Centrals eòliques

Una central eòlica (HPP) és un complex d'instal·lacions i estructures interconnectades dissenyades per convertir l'energia eòlica en altres tipus d'energia (elèctrica, mecànica, tèrmica, etc.).

L'aerogenerador com a part principal de l'aerogenerador, consta d'un aerogenerador, un sistema de transmissió de l'energia eòlica a una càrrega (usuari) i al propi usuari de l'energia eòlica (cada dispositiu: generador de màquina elèctrica, bomba d'aigua, escalfador, etc.).

Un aerogenerador és un dispositiu per convertir l'energia cinètica del vent en energia mecànica del moviment de treball de l'aerogenerador. Els moviments de treball que fa un aerogenerador poden ser diferents. A les turbines eòliques actuals, s'utilitza el moviment rotatiu circular com a moviment de treball. Paral·lelament, es coneixen nombroses propostes (fins i tot de vegades implementades) per a l'ús d'altres tipus de moviment obrer, per exemple, oscil·lant.

Un sistema de pales d'aerogenerador (roda eòlica) pot tenir un disseny diferent.A les turbines eòliques modernes, el sistema de pales es fa en forma de pales sòlides amb un perfil d'ala en secció transversal (de vegades s'utilitzen els termes «pala» o aerogeneradors d'hèlix).

Coneguts sistemes de fulles que funcionen amb èxit en els quals s'utilitzen cilindres giratoris en lloc de fulles (utilitzant l'efecte Magnus). Hi ha propostes per crear un sistema de pales basat en diferents tipus de pales amb superfícies flexibles (veles).

Per tant, la pala: aquest és un component de l'hèlix que genera parell. El sistema de pales d'un aerogenerador amb un moviment giratori circular operatiu pot tenir un eix de rotació horitzontal o vertical.

A l'hora de calcular i dissenyar un aerogenerador específic, a més de les condicions del vent del seu funcionament, cal tenir en compte tant les característiques de l'aerogenerador, la fusta de teca, com la totalitat de l'aerogenerador. En aquest sentit, els aerogeneradors es classifiquen segons els criteris següents:

• tipus d'energia generada,

• nivell de potència,

• cita

• Àmbits d'aplicació,

• el senyal de funcionament a velocitat constant o variable de l'aerogenerador,

• mètodes de gestió,

• tipus de sistema de transmissió.

Segons el tipus d'energia generada, totes les centrals eòliques es divideixen en energia eòlica i energia eòlica. Els aerogeneradors elèctrics, al seu torn, es divideixen en instal·lacions encastades que generen electricitat de corrent continu o altern. Els aerogeneradors mecànics s'utilitzen per conduir màquines en marxa.

Depenent del propòsit, els aerogeneradors elèctrics de corrent continu es divideixen en fonts d'alimentació garantides pel vent, fonts d'alimentació garantides per l'usuari i fonts d'alimentació no garantides.Els aerogeneradors elèctrics amb corrent altern es divideixen en autònoms, híbrids, que funcionen en paral·lel amb un sistema d'energia elèctrica de potència comparable (per exemple, amb una planta dièsel), xarxa, que funcionen en paral·lel amb un potent sistema d'energia elèctrica.

La classificació dels aerogeneradors per àrees d'aplicació ve determinada per la seva finalitat.

A l'hora de calcular i dissenyar un aerogenerador i triar els seus paràmetres nominals, cal tenir en compte el tipus de càrrega (generador elèctric, bomba d'aigua, etc.), el tipus de sistema de transmissió d'energia eòlica a l'usuari, el tipus d'electricitat. sistema de generació i emmagatzematge.

Un sistema de transmissió d'energia eòlica és un conjunt definit de diferents dispositius per transmetre potència des de l'eix de la roda eòlica a l'eix de la màquina eòlica corresponent (usuari) amb o sense augmentar la velocitat de rotació de la màquina. En l'energia eòlica moderna, s'utilitza més sovint el mètode mecànic de transmissió d'energia.

El sistema de generació d'energia és un generador de màquines elèctriques i un conjunt de dispositius (dispositius de control, electrònica de potència, bateria, etc.) per connectar-se a un usuari amb paràmetres elèctrics estàndard.

Es fabriquen i funcionen aerogeneradors amb potència d'uns pocs watts a milers de quilowatts. Hi ha quatre grups: potència molt baixa —menys de 5 kW, potència baixa — de 5 a 99 kW, potència mitjana — de 100 a 1000 kW, potència alta — més d'1 MW. Les turbines eòliques de cada grup difereixen entre elles principalment en disseny, tipus de fonamentació, mètode d'instal·lació d'aerogeneradors, sistema de control, sistema de transmissió d'energia eòlica, mètode d'instal·lació i mètode de manteniment.

S'ha aconseguit la distribució predominant dels aerogeneradors d'eix horitzontal.

