09 Vjetroelektrane

8/14/2019 09 Vjetroelektrane

1/25

I vana Bencek, R 3170


2/25

VJETROELEKTRANE

obnovljivi izvor elektrine energije pokretan snagomvjetra

sastoji se iz nosee konstrukcije u obliku stupa,vjetroturbine, generatora elektrine struje teautomatske regulaci je broja okretaja i napona

generatora, eventualno uz prikljuak na neki sustavakumuliranja energije ili na regionalnu elektrinu

mreu


3/25


4/25

ENERGI JA VJETRA

energiju vjetra, pretvaramo je u kori sni oblik energije,

elektrinu energiju, pomou vjetroelektrana

u klasinim vjetrenjaama energiju vjetra pretvaramou mehaniku te je kao takvu direktno koristimo za

mljevenje itarica ili pumpanje vode

krajem 2007. instali rana snaga vjetroelektr ana u

svijetu bi la je 94,1 GW

trenutno vjetroelektr ane pokrivaju tek 1% svjetskih

potreba za elektrinom energijom, dok u Danskoj tabrojka iznosi 19%, panjolskoj i Portugalu 9%,

Njemakoj i Irskoj 6% (podaci za 2007.)


5/25

elektrinom energijom iz vjetra vjetroelektranesnabdijevaju elektro energetsku mreu kao to i

pojedinani vjetroagregati napajaju izolirana mjesta

Vjetar je bogat, obnovljiv, lako dostupan i ist izvorenergije

nedostatak vjetra ri jetko uzrokuje nesavladive

probleme kada u malom udjelu sudjeluje u opskrbi

elektrinom energijom, ali pri veem oslanjanju na

vjetar dovodi do veih gubitaka


6/25

PREDNOSTI VJETROELEKTRANA

ne troe gorivo, tj. energija vjetra je u uvjetno reeno" besplatna"

vjetroelektrane su poeljan oblik alternativnog izvoranasuprot elektr anama na fosi lna gori va, jer kemijski i

bioloki ne zagauju okolinu

farma vjetroelektrana moe imati umjeren pozitivanutjecaj na smanjenje snage vjetra u podrujima koja su

inae izloena suvie jakim vjetrovima


7/25

NEDOSTACI VJETROELEKTRANA

povremenost pogona, zavisno o meterolokimkarakteristikama podruja primjene

nije rjeeno efikasno akumuliranje veih koliina

energi je za razdoblje bez vjetra, pa bi se stogavjetroelektrane trebale vezati na elektroenergetski

sustav regije i s nj im razmjenj ivati energiju

prikladnim se ini kombinacija hidroelektrana ivjetroelektrana, koja u razdoblju jaeg vjetra tedihidro-akumulaci ju, a u razdoblju bez vjetra energiju

daje hidroelektr ana


8/25

kod sitnih vjetroelektrana akumulaci ju mogu

osiguravati jedino akumulatori, koji ne mogu zadovolj iti

potrebe u podrujima s manje vjetrovitih dana, alimogu tediti klasinu energiju u vjetrovitom razdoblju

jake varijacije u snazi vjetra relativno su tee tehnikisavladive

tehnika rjeenja moraju sprijeiti oteenjevjetrenjae pri olujnoj snazi i izvlaiti maksimalnusnagu pri slabom vjetru, to komplicira, dakle i

poskupljuje ta rjeenja


9/25

za usklaivanje broja okretaja vjetroturbine sa brojem

okretaja ugraenog generatora potreban jemul tipl ikator s automatskom regulacijom brzina

generatora, to takoer poskupljuje tehniku izvedbu

trokovi odravanja znaju initi znaajnu stavku ucijeni dobivene energije vjetra, budui da je u sluaju

"farme vjetroelektrana" broj ureaja relativno velik, tj.snaga po jednom ureaju je daleko manja nego kodklasinih elektrana na fosilna goriva

prisutno je izvjesno "estetsko zagaenje" u sluajutzv. "farmi vjetroturbina", to meutim nema veeg

znaaja ako se takva farma (skup velikog brojavjetroturbina na relativno malom prostoru) instali ra na

nenapuenim prostorima


10/25

ZAKLJUAK

iz navedenih nedostataka i prednosti proizlazi, da je

gradnja vjetroelektrana smislena u podrujima sastalnim i manje-vie ujednaenim vjetrom, te za

osiguranje manjih koliina energije na lokacijama bezprikljuka na druge izvore energije

sustavi (" farme" ) vjetroelektrana trebali bi biti vezani

na regionalni elektroenergetski sustav, kome bi

elastinost kapaciteta trebale osigurati prikljuenehidroelektrane ili energija iz meunarodne razmjene


