Centrale eoliene

O centrală eoliană (HPP) este un complex de instalații și structuri interconectate concepute pentru a transforma energia eoliană în alte tipuri de energie (electrică, mecanică, termică etc.).

Turbina eoliană ca parte principală a turbinei eoliene, constă dintr-o turbină eoliană, un sistem de transmitere a energiei eoliene către o sarcină (utilizator) și utilizatorul energiei eoliene în sine (fiecare dispozitiv: generator de mașină electrică, pompă de apă, încălzitor, etc.).

O turbină eoliană este un dispozitiv pentru transformarea energiei cinetice a vântului în energie mecanică a mișcării de lucru a turbinei eoliene. Mișcările de lucru pe care le face o turbină eoliană pot fi diferite. Pe turbinele eoliene existente astăzi, mișcarea circulară de rotație este folosită ca mișcare de lucru. În același timp, sunt cunoscute (uneori chiar implementate) numeroase propuneri pentru utilizarea altor tipuri de mișcare a muncii, de exemplu, oscilante.

Un sistem de palete de turbină eoliană (roată eoliană) poate avea un design diferit.În turbinele eoliene moderne, sistemul de palete este realizat sub formă de pale solide cu un profil de aripă în secțiune transversală (uneori sunt folosiți termenii „lamă” sau turbine eoliene cu elice).

Sisteme de lame cunoscute care funcționează cu succes în care se folosesc cilindri rotativi în loc de lame (folosind efectul Magnus). Există propuneri de creare a unui sistem de lame bazat pe diferite tipuri de lame cu suprafețe flexibile (pânze).

Prin urmare, lama - Aceasta este o componentă a elicei care generează cuplu. Sistemul de palete al unei turbine eoliene cu o mișcare de rotație circulară de funcționare poate avea o axă de rotație orizontală sau verticală.

Atunci când se calculează și se proiectează o anumită turbină eoliană, pe lângă condițiile de vânt ale funcționării acesteia, este necesar să se țină seama atât de caracteristicile turbinei eoliene, ale lemnului de tec, cât și ale întregii turbine eoliene. În acest sens, turbinele eoliene sunt clasificate după următoarele criterii:

• tipul de energie generată,

• nivelul de putere,

• programare

• Domenii de aplicare,

• semnul pentru funcționarea cu viteză constantă sau variabilă a turbinei eoliene,

• metode de management,

• tip de sistem de transmisie.

În funcție de tipul de energie generată, toate centralele eoliene sunt împărțite în energie eoliană și energie eoliană. Turbinele eoliene electrice, la rândul lor, sunt împărțite în instalații încorporate care generează energie electrică în curent continuu sau alternativ. Turbinele eoliene mecanice sunt folosite pentru a conduce mașinile care rulează.

În funcție de scop, turbinele eoliene electrice de curent continuu sunt împărțite în sursă de energie garantată de vânt, sursă de energie garantată de utilizator, sursă de alimentare negarantată.Turbinele eoliene electrice cu curent alternativ sunt împărțite în autonome, hibride, care funcționează în paralel cu un sistem electric de putere comparabilă (de exemplu, cu o centrală diesel), rețea, care funcționează în paralel cu un sistem electric puternic.

Clasificarea turbinelor eoliene pe domenii de aplicare este determinată de scopul acestora.

Atunci când se calculează și se proiectează o turbină eoliană și se aleg parametrii nominali ai acesteia, este necesar să se țină cont de tipul de sarcină (generator electric, pompă de apă etc.), tipul de sistem de transmitere a energiei eoliene către utilizator, tipul de energie electrică. sistem de generare și stocare.

Un sistem de transmisie a energiei eoliene este un set definit de diferite dispozitive pentru transmiterea puterii de la arborele roții eoliene la arborele mașinii corespunzătoare a turbinei eoliene (utilizator) cu sau fără creșterea vitezei de rotație a mașinii. În energia eoliană modernă, metoda mecanică de transmitere a energiei este cel mai des folosită.

Sistemul de generare a energiei este un generator de mașini electrice și un set de dispozitive (dispozitive de control, electronica de putere, baterie etc.) pentru a se conecta la un utilizator cu parametri standard de electricitate.

Turbinele eoliene cu putere de la câțiva wați la mii de kilowați sunt fabricate și operate. Există patru grupe: putere foarte mică — mai puțin de 5 kW, putere mică — de la 5 la 99 kW, putere medie — de la 100 la 1000 kW, putere mare — peste 1 MW. Turbinele eoliene din fiecare grup diferă unele de altele în primul rând prin design, tipul fundației, metoda de instalare a turbinei eoliene, sistemul de control, sistemul de transport al energiei eoliene, metoda de instalare și metoda de întreținere.

S-a realizat distribuția predominantă a turbinelor eoliene cu ax orizontal.

