Impianti eolici

Un impianto eolico (HPP) è un complesso di impianti e strutture interconnessi progettati per convertire l'energia eolica in altri tipi di energia (elettrica, meccanica, termica, ecc.).

Turbina eolica come parte principale della turbina eolica, è costituita da una turbina eolica, un sistema di trasmissione dell'energia eolica a un carico (utilizzatore) e l'utilizzatore dell'energia eolica stessa (ciascun dispositivo: generatore di macchina elettrica, pompa dell'acqua, riscaldatore, ecc.).

Una turbina eolica è un dispositivo per convertire l'energia cinetica del vento in energia meccanica del moto di lavoro della turbina eolica. I movimenti di lavoro che fa una turbina eolica possono essere diversi. Sulle turbine eoliche esistenti oggi, il movimento rotatorio circolare viene utilizzato come movimento di lavoro. Allo stesso tempo, sono note numerose proposte (a volte anche implementate) per l'utilizzo di altri tipi di movimento del lavoro, ad esempio oscillante.

Un sistema di pale eoliche (ruota eolica) può avere un design diverso.Nelle moderne turbine eoliche, il sistema di pale è realizzato sotto forma di pale solide con un profilo alare in sezione trasversale (a volte in questo caso vengono utilizzati i termini «pala» o turbine eoliche ad elica).

Sistemi di lame funzionanti con successo noti in cui vengono utilizzati cilindri rotanti al posto delle lame (utilizzando l'effetto Magnus). Ci sono proposte per creare un sistema di pale basato su diversi tipi di pale con superfici flessibili (vele).

Pertanto, pala — Questo è un componente dell'elica che genera coppia. Il sistema di pale di una turbina eolica con moto rotatorio circolare operativo può avere un asse di rotazione orizzontale o verticale.

Nel calcolare e progettare una specifica turbina eolica, oltre alle condizioni del vento del suo funzionamento, è necessario tenere conto sia delle caratteristiche della turbina eolica, del legno di teak, sia dell'intera turbina eolica. A questo proposito, le turbine eoliche sono classificate secondo i seguenti criteri:

• tipo di energia generata,

• livello di potenza,

• appuntamento

• Aree di applicazione,

• il segno per il funzionamento a velocità costante o variabile della turbina eolica,

• metodi di gestione,

• tipo di sistema di trasmissione.

A seconda del tipo di energia generata, tutti gli impianti eolici sono suddivisi in energia eolica ed energia eolica. Le turbine eoliche elettriche, a loro volta, sono suddivise in installazioni integrate che generano elettricità a corrente continua o alternata. Le turbine eoliche meccaniche sono utilizzate per azionare macchine funzionanti.

A seconda dello scopo, le turbine eoliche elettriche CC sono suddivise in alimentazione garantita dal vento, alimentazione garantita dall'utente, alimentazione non garantita.Le turbine eoliche elettriche a corrente alternata sono suddivise in autonome, ibride, funzionanti in parallelo con un sistema di alimentazione elettrica di potenza comparabile (ad esempio, con un impianto diesel), rete, funzionanti in parallelo con un potente sistema di alimentazione elettrica.

La classificazione delle turbine eoliche per aree di applicazione è determinata dal loro scopo.

Nel calcolo e nella progettazione di un aerogeneratore e nella scelta dei suoi parametri nominali, è necessario tenere conto del tipo di carico (generatore elettrico, pompa dell'acqua, ecc.), del tipo di sistema di trasmissione dell'energia eolica all'utente, del tipo di energia elettrica sistema di generazione e stoccaggio.

Un sistema di trasmissione dell'energia eolica è un insieme definito di diversi dispositivi per trasmettere potenza dall'albero della ruota eolica all'albero della corrispondente macchina eolica (utente) con o senza aumento della velocità di rotazione della macchina. Nella moderna energia eolica, viene spesso utilizzato il metodo meccanico di trasmissione dell'energia.

Il sistema di generazione di energia è un generatore di macchine elettriche e un insieme di dispositivi (dispositivi di controllo, elettronica di potenza, batteria, ecc.) da collegare ad un'utenza con parametri elettrici standard.

Vengono prodotte e gestite turbine eoliche con potenza da pochi watt a migliaia di kilowatt. Esistono quattro gruppi: potenza molto bassa — meno di 5 kW, potenza bassa — da 5 a 99 kW, potenza media — da 100 a 1000 kW, potenza alta — oltre 1 MW. Le turbine eoliche di ciascun gruppo differiscono l'una dall'altra principalmente per design, tipo di fondazione, metodo di installazione della turbina eolica, sistema di controllo, sistema di trasmissione dell'energia eolica, metodo di installazione e metodo di manutenzione.

La distribuzione predominante delle turbine eoliche ad asse orizzontale è stata raggiunta.