A la fig. 1 mostra la construcció d'un parc eòlic i una visió general del parc eòlic.

Arròs. 1. El disseny de la central eòlica: 1 — turbina eòlica (roda eòlica), 2 — aerogenerador, 3 — generador, 4 — caixa de canvis, 5 — plataforma giratòria, 6 — dispositiu de mesura, 7 — pal de la turbina eòlica conté una turbina eòlica i un generador elèctric connectat a l'eix de l'aerogenerador directament o mitjançant una caixa de canvis.

Una turbina eòlica conté una turbina eòlica i un generador elèctric connectats a l'eix de l'aerogenerador directament o mitjançant una caixa de canvis.

Un parc eòlic (WPP) consta de diversos aerogeneradors que funcionen en paral·lel i que subministren l'electricitat generada al sistema elèctric.

L'aparell de mesura dóna un senyal per girar el cap del vent quan canvia la direcció o la força del vent, i també ajusta l'angle de gir de les pales en funció de la força del vent.

Hi ha aerogeneradors de 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. L'aerogenerador de 500 kW té: un pal amb una alçada de 40-110 m, un cap de vent amb una massa de 15-30 tones, una freqüència de rotació n = 20-200 rpm, la velocitat del rotor del generador és de 750- 1500 rpm (accionament amb engranatge) o 20-200 rpm (accionament directe).

Com a generadors en aerogeneradors, sovint s'utilitzen generadors d'esquirol asíncrons, que es diferencien dels síncrons en una major fiabilitat, simplicitat de disseny i menys pes, que és necessari per augmentar la fiabilitat de la central eòlica.

Els aerogeneradors poden funcionar de manera autònoma o en paral·lel amb el sistema elèctric.Durant el funcionament autònom, la velocitat de rotació de l'aerogenerador HP no es regula ni es manté dins del ± 50%, per tant, la freqüència i la tensió dels terminals del generador no són constants, és a dir, l'energia elèctrica generada és de mala qualitat i els usuaris. d'aquestes turbines eòliques sovint no tenen requisits d'alta qualitat (principalment dispositius de calefacció). Per obtenir energia d'alta qualitat, s'utilitzen estabilitzadors formats per un rectificador, un inversor i una bateria.

Potents aerogeneradors funcionen en paral·lel amb el sistema elèctric (Fig. 2). Aquesta connexió en paral·lel garanteix que la freqüència, la tensió i la velocitat de l'aerogenerador siguin constants. La potència que el generador dóna a la xarxa depèn del parell del motor i està determinada per la força del vent.

Possible cooperació de l'aerogenerador amb la xarxa amb una connexió mitjançant un convertidor de freqüència intermèdia a una freqüència variable de gir de l'aerogenerador.

Quan s'utilitza un generador asíncron, l'aerogenerador també pot funcionar a velocitat variable i el generador subministra electricitat d'alta qualitat a la xarxa. Per a l'excitació, el generador asíncron consumeix energia reactiva de la xarxa o d'un banc de condensadors especial, i el el mateix generador síncron el crea.

Arròs. 2... Funcionament paral·lel d'una central eòlica amb un potent sistema d'alimentació: VD — màquina eòlica, R — caixa de canvis, G — generador, V — rectificador, I — inversor, U — unitat de control, ES — sistema d'alimentació

Característiques de les centrals eòliques del sistema (WPP):

1. Es localitzen en llocs amb gran potencial eòlic.

2.Tenen la capacitat d'unitats de potència: 1500-2000 kW i més per a una base continental i 4000-5000 kW per a una base marítima i costanera.

3. S'utilitzen generadors asíncrons amb rotor d'esquirol i síncrons (sovint amb excitació d'imants permanents) amb baixa tensió del generador (0,50-0,69 kV).

4. Baixa eficiència de l'estació — 30-40%.

5. Falta de càrrega de calor.

6. Alta maniobrabilitat, però total dependència de les condicions meteorològiques.

7. Interval de velocitats de funcionament del vent de 3,0-3,5 a 20-25 m/s. Quan la velocitat del vent és inferior a 3,0-3,5 m / s i superior a 20-25 m / s, els aerogeneradors es desconnecten de la xarxa i s'instal·len en una posició de no treball, i quan es restableix la velocitat del vent, els aerogeneradors estan connectats a la xarxa i accelerats mitjançant un generador que funciona en mode motor.

8. Manca d'elecció de potència elèctrica a tensió del generador (excepte necessitats pròpies).

9. Transmissió d'electricitat als consumidors a tensions de 10, 35, 110, kV.

L'energia eòlica moderna a molts països del món forma part dels sistemes energètics, i en alguns països és un dels components principals de l'energia alternativa basada en fonts d'energia renovables. Llegeix més sobre això aquí: Desenvolupament de l'energia eòlica al món