Ветроелектране

Ветроелектрана (ХЕ) је комплекс међусобно повезаних објеката и структура дизајнираних за претварање енергије ветра у друге врсте енергије (електричну, механичку, топлотну итд.).

Ветротурбина као главни део ветротурбине, састоји се од ветротурбине, система за пренос енергије ветра до терета (корисника) и самог корисника енергије ветра (сваки уређај: електромашина генератор, пумпа за воду, грејач, итд.) .

Ветротурбина је уређај за претварање кинетичке енергије ветра у механичку енергију радног кретања ветротурбине. Радни покрети које врши ветротурбина могу бити различити. На постојећим турбинама на ветар данас се као радно кретање користи кружно ротационо кретање. Истовремено, познати су (понекад чак и спроведени) бројни предлози за коришћење других видова радничког покрета, на пример, осцилирајућег.

Систем лопатица ветротурбине (точак ветра) може имати другачији дизајн.У савременим ветротурбинама систем лопатица је направљен у виду чврстих лопатица са профилом крила у попречном пресеку (понекад се у овом случају користе термини «лопатичне» или елисне ветротурбине).

Познати успешно оперативни системи лопатица у којима се уместо лопатица користе ротирајући цилиндри (користећи Магнус ефекат). Постоје предлози да се направи систем лопатица заснован на различитим врстама лопатица са флексибилним површинама (једра).

Дакле, лопатица — Ово је компонента пропелера која генерише обртни момент. Систем лопатица ветротурбине са радним кружним ротационим кретањем може имати хоризонталну или вертикалну осу ротације.

Приликом прорачуна и пројектовања конкретне ветротурбине, поред ветрогенератора њеног рада, потребно је узети у обзир и карактеристике ветротурбине, тиковине, као и целе ветротурбине. У том смислу, ветротурбине се класификују према следећим критеријумима:

• врста произведене енергије,

• ниво снаге,

• именовање

• Области примене,

• знак за рад ветротурбине константном или променљивом брзином,

• методе управљања,

• врста преносног система.

У зависности од врсте произведене енергије, све ветроелектране се деле на енергију ветра и енергију ветра. Електричне турбине на ветар су, заузврат, подељене на уграђене инсталације које производе једносмерну или наизменичну струју. Механичке ветротурбине се користе за погон машина које раде.

У зависности од намене, електричне ветротурбине на једносмерну струју се деле на ветром загарантовано, загарантовано од стране корисника, негарантовано напајање.Електричне ветротурбине са наизменичном струјом деле се на аутономне, хибридне, које раде паралелно са електроенергетским системом упоредиве снаге (на пример, са дизел постројењем), мрежне, које раде паралелно са моћним електроенергетским системом.

Класификација ветрогенератора по областима примене одређена је њиховом наменом.

Приликом прорачуна и пројектовања ветротурбине и избора њених називних параметара потребно је узети у обзир врсту оптерећења (електрогенератор, пумпа за воду и сл.), врсту система за пренос енергије ветра до корисника, врсту електричне енергије. систем производње и складиштења.

Систем за пренос енергије ветра је дефинисан скуп различитих уређаја за пренос снаге са осовине ветрогенератора на вратило одговарајуће ветротурбине (корисника) са или без повећања брзине ротације машине. У савременој енергији ветра најчешће се користи механички начин преноса енергије.

Систем за производњу електричне енергије је генератор електричних машина и скуп уређаја (управљачких уређаја, уређаји на струју, батерија итд.) за повезивање са корисником са стандардним параметрима електричне енергије.

Израђују се и раде ветротурбине снаге од неколико вати до хиљада киловата. Постоје четири групе: веома мале снаге — мање од 5 кВ, мале снаге — од 5 до 99 кВ, средње снаге — од 100 до 1000 кВ, велике снаге — преко 1 МВ. Ветротурбине сваке групе се међусобно разликују првенствено по дизајну, типу темеља, начину постављања ветротурбина, систему управљања, систему за пренос енергије ветра, начину уградње и начину одржавања.

Постигнута је доминантна дистрибуција ветротурбина хоризонталне осе.

На сл. 1 приказује конструкцију ветропарка и општи приказ ветропарка.