Nella fig. 1 mostra la costruzione di un parco eolico e una vista generale del parco eolico.

Riso. 1. Il progetto dell'impianto eolico: 1 - turbina eolica (ruota eolica), 2 - turbina eolica, 3 - generatore, 4 - cambio, 5 - piattaforma girevole, 6 - dispositivo di misurazione, 7 - l'albero della turbina eolica contiene una turbina eolica e un generatore elettrico collegato all'albero della turbina eolica direttamente o tramite un riduttore.

Una turbina eolica contiene una turbina eolica e un generatore elettrico collegati all'albero della turbina eolica direttamente o tramite un riduttore.

Un parco eolico (WPP) è costituito da più turbine eoliche che operano in parallelo e forniscono elettricità generata al sistema di alimentazione.

Il dispositivo di misurazione fornisce un segnale per girare la prua del vento quando la direzione o la forza del vento cambia e regola anche l'angolo di rotazione delle pale in base alla forza del vento.

Esistono turbine eoliche da 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. La turbina eolica per 500 kW ha: un albero con un'altezza di 40-110 m, una testa del vento con una massa di 15-30 tonnellate, una frequenza di rotazione n = 20-200 rpm, la velocità del rotore del generatore è 750- 1500 giri/min (azionamento con riduttore) o 20-200 giri/min (azionamento diretto).

Come generatori nelle turbine eoliche, vengono spesso utilizzati generatori scoiattoli asincroni, che differiscono da quelli sincroni per maggiore affidabilità, semplicità di progettazione e minor peso, necessari per aumentare l'affidabilità dell'impianto eolico.

Le turbine eoliche possono funzionare autonomamente o in parallelo con il sistema di alimentazione.Durante il funzionamento autonomo, la velocità di rotazione dell'aerogeneratore HP non è regolata o mantenuta entro ± 50%, quindi la frequenza e la tensione dei terminali del generatore non sono costanti, ovvero l'energia elettrica generata è di scarsa qualità e le utenze di tali turbine eoliche spesso non hanno requisiti di alta qualità (principalmente dispositivi di riscaldamento). Per ottenere energia di alta qualità vengono utilizzati stabilizzatori costituiti da raddrizzatore, inverter e batteria.

Potenti turbine eoliche funzionano in parallelo con il sistema di alimentazione (Fig. 2). Questo collegamento in parallelo assicura che la frequenza, la tensione e la velocità della turbina eolica siano costanti. La potenza che il generatore immette nella rete dipende dalla coppia del motore ed è determinata dalla forza del vento.

Possibile cooperazione dell'aerogeneratore con la rete con un collegamento tramite un convertitore di frequenza intermedio a una frequenza di rotazione variabile dell'aerogeneratore.

Quando si utilizza un generatore asincrono, l'aerogeneratore può funzionare anche a velocità variabile e il generatore fornisce elettricità di alta qualità alla rete.Per l'eccitazione, il generatore asincrono consuma potenza reattiva dalla rete o da un apposito banco di condensatori, e il lo stesso generatore sincrono lo crea.

Riso. 2… Funzionamento in parallelo di un impianto eolico con un potente sistema di alimentazione: VD — macchina eolica, R — riduttore, G — generatore, V — raddrizzatore, I — inverter, U — unità di controllo, ES — sistema di alimentazione

Caratteristiche del sistema impianti eolici (WPP):

1. Si trovano in luoghi con un elevato potenziale di vento.

2.Hanno la capacità delle unità di potenza: 1500-2000 kW e oltre per una base continentale e 4000-5000 kW per una base marittima e costiera.

3. Vengono utilizzati generatori asincroni con rotore scoiattolo e sincroni (spesso con eccitazione a magneti permanenti) con bassa tensione del generatore (0,50-0,69 kV).

4. Bassa efficienza della stazione — 30-40%.

5. Mancanza di carico termico.

6. Elevata manovrabilità, ma piena dipendenza dalle condizioni meteorologiche.

7. Gamma di velocità operative del vento da 3,0-3,5 a 20-25 m / s. Quando la velocità del vento è inferiore a 3,0-3,5 m / se superiore a 20-25 m / s, le turbine eoliche vengono scollegate dalla rete e installate in una posizione non funzionante, e quando la velocità del vento viene ripristinata, le turbine eoliche sono collegati alla rete e accelerati mediante un generatore funzionante in modalità motore.

8. Mancanza di scelta dell'energia elettrica alla tensione del generatore (eccetto per le proprie esigenze).

9. Trasmissione di elettricità ai consumatori a tensioni di 10, 35, 110, kV.

L'energia eolica moderna in molti paesi del mondo fa parte dei sistemi energetici e in alcuni paesi è una delle componenti principali dell'energia alternativa basata su fonti energetiche rinnovabili. Per saperne di più qui: Sviluppo dell'energia eolica nel mondo