Αιολικοί σταθμοί

Ο αιολικός σταθμός (ΗΡ) είναι ένα σύμπλεγμα διασυνδεδεμένων εγκαταστάσεων και κατασκευών που έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν την αιολική ενέργεια σε άλλους τύπους ενέργειας (ηλεκτρική, μηχανική, θερμική κ.λπ.).

Η ανεμογεννήτρια ως το κύριο μέρος της ανεμογεννήτριας, αποτελείται από μια ανεμογεννήτρια, ένα σύστημα για τη μετάδοση της αιολικής ενέργειας σε ένα φορτίο (χρήστη) και τον ίδιο τον χρήστη της αιολικής ενέργειας (κάθε συσκευή: γεννήτρια ηλεκτρικής μηχανής, αντλία νερού, θερμαντήρας, κλπ.) .

Η ανεμογεννήτρια είναι μια συσκευή για τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε μηχανική ενέργεια της κίνησης λειτουργίας της ανεμογεννήτριας. Οι κινήσεις εργασίας που κάνει μια ανεμογεννήτρια μπορεί να είναι διαφορετικές. Στις υπάρχουσες ανεμογεννήτριες σήμερα, η κυκλική περιστροφική κίνηση χρησιμοποιείται ως κίνηση εργασίας. Ταυτόχρονα, πολλές προτάσεις είναι γνωστές (μερικές φορές και υλοποιούνται) για τη χρήση άλλων τύπων εργατικού κινήματος, για παράδειγμα, ταλαντευόμενου.

Ένα σύστημα πτερυγίων ανεμογεννήτριας (ανεμοτροχός) μπορεί να έχει διαφορετικό σχεδιασμό.Στις σύγχρονες ανεμογεννήτριες, το σύστημα πτερυγίων κατασκευάζεται με τη μορφή συμπαγών πτερυγίων με προφίλ πτερυγίων σε διατομή (μερικές φορές χρησιμοποιούνται οι όροι «λεπίδα» ή ανεμογεννήτριες με έλικα).

Γνωστά συστήματα λεπίδων που λειτουργούν με επιτυχία στα οποία χρησιμοποιούνται περιστρεφόμενοι κύλινδροι αντί για λεπίδες (χρησιμοποιώντας το φαινόμενο Magnus). Υπάρχουν προτάσεις για τη δημιουργία ενός συστήματος λεπίδων που βασίζεται σε διαφορετικούς τύπους λεπίδων με εύκαμπτες επιφάνειες (πανιά).

Επομένως, λεπίδα — Αυτό είναι ένα εξάρτημα της προπέλας που παράγει ροπή. Το σύστημα πτερυγίων μιας ανεμογεννήτριας με λειτουργική κυκλική περιστροφική κίνηση μπορεί να έχει οριζόντιο ή κάθετο άξονα περιστροφής.

Κατά τον υπολογισμό και το σχεδιασμό μιας συγκεκριμένης ανεμογεννήτριας, εκτός από τις συνθήκες ανέμου λειτουργίας της, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τόσο τα χαρακτηριστικά της ανεμογεννήτριας, του ξύλου τικ, όσο και ολόκληρης της ανεμογεννήτριας. Από αυτή την άποψη, οι ανεμογεννήτριες ταξινομούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια:

• τύπος παραγόμενης ενέργειας,

• επίπεδο δύναμης,

• ραντεβού

• Τομείς εφαρμογής,

• το σήμα για τη λειτουργία σταθερής ή μεταβλητής ταχύτητας της ανεμογεννήτριας,

• μεθόδους διαχείρισης,

• τύπος συστήματος μετάδοσης.

Ανάλογα με τον τύπο της παραγόμενης ενέργειας, όλοι οι αιολικοί σταθμοί χωρίζονται σε αιολική ενέργεια και αιολική ενέργεια. Οι ηλεκτρικές ανεμογεννήτριες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε ενσωματωμένες εγκαταστάσεις που παράγουν ηλεκτρισμό συνεχούς ή εναλλασσόμενου ρεύματος. Οι μηχανικές ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται για την κίνηση μηχανών που λειτουργούν.

Ανάλογα με το σκοπό, οι ηλεκτρικές ανεμογεννήτριες συνεχούς ρεύματος χωρίζονται σε ανεμογεννήτριες με εγγυημένη αιολική ενέργεια, τροφοδοσία με εγγύηση χρήστη και μη εγγυημένη παροχή ρεύματος.Οι ηλεκτρικές ανεμογεννήτριες με εναλλασσόμενο ρεύμα χωρίζονται σε αυτόνομες, υβριδικές, που λειτουργούν παράλληλα με ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας συγκρίσιμης ισχύος (για παράδειγμα, με μονάδα ντίζελ), δίκτυο, που λειτουργεί παράλληλα με ένα ισχυρό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας.

