Hirec®
Hirec serien ble utviklet for å forhindre dannelse av is og snø på antenner, vindmøller og infrastruktur. Innen telekommunikasjon bidrar Hirec til å stoppe signalforringelse ved kraftig nedbør.
Hirec skaper et superhydrofobt belegg på overflaten og har en sterk selvrensende effekt. Is, snø, vann og skitt vil dermed ikke dannes på en behandlet overflate. Serien muliggjør forskjellige påføringsmetoder, alt ettersom hva som har best funksjonalitet og er mest egnet.
Telekommunikasjon
Applikasjon for høy-frekvenssystem
Reduserer signalforringelse og vedlikehold ved nedbør
NanoTech Solutions Norway AS
NTT Advanced Technology Corporation
Snø og is på telekommunikasjonsutstyr
Når snø og is fester seg til kritisk telekommunikasjonsutstyr, kan konsekvensene være betydelige, alt fra skade og store kostnader til lengre perioder med driftsstans. Å forstå disse konsekvensene er avgjørende for å ivareta driften og avbøte risikoer.
Utstyrskader
Snø og is kan forårsake omfattende skader på telekommunikasjons-utstyr. Når isen samler seg, kan den utvide og trekke seg sammen, noe som fører til sprekker og brudd i sensitive komponenter. Når denne isen smelter, kan inntrenging av vann korrodere viktige kretsløp, noe som resulterer i kostbare reparasjoner og utskiftninger. Ofte er flere antenner montert på samme tårn. Dersom is og snø løsner fra de øverste antennene eller deler av tårnet, kan dette ødelegge utstyr som er montert lenger nede.
Økte kostnader
De økonomiske implikasjonene av snø- og isskader er flersidet. Kostnaden for å reparere eller erstatte skadet utstyr er bare toppen av isfjellet. Ytterligere utgifter inkluderer økt energiforbruk ettersom systemer jobber hardere for å opprettholde funksjonalitet under tøffe forhold. Nødreparasjoner, teknikerbesøk og tap av produktivitet bidrar til en betydelig økonomisk belastning.
Utvidet driftsstans
Kanskje den mest forstyrrende konsekvensen er de langvarige perioder med driftsstans. Når telekommunikasjonsutstyr ødelegges på grunn av snø og is -relaterte problemer, blir kommunikasjons-nettverk kompromittert. Dette kan føre til serviceforstyrrelser, redusert kundetilfredshet og til og med forskriftsmessige straffer. Hvert minutt med driftsstans er kostbart, både når det gjelder økonomi og omdømme.
Å beskytte det kritiske utstyret mot de skadelige effektene av snø og is er avgjørende. Hirec fungerer som et skjold og forhindrer is, snø og vann-akkumulering. Ved bruk av Hirec reduserer du ikke bare risikoen for skader på utstyret, men også tilhørende kostnadene samt minimerer driftsstans.
Ericsson Microwave Outlook 2023
Water-repellent radome
The most common culprit is water. In raindrop form, it is a well-known source of attenuation. There is also the wet-radome effect. This moisture can be water drops, ice, or (melting) snow. Especially during heavy precipitation, the film formed on the radome can eat away dBs in the link budget. This effect is most pronounced at E-band, but also noticeable at lower frequencies.
This attenuation can be compensated with higher output power or larger antennas, or accepted by planning for shorter links or lower availability. Fortunately, water on the radome can be reduced by water-repellent coatings for microwave antennas, which add protection that does not affect radio wave propagation, and can significantly reduce water build-up on antennas.
The performance benefits can be evaluated by examining two parallel E-band links. Both are equipped with identical reflector antennas, but the radomes of one aretreated with a water-repellent material. The short distance, less than 200 m, is well-suited for this analysis since the rain attenuation in the air is negligible and the fading is due to the wet radome alone.
Source: Ericsson 2023
Figure 8: Comparing fading on E-band links with water-repellent coated and non-coated antennas
Source: Ericsson 2023
Figure 9: Snow fading event – field trial with water-repellent radome coating on E-band links
The hydrophobic coating removes water quickly and there is no (or much less) water film build-up. This Results in fades of shorter duration that are less pronounced. Figure 8 shows the fading statistics over
a multi-month period.
The benefit is clear: The probability of all fades, large and small, is reduced significantly.
For microwave link planners, the times of year when the weather is at its worst are the most relevant for predicting availability. At the tail of the curve, we can see that
this is where the coating really makes a difference. If we consider the 0.01 percent worst fades (corresponding to the 99.99 percent percentile), we can see the link with water-repellent coating has fades that are 6 dB less than those of the link without special coating.
Snow affects microwave links differently to water, as can be seen in Figure 9. When it is dry, the impact is limited, but wet snow introduces much higher losses, and as it melts the link experiences increasing degradation
until suddenly it slides off the antenna and the received power is restored to its nominal level.
In a worst-case scenario, the temperature drops again before the thawed snow slides off, and the wet snow
refreezes solid on the antenna. This can cause sustained periods of lower received power and if the blockage is severe it has to be cleared manually from the antenna.
Water-repellent radome coatings prevent this by protecting against water or snow clinging to the antenna’s radome and building up a film (shown in the second
image in Figure 10). The potential resulting opex savings is evident from a trial in the Nordics where the amount of (cumbersome and costly) site visits to an antenna susceptible to snow and ice blockages dropped to one-third compared to the previous year.
