Szélerőművek

A szélerőmű (HPP) egymással összekapcsolt létesítmények és szerkezetek együttese, amelyek célja a szélenergia más típusú (elektromos, mechanikai, hőenergia stb.) energiává alakítása.

A szélturbina, mint a szélturbina fő része, egy szélturbinából, egy olyan rendszerből áll, amely a szélenergiát továbbítja a terhelésnek (felhasználónak), és magából a szélenergia felhasználójából (minden eszköz: elektromos gép generátor, vízszivattyú, fűtőtest, stb.) .

A szélturbina olyan eszköz, amely a szél mozgási energiáját a szélturbina munkamozgásának mechanikai energiájává alakítja. A szélturbina működési mozgásai különbözőek lehetnek. A mai szélturbinákon körkörös forgó mozgást alkalmaznak munkamozgásként. Ugyanakkor számos javaslat ismert (néha meg is valósult) más típusú munkásmozgalom, például az oszcilláló mozgalom alkalmazására.

A szélturbina lapátrendszere (szélkerék) eltérő kialakítású lehet.A modern szélturbinákban a lapátrendszer szilárd, keresztmetszetű szárnyprofilú lapátokból készül (ez esetben néha a „lapát” vagy a propeller szélturbinák kifejezést használják).

Ismert sikeresen működő pengerendszerek, amelyekben pengék helyett forgó hengereket használnak (Magnus-effektus felhasználásával). Vannak javaslatok különböző típusú, rugalmas felületű pengék (vitorlák) kialakítására.

Ezért a lapát – Ez a légcsavar azon alkatrésze, amely nyomatékot generál. A működő körkörös forgó mozgású szélturbina lapátrendszere vízszintes vagy függőleges forgástengelyű lehet.

Egy adott szélturbina számításánál és tervezésénél a működésének szélviszonyai mellett figyelembe kell venni mind a szélturbina, a tikfa, mind a teljes szélturbina jellemzőit. Ebben a tekintetben a szélturbinákat a következő kritériumok szerint osztályozzák:

• a termelt energia típusa,

• erőszint,

• időpont egyeztetés

• Alkalmazási területek,

• a szélturbina állandó vagy változó sebességű működésének jele,

• kezelési módszerek,

• átviteli rendszer típusa.

A megtermelt energia típusától függően minden szélerőművet szélenergiára és szélenergiára osztanak. Az elektromos szélturbinákat pedig beágyazott berendezésekre osztják, amelyek egyen- vagy váltóáramú villamos energiát termelnek. A működő gépek meghajtására mechanikus szélturbinákat használnak.

A céltól függően az egyenáramú elektromos szélturbinákat szélgarantált, felhasználó által garantált és nem garantált tápegységekre osztják.A váltakozó áramú elektromos szélturbinák autonóm, hibrid, hasonló teljesítményű villamosenergia-rendszerrel (például dízelművel) párhuzamosan működő hálózatra, hálózatra vannak osztva, amelyek párhuzamosan működnek egy nagy teljesítményű elektromos rendszerrel.

A szélturbinák alkalmazási területek szerinti osztályozását rendeltetésük határozza meg.

A szélturbina számításánál és tervezésénél, névleges paramétereinek megválasztásánál figyelembe kell venni a terhelés típusát (elektromos generátor, vízszivattyú stb.), a szélerőmű-átviteli rendszer típusát a felhasználó felé, a villamos energia típusát. generálási és tárolási rendszer.

A szélenergia átviteli rendszer a szélkerék tengelyétől a megfelelő szélturbinás gép (felhasználó) tengelyéhez való teljesítmény átvitelére szolgáló különböző eszközök meghatározott összessége a gép forgási sebességének növelésével vagy anélkül. A modern szélenergiában leggyakrabban a mechanikus energiaátviteli módszert alkalmazzák.

Az energiatermelő rendszer elektromos gépek generátora és eszközkészlet (vezérlőberendezések, teljesítmény elektronika, akkumulátor stb.) szabványos elektromos paraméterekkel rendelkező felhasználóhoz való csatlakozáshoz.

Néhány watttól több ezer kilowattig terjedő teljesítményű szélturbinákat gyártanak és üzemeltetnek. Négy csoport van: nagyon kis teljesítményű – 5 kW-nál kisebb, kis teljesítményű – 5–99 kW, közepes teljesítményű – 100–1000 kW, nagy teljesítményű – 1 MW felett. Az egyes csoportok szélturbinái elsősorban kialakításban, alapozási típusban, szélturbina beépítési módban, vezérlési rendszerben, szélenergia átviteli rendszerben, beépítési módban és karbantartási módban különböznek egymástól.

A vízszintes tengelyű szélturbinák túlnyomó eloszlását sikerült elérni.

ábrán. Az 1. ábrán egy szélerőmű építése és a szélerőmű általános képe látható.