Η ταξινόμηση των ανεμογεννητριών ανά περιοχές εφαρμογής καθορίζεται από τον σκοπό τους.

Κατά τον υπολογισμό και το σχεδιασμό μιας ανεμογεννήτριας και την επιλογή των ονομαστικών παραμέτρων της, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο τύπος φορτίου (ηλεκτρική γεννήτρια, αντλία νερού κ.λπ.), ο τύπος του συστήματος μεταφοράς αιολικής ενέργειας στον χρήστη, ο τύπος ηλεκτρικής ενέργειας σύστημα παραγωγής και αποθήκευσης.

Ένα σύστημα μετάδοσης αιολικής ενέργειας είναι ένα καθορισμένο σύνολο διαφορετικών συσκευών για τη μετάδοση ισχύος από τον άξονα του τροχού ανέμου στον άξονα της αντίστοιχης μηχανής ανεμογεννήτριας (χρήστη) με ή χωρίς αύξηση της ταχύτητας περιστροφής της μηχανής. Στη σύγχρονη αιολική ενέργεια χρησιμοποιείται συχνότερα η μηχανική μέθοδος μετάδοσης ενέργειας.

Το σύστημα παραγωγής ενέργειας είναι μια γεννήτρια ηλεκτρικών μηχανών και ένα σύνολο συσκευών (συσκευές ελέγχου, ηλεκτρονικά ισχύος, μπαταρία κ.λπ.) για σύνδεση με χρήστη με τυπικές παραμέτρους ηλεκτρικής ενέργειας.

Κατασκευάζονται και λειτουργούν ανεμογεννήτριες ισχύος από λίγα watt έως χιλιάδες κιλοβάτ. Υπάρχουν τέσσερις ομάδες: πολύ χαμηλή ισχύς — κάτω από 5 kW, χαμηλή ισχύς — από 5 έως 99 kW, μεσαία ισχύς — από 100 έως 1000 kW, υψηλή ισχύς — πάνω από 1 MW. Οι ανεμογεννήτριες κάθε ομάδας διαφέρουν μεταξύ τους κυρίως ως προς το σχεδιασμό, τον τύπο θεμελίωσης, τη μέθοδο εγκατάστασης ανεμογεννητριών, το σύστημα ελέγχου, το σύστημα μεταφοράς αιολικής ενέργειας, τη μέθοδο εγκατάστασης και τη μέθοδο συντήρησης.

Έχει επιτευχθεί η κυρίαρχη κατανομή των ανεμογεννητριών οριζόντιου άξονα.

Στο σχ. 1 δείχνει την κατασκευή ενός αιολικού πάρκου και μια γενική άποψη του αιολικού πάρκου.

Ρύζι. 1. Ο σχεδιασμός του αιολικού σταθμού: 1 — ανεμογεννήτρια (ανεμογεννήτρια), 2 — ανεμογεννήτρια, 3 — γεννήτρια, 4 — κιβώτιο ταχυτήτων, 5 — περιστρεφόμενος δίσκος, 6 — συσκευή μέτρησης, 7 — ιστός ανεμογεννήτριας περιέχει ανεμογεννήτρια και μια ηλεκτρική γεννήτρια συνδεδεμένη με τον άξονα της ανεμογεννήτριας απευθείας ή μέσω κιβωτίου ταχυτήτων.

Μια ανεμογεννήτρια περιέχει μια ανεμογεννήτρια και μια ηλεκτρική γεννήτρια που συνδέονται με τον άξονα της ανεμογεννήτριας απευθείας ή μέσω κιβωτίου ταχυτήτων.

Ένα αιολικό πάρκο (WPP) αποτελείται από πολλές ανεμογεννήτριες που λειτουργούν παράλληλα και παρέχουν παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια στο σύστημα ισχύος.

Η συσκευή μέτρησης δίνει ένα σήμα για να γυρίσετε την κεφαλή του ανέμου όταν αλλάζει η κατεύθυνση ή η ισχύς του ανέμου και επίσης προσαρμόζει τη γωνία περιστροφής των πτερυγίων ανάλογα με τη δύναμη του ανέμου.

Υπάρχουν ανεμογεννήτριες 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Η ανεμογεννήτρια για 500 kW έχει: ιστό με ύψος 40-110 m, κεφαλή ανέμου με μάζα 15-30 τόνων, συχνότητα περιστροφής n = 20-200 rpm, η ταχύτητα του ρότορα της γεννήτριας είναι 750- 1500 rpm (οδήγηση με ταχύτητα) ή 20-200 rpm (άμεση μετάδοση).

