunhofer IPA 的团队制造了用于涂覆涂层的设备。它由一个小泵组成，在高压下将液态尿素/蜡混合物压入一根细长的喷枪中，喷枪尖端有一个直径仅为 0.3 毫米的喷嘴。这种无气泵系统能够产生直径为 100 微米的液滴。即使在每小时 35 公里的风速下，这些液滴仍然可以精确地喷射到转子叶片的边缘，然后在那里凝固。边缘尤其重要，因为当潮湿、冷的空气撞击涡轮机时，边缘是结冰过程开始的地方。

确保模拟成功

Fraunhofer IPA 项目经理 Oliver Tiedje 博士和他的团队使用流体动力学模拟确定了技术参数，例如所需的压力、有效的雾化方法和最佳液滴尺寸。“我们在涂层工艺建模方面数十年的经验确实帮助了我们。我们能够利用这些专业知识，”这位物理学家说。“但是，我们确实必须调整工艺参数以适应风力涡轮机的复杂几何形状。”

研究人员现在打算与行业合作伙伴合作，进一步开发该技术并为批量生产做好准备。无人机可用于涂覆涂料的应用有很多，从风力涡轮机和铁路运输中的架空线路的防冰到建筑翻新，例如修复难以到达的建筑物部分的渲染缺陷。

“TURBO：无人机临时涂装——以风电机组防冰为例”项目得到了涂料及原材料制造商、涂装设备和无人机制造商、风电机组运营商等19家企业的支持。