Antennas are now, more than ever, playing a key role in getting the most out of microwave links. The diverse set of antenna options and innovations discussed in this article testify to the positive impacts that conscious choices of antennas can have on capacity, hop length, spectral efficiency, network densification and reduction of opex.
In this figure we see two parallel E-band links, one with a regular antenna and one with an antenna coated with water-repellent material. Wet snow sticks to the uncoated radome, while it slides off the coated one.
I artikkelen "Opportunities with antenna innovations" - i Ericssons årlige rapport "Ericsson microwave outlook report 2023", beskrives en hydrofob coating som et preventivt og effektivt tiltak for å redusere attenuasjon på radomer.
NanoTech Solutions Norway har sammen med Ericsson og Telia Norge behandlet telekommunikasjonsutstyret som ble benyttet i testen. Hirec fungerer optimalt og hindret effektivt snø is og regn fra å påvirke signalkvaliteten.
I rapporten blir ikke NanoTech Solutions Norway eller Hirec nevnt ved navn. Rapporten forteller om fremtids-utsiktene for E-bånd og 5G - og gir ikke markeds-fortrinn for underleverandører eller produsenter.
Source: Ericsson 2023
Figure 10: Snow sliding off the coated radome
E-bånd, antenner og automatisering i fokus
Introduksjonen av 5G har sett E-bånd spredt til de fleste deler av verden, i denne 10. utgaven av rapporten ser vi at E-båndspekteret oppfyller kapasitetsbehovet for de fleste utplasseringer selv etter 2030. Drevet av fremskritt innen mikrobølge-teknologi, har antenneverktøykassen utvidet seg til å gi ulike alternativer og muligheter. Driftskostnader for å administrere et mikrobølgenettverk kan reduseres betydelig ved å bruke nettverksautomatisering. For å finne ut mer om dette og andre interessante emner, last ned Ericsson Microwave Outlook 2023. I årets utgave fortsetter vi å gi innsikt og trender frem til 2030 i den trådløse backhaul-industrien.
Source: Ericsson 2023
Droner
Det er store problemer knyttet til påvirkning av atmosfærisk isdannelse på droner og rotorblader, som igjen kan skape operative begrensninger på grunn av is, snø og regn.
Eksisterende løsninger har ofte behov for strøm for at mottiltaket skal fungere, noe som kan medføre tekniske utfordringer, økt energiforbruk og tydeligere digital signatur.
Vi har sett nærmere på preventive tiltak som ikke påvirker dronens egenskaper eller er avhengig av ytterligere tekniske løsninger, men som likevel bidrar til eliminering av isdannelse/væskeansamling på utsatte deler (inkludert elektronikk) av dronen.
Vi ser at flere av våre teknologier som Hirec og UED (Ultra-Ever Dry) kan brukes innenfor drone-virksomhet som en proaktiv beskyttelse mot isdannelse og øvrige værutfordringer. Faktisk er teknologien bedre egnet og mer effektiv på overflater som er i bevegelse.
Infrastruktur
Ved å hindre begroing, is og snø på kritisk infrastruktur, gir våre løsninger et redusert behov for vedlikehold og reparasjoner. Fallende is og snø fra bygg, installasjoner og øvrig infrastruktur, utgjør en stadig høyere risiko for mennesker, dyr og natur.
Kraftlinjer er et godt eksempel på infrastruktur som blir utsatt for ekstreme påkjenninger fra naturen. I tilfeller hvor disse problemene kan påvirke mange mennesker og viktige instanser, gjelder det å benytte seg av proaktive løsninger som ikke er avhengig av eksterne system for fungere.
Effektiv og problemfri kommunikasjon mellom samfunnskritiske elementer som fly, båt, militære, nødetatene og redningsetaten, er essensielt for å direkte redusere helserisiko, miljøpåvirking og materialtap. Her også er nøkkelordet "Proaktiv".
Vindturbiner
Vindkraftverk øker raskt i konstruksjonen, spesielt i kalde regioner som fjellrike områder i Norge og Nord -Europa. Imidlertid utgjør drift av vindturbiner i disse kalde regionene flere utfordringer som kan påvirke kraftproduksjonen.
En av hovedutfordringene er dannelsen av is på vindmøllene. Is-akkumulering kan forårsake ubalanser i rotorbladene, noe som fører til svingninger og høyere belastninger. I alvorlige tilfeller kan dette til og med føre til nedleggelse av vindturbinen. I tillegg kan isstykker falle av eller kastes fra vindmøllen, og utgjør en stor sikkerhetsrisiko.
Videre påvirker isdannelse den aerodynamiske effektiviteten til vindmøller, noe som resulterer i redusert kraftproduksjon. Disse utfordringene fremhever at vindkraftproduksjon i kaldt klima ikke er en lett oppgave. Det krever nøye vurdering og implementering av løsninger for å forhindre isdannelse og sikre optimal ytelse av vindturbinene.
Ved å håndtere disse utfordringene, kan vi forbedre effektiviteten og påliteligheten av vindkraftproduksjonen i kalde regioner, og bidra til bærekraftig energiproduksjon mens vi minimerer risiko og opprettholder sikkerheten i de omkringliggende områdene.