Ως γεννήτριες σε ανεμογεννήτριες, χρησιμοποιούνται συχνά ασύγχρονες γεννήτριες σκίουρου, οι οποίες διαφέρουν από τις σύγχρονες σε μεγαλύτερη αξιοπιστία, απλότητα σχεδιασμού και μικρότερο βάρος, που είναι απαραίτητο για την αύξηση της αξιοπιστίας του αιολικού σταθμού.

Οι ανεμογεννήτριες μπορούν να λειτουργούν αυτόνομα ή παράλληλα με το σύστημα ισχύος.Κατά τη διάρκεια της αυτόνομης λειτουργίας, η ταχύτητα περιστροφής της ανεμογεννήτριας HP δεν ρυθμίζεται ούτε διατηρείται εντός ± 50%, επομένως η συχνότητα και η τάση των ακροδεκτών της γεννήτριας δεν είναι σταθερές, δηλαδή η παραγόμενη ηλεκτρική ισχύς είναι κακής ποιότητας και οι χρήστες τέτοιων ανεμογεννητριών συχνά δεν έχουν υψηλές απαιτήσεις ποιότητας (κυρίως συσκευές θέρμανσης). Για την απόκτηση υψηλής ποιότητας ενέργειας, χρησιμοποιούνται σταθεροποιητές που αποτελούνται από ανορθωτή, μετατροπέα και μπαταρία.

Οι ισχυρές ανεμογεννήτριες λειτουργούν παράλληλα με το σύστημα ισχύος (Εικ. 2). Αυτή η παράλληλη σύνδεση διασφαλίζει ότι η συχνότητα, η τάση και η ταχύτητα της ανεμογεννήτριας είναι σταθερές. Η ισχύς που δίνει η γεννήτρια στο δίκτυο εξαρτάται από τη ροπή του κινητήρα και καθορίζεται από τη δύναμη του ανέμου.

Πιθανή συνεργασία της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο με σύνδεση μέσω μετατροπέα ενδιάμεσης συχνότητας σε μεταβλητή συχνότητα περιστροφής της ανεμογεννήτριας.

Όταν χρησιμοποιείται μια ασύγχρονη γεννήτρια, η ανεμογεννήτρια μπορεί επίσης να λειτουργήσει με μεταβλητή ταχύτητα και η γεννήτρια παρέχει ηλεκτρική ενέργεια υψηλής ποιότητας στο δίκτυο. Η ίδια η σύγχρονη γεννήτρια το δημιουργεί.

Ρύζι. 2… Παράλληλη λειτουργία αιολικής ενέργειας με ισχυρό σύστημα τροφοδοσίας: VD — αιολική μηχανή, R — κιβώτιο ταχυτήτων, G — γεννήτρια, V — ανορθωτής, I — μετατροπέας, U — μονάδα ελέγχου, ES — σύστημα ισχύος

Χαρακτηριστικά αιολικών σταθμών παραγωγής ενέργειας (WPP):

1. Βρίσκονται σε σημεία με μεγάλο αιολικό δυναμικό.

2.Έχουν χωρητικότητα μονάδων ισχύος: 1500-2000 kW και άνω για μια ηπειρωτική βάση και 4000-5000 kW για μια βάση στη θάλασσα και στην ξηρά.

3. Χρησιμοποιούνται ασύγχρονες γεννήτριες με ρότορα σκίουρου και σύγχρονες (συχνά με διέγερση μόνιμου μαγνήτη) με χαμηλή τάση γεννήτριας (0,50-0,69 kV).

4. Χαμηλή απόδοση του σταθμού — 30-40%.

5. Έλλειψη θερμικού φορτίου.

6. Υψηλή ευελιξία, αλλά πλήρης εξάρτηση από τις καιρικές συνθήκες.

7. Εύρος λειτουργικών ταχυτήτων ανέμου από 3,0-3,5 έως 20-25 m / s. Όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι μικρότερη από 3,0-3,5 m / s και μεγαλύτερη από 20-25 m / s, οι ανεμογεννήτριες αποσυνδέονται από το δίκτυο και εγκαθίστανται σε θέση εκτός λειτουργίας και όταν αποκατασταθεί η ταχύτητα του ανέμου, οι ανεμογεννήτριες συνδέονται στο δίκτυο και επιταχύνονται χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια που λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα.

8. Έλλειψη επιλογής ηλεκτρικής ισχύος στην τάση της γεννήτριας (εκτός από ίδιες ανάγκες).

9. Μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας σε καταναλωτές σε τάσεις 10, 35, 110, kV.

Η σύγχρονη αιολική ενέργεια σε πολλές χώρες του κόσμου αποτελεί μέρος των ενεργειακών συστημάτων και σε ορισμένες χώρες αποτελεί ένα από τα κύρια συστατικά της εναλλακτικής ενέργειας που βασίζεται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Διαβάστε περισσότερα γι 'αυτό εδώ: Ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας στον κόσμο