În fig. 1 prezintă construcția unui parc eolian și o vedere generală a parcului eolian.

Orez. 1. Proiectarea centralei eoliene: 1 — turbină eoliană (roată eoliană), 2 — turbină eoliană, 3 — generator, 4 — cutie de viteze, 5 — plată rotativă, 6 — dispozitiv de măsurare, 7 — catargul turbinei eoliene conține o turbină eoliană și un generator electric conectat la arborele turbinei eoliene direct sau printr-o cutie de viteze.

O turbină eoliană conține o turbină eoliană și un generator electric conectat la arborele turbinei eoliene direct sau printr-o cutie de viteze.

Un parc eolian (WPP) este format din mai multe turbine eoliene care funcționează în paralel și furnizează energie electrică generată sistemului de energie.

Dispozitivul de măsurare dă un semnal pentru a întoarce capul vântului atunci când direcția sau puterea vântului se schimbă și, de asemenea, ajustează unghiul de rotație al palelor în funcție de puterea vântului.

Există turbine eoliene de 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Turbina eoliană pentru 500 kW are: un catarg cu înălțimea de 40-110 m, un cap de vânt cu o masă de 15-30 tone, o frecvență de rotație n = 20-200 rpm, turația rotorului generatorului este de 750- 1500 rpm (acționare cu viteză) sau 20-200 rpm (acționare directă).

Ca generatoare în turbinele eoliene, se folosesc adesea generatoare de veveriță asincrone, care diferă de cele sincrone prin fiabilitate mai mare, simplitate a proiectării și greutate mai mică, ceea ce este necesar pentru a crește fiabilitatea centralei eoliene.

Turbinele eoliene pot funcționa autonom sau în paralel cu sistemul de alimentare.În timpul funcționării autonome, viteza de rotație a turbinei eoliene HP nu este reglată sau menținută în ± 50%, prin urmare frecvența și tensiunea bornelor generatorului nu sunt constante, adică puterea electrică generată este de proastă calitate, iar utilizatorii a unor astfel de turbine eoliene adesea nu au cerințe înalte de calitate (în principal dispozitive de încălzire). Pentru a obține energie de înaltă calitate, se folosesc stabilizatori constând dintr-un redresor, invertor și baterie.

Turbinele eoliene puternice funcționează în paralel cu sistemul de alimentare (Fig. 2). Această conexiune paralelă asigură că frecvența, tensiunea și viteza turbinei eoliene sunt constante. Puterea pe care generatorul o dă rețelei depinde de cuplul motorului și este determinată de forța vântului.

Posibilă cooperare a turbinei eoliene cu rețeaua cu o conexiune prin intermediul unui convertor de frecvență intermediară la o frecvență variabilă de rotație a turbinei eoliene.

Când se folosește un generator asincron, turbina eoliană poate funcționa și la viteză variabilă, iar generatorul furnizează energie electrică de înaltă calitate rețelei.Pentru excitare, generatorul asincron consumă putere reactivă din rețea sau dintr-un banc special de condensatori, iar generatorul sincron însuși îl creează.

Orez. 2… Funcționarea în paralel a unei centrale eoliene cu un sistem de alimentare puternic: VD — mașină eoliană, R — cutie de viteze, G — generator, V — redresor, I — invertor, U — unitate de control, ES — sistem de alimentare

Caracteristicile centralelor eoliene de sistem (WPP):

1. Sunt situate în locuri cu potențial eolian mare.

2.Au capacitatea de unități de putere: 1500-2000 kW și mai mult pentru o bază continentală și 4000-5000 kW pentru o bază pe mare și pe mal.

3. Se folosesc generatoare asincrone cu rotor veveriță și sincrone (adesea cu excitație cu magnet permanent) cu tensiune joasă a generatorului (0,50-0,69 kV).

4. Eficiența scăzută a stației — 30-40%.

5. Lipsa încărcăturii termice.

6. Manevrabilitate ridicată, dar dependență totală de condițiile meteorologice.

7. Gama de viteze ale vântului de operare de la 3,0-3,5 la 20-25 m/s. Când viteza vântului este mai mică de 3,0-3,5 m/s și mai mare de 20-25 m/s, turbinele eoliene sunt deconectate de la rețea și instalate în poziție de nefuncționare, iar când viteza vântului este restabilită, turbinele eoliene sunt conectate la rețea și accelerate cu ajutorul unui generator care funcționează în modul motor.

8. Lipsa alegerii puterii electrice la tensiunea generatorului (cu excepția nevoilor proprii).

9. Transportul energiei electrice către consumatori la tensiuni de 10, 35, 110, kV.

Energia eoliană modernă în multe țări ale lumii face parte din sistemele energetice, iar în unele țări este una dintre componentele principale ale energiei alternative bazate pe surse regenerabile de energie. Citiți mai multe despre el aici: Dezvoltarea energiei eoliene în lume