Пиринач. 1. Дизајн ветроелектране: 1 — ветротурбина (ветротурбина), 2 — ветротурбина, 3 — генератор, 4 — мењач, 5 — окретна плоча, 6 — мерни уређај, 7 — јарбол ветротурбине садржи ветротурбину и електрични генератор повезан са вратилом ветротурбине директно или преко мењача.

Ветротурбина садржи ветротурбину и електрични генератор који је директно или преко мењача спојен на осовину ветротурбине.

Ветропарк (ВЕ) се састоји од неколико ветротурбина које раде паралелно и снабдевају генерисану електричну енергију електроенергетском систему.

Мерни уређај даје сигнал за окретање главе ветра када се промени смер или јачина ветра, а такође подешава угао ротације лопатица у зависности од јачине ветра.

Постоје ветротурбине за 500, 1000, 1500, 2000, 4000 кВ. Ветротурбина за 500 кВ има: јарбол висине 40-110 м, главу ветра масе 15-30 тона, фреквенцију ротације н = 20-200 о/мин, брзина ротора генератора је 750- 1500 о/мин (погон са зупчаником) или 20-200 о/мин (директан погон).

Као генератори у ветротурбинама често се користе асинхрони веверични генератори, који се од синхроних разликују по већој поузданости, једноставности конструкције и мањој тежини, што је неопходно за повећање поузданости ветроелектране.

Ветротурбине могу да раде аутономно или паралелно са електроенергетским системом.Током аутономног рада, брзина ротације ВП ветротурбине се не регулише нити одржава у границама ±50%, па фреквенција и напон терминала генератора нису константни, односно произведена електрична енергија је лошег квалитета, а корисници таквих ветрогенератора често немају високе захтеве квалитета (углавном грејни уређаји). Да би се добила висококвалитетна енергија, користе се стабилизатори који се састоје од исправљача, претварача и батерије.

Снажне ветротурбине раде паралелно са електроенергетским системом (сл. 2). Ова паралелна веза обезбеђује да су фреквенција, напон и брзина ветротурбине константни. Снага коју генератор даје мрежи зависи од обртног момента мотора и одређена је силом ветра.

Могућа сарадња ветротурбине са мрежом са везом преко претварача средње фреквенције на променљивој фреквенцији ротације ветротурбине.

Када се користи асинхрони генератор, ветротурбина може да ради и променљивом брзином, а генератор снабдева мрежу висококвалитетном електричном енергијом.За побуду, асинхрони генератор троши реактивну снагу из мреже или из посебне банке кондензатора, а синхрони генератор га сам ствара.

Пиринач. 2… Паралелни рад ветроелектране са моћним системом напајања: ВД — ветромашина, Р — мењач, Г — генератор, В — исправљач, И — инвертер, У — управљачка јединица, ЕС — електроенергетски систем

Карактеристике системских ветроелектрана (ВЕ):

1. Налазе се на местима са високим потенцијалом ветра.

2.Имају капацитет агрегата: 1500-2000 кВ и више за континенталну базу и 4000-5000 кВ за морску и обалну базу.

3. Користе се асинхрони генератори са веверичастим ротором и синхрони (често са трајним магнетном побудом) са ниским напоном генератора (0,50-0,69 кВ).

4. Ниска ефикасност станице — 30-40%.

5. Недостатак топлотног оптерећења.

6. Висока маневарска способност, али пуна зависност од временских услова.

7. Опсег радних брзина ветра од 3,0-3,5 до 20-25 м/с. Када је брзина ветра мања од 3,0-3,5 м/с и већа од 20-25 м/с, ветротурбине се искључују из мреже и постављају у нерадни положај, а када се брзина ветра врати, ветротурбине се су повезани на мрежу и убрзавају помоћу генератора који ради у моторном режиму.

8. Недостатак избора електричне снаге на генераторском напону (осим за сопствене потребе).

9. Пренос електричне енергије до потрошача на напонима 10, 35, 110, кВ.

Савремена енергија ветра у многим земљама света је део енергетских система, ау неким земљама је једна од главних компоненти алтернативне енергије засноване на обновљивим изворима енергије. Прочитајте више о томе овде: Развој енергије ветра у свету