Rizs. 1. A szélerőmű kialakítása: 1 — szélturbina (szélkerék), 2 — szélturbina, 3 — generátor, 4 — sebességváltó, 5 — forgótányér, 6 — mérőműszer, 7 — szélturbina árboc szélturbinát tartalmaz valamint a szélturbina tengelyére közvetlenül vagy sebességváltón keresztül csatlakoztatott elektromos generátor.

A szélturbina egy szélturbinát és egy elektromos generátort tartalmaz, amely közvetlenül vagy sebességváltón keresztül kapcsolódik a szélturbina tengelyéhez.

A szélerőműpark (WPP) több, párhuzamosan üzemelő szélturbinából áll, amelyek termelt villamos energiát látnak el az energiarendszerben.

A mérőeszköz a szél irányának vagy erősségének változása esetén a szél fejének elfordítására ad jelet, illetve a szél erősségétől függően beállítja a lapátok forgási szögét is.

Vannak 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW teljesítményű szélturbinák. Az 500 kW-os szélturbina rendelkezik: 40-110 m magas árboccal, 15-30 tonna tömegű szélfejjel, n = 20-200 ford./perc fordulatszámmal, a generátor forgórészének fordulatszáma 750- 1500 ford./perc (hajtás fogaskerékkel) vagy 20-200 ford./perc (közvetlen hajtás).

Szélturbinák generátoraként gyakran használnak aszinkron mókusgenerátorokat, amelyek nagyobb megbízhatóságban, egyszerűbb tervezésben és kisebb súlyban különböznek a szinkronoktól, ami a szélerőmű megbízhatóságának növeléséhez szükséges.

A szélturbinák önállóan vagy az energiarendszerrel párhuzamosan működhetnek.Az autonóm működés során a HP szélturbina forgási sebessége nem szabályozott vagy ± 50%-on belül tartható, ezért a generátor kapcsainak frekvenciája és feszültsége nem állandó, vagyis a megtermelt elektromos teljesítmény rossz minőségű, és a felhasználók Az ilyen szélturbinák gyakran nem rendelkeznek magas minőségi követelményekkel (főleg fűtőberendezésekkel). A kiváló minőségű energia előállításához egyenirányítóból, inverterből és akkumulátorból álló stabilizátorokat használnak.

Az erős szélturbinák párhuzamosan működnek az energiarendszerrel (2. ábra). Ez a párhuzamos csatlakozás biztosítja, hogy a szélturbina frekvenciája, feszültsége és sebessége állandó legyen. A generátor által a hálózatnak adott teljesítmény a motor nyomatékától függ, és a szél ereje határozza meg.

A szélturbina és a hálózat lehetséges együttműködése közbenső frekvenciaváltón keresztüli csatlakozással a szélturbina változó forgási frekvenciáján.

Aszinkron generátor alkalmazása esetén a szélturbina változtatható fordulatszámon is tud működni, a generátor pedig jó minőségű villamos energiát szolgáltat a hálózatba A gerjesztéshez az aszinkron generátor a hálózatból vagy egy speciális kondenzátortelepről vesz fel meddőteljesítményt, és a szinkron generátor maga hozza létre.

Rizs. 2… Erőteljes áramellátó rendszerrel rendelkező szélerőmű párhuzamos működése: VD – szélgép, R – sebességváltó, G – generátor, V – egyenirányító, I – inverter, U – vezérlőegység, ES – áramellátó rendszer

A rendszerszélerőművek (WPP) jellemzői:

1. Nagy szélpotenciálú helyeken helyezkednek el.

2.Az erőművek teljesítménye: 1500-2000 kW és több egy kontinentális bázishoz, és 4000-5000 kW a tengeri és parti bázishoz.

3. Mókusrotoros aszinkron és alacsony generátorfeszültségű (0,50-0,69 kV) szinkron (gyakran állandó mágneses gerjesztésű) generátorokat használnak.

4. Az állomás alacsony hatékonysága — 30-40%.

5. A hőterhelés hiánya.

6. Nagy manőverezőképesség, de teljes mértékben függ az időjárási viszonyoktól.

7. Az üzemi szélsebesség tartománya 3,0-3,5 és 20-25 m/s között. 3,0-3,5 m/s-nál kisebb és 20-25 m/s-nál nagyobb szélsebesség esetén a szélturbinákat leválasztják a hálózatról és üzemképtelen helyzetbe állítják, a szélerősség helyreállásakor pedig a szélturbinákat rácsatlakoznak a hálózatra, és motor üzemmódban működő generátorral gyorsítják fel.

8. Az elektromos teljesítmény megválasztásának hiánya a generátor feszültségén (kivéve saját igényeket).

9. Villamos energia továbbítása fogyasztókhoz 10, 35, 110, kV feszültségen.

A modern szélenergia a világ számos országában az energiarendszerek része, egyes országokban pedig a megújuló energiaforrásokon alapuló alternatív energia egyik fő alkotóeleme. Bővebben itt olvashat róla: A szélenergia fejlődése a világban