11/25

TEHNIKA RJEENJA

ukljuuju rjeenja vjetroturbine i elektrinihgeneratora s pripadajuom stabilizacijom (tj.automatskom regulaci jom) broja okretaja i napona


12/25

VJETROTURBINE

dananji sustavi za iskoritavanje energije vjetra supreteito vjetrogeneratori

u daljnjem tekstu biti e nabrojane podjele i izvedbesuvremenih vjetrogeneratora te e biti ukratko opisane

u osnovi, vjetroturbine mogu raditi na dva principa

iskoritavanje energije vjetra, pa se zato i osnovna

podjela svodi na podjelu prema tim principima


13/25

tako imamo:

~ vjetroturbine koje rade na principu otpornog

dij elovanja (drag devices)

~ vjetrotur bine koje rade na principu potiska

(l i f t devices)

~ vjetroturbine koje rade na kombini ranjuobaju principa

vjetroturbine koje rade na principu otpornog

dijelovanja imaju manju iskoristivost od vjetrenjaakoje rade na principu potiska, zbog toga danas preteitokoriste vjetroturbine koje rade na pr incipu potiska i li

koje rade na pr incipu kombini ranja obaju principa


14/25

osim ove glavne podjele postoji jo niz podjelavjetroturbina, pa ih tako u ovisnosti prema nekim

konstrukcijskim i radnim znaajkama razvrstavamo po:~ poloaju osi turbinskog kola:

vjetroturbine s vodoravnom osi

vjetroturbine s okomitom osi

~ omjeru brzine najudaljenije toke rotora ibrzine vjetra:

brzohodne

sporohodne

~ broju lopatica

vielopatines nekol iko lopatica

s jednom lopaticom


15/25

~ veliini zakretnog momenta:visokomomentne

niskomomentne

~nainu pokretanja:samokretne

nesamokretne~efikasnosti pretvorbe energi je vjetra u

zakretni moment:

nisko ef ikasne

visoko ef ikasne

~ nainu okretanja rotora prema brzini vjetra:promjenjive

nepromjenjive


16/25

VJETROTURBINE S OKOM ITOM

(VERTIKALNOM) OSI

najstariji sustavi za iskoritavanje energije vjetra

danas takoer postoje koncepti modernihvjetrogeneratora koji imaju okomit poloaj osi

negativna strana ove vrste vjetrotur bina je manja

iskor istivost od vjetroturbina sa hor izontalnom osi, a

pozitivne strane su:

~ vjetrotur bina nema usmjerenja, ne mora biti

usmjerena prema vjetru, pa ne trebaju dodatni

ureaji za praenje vjetra i okretanjevjetroturbine

~potreban je slabi j i vjetar za nj ihov rad

~ureaji za kontrolu vjetroturbine i pretvorbuenergije mogu biti smjeteni na razini zemljezbog okomi te osi rotora

~jednostavnija struktura to olakava i samopostavljanje


17/25

VJETROTURBINE S VODORAVNOM

(HORIZONTALNOM) OSI

danas najzastupl jeni j i tip vjetroturbina

veina dananjih vjetrogeneratora su vjetroturbine sahor izontalnom osi

vjetrogeneratori su doli do vrlo visokog stupnja

tehnike razvijenosti i doseu snage od nekolikomegawata, dok su vjetrogenerator i u 80-tim godinamaprolog stoljea bili u rangu snage ispod 100 kW

moderni vjetrogeneratori sa hor izontalnom osi mogu

imati jednu, dvije ili tri lopatice rotora.. obiajeno se nekoristi vie od tri lopatice

koristei manji broj lopatica moemo smanjiti potrebuza mater i jalom ti jekom proizvodnje


18/25

rotori sa jednom lopaticom moraju imati protumasu

na suprotnoj strani rotora.

rotori sa jednom lopaticom nemaju mirno krunokretanje i zato dolazi do veeg naprezanja materijala

na svij etu postoj i samo par prototipova rotora sa

jednom lopaticom i nije za oekivati da bi se to uskoropromijenilo

optimaln i energetski koeficijent iskor istivosti rotora sa

tri lopatice je malo vei od rotora sa dvije lopatice

rotori sa tri lopatice imaju optiki mirniji rad i bolje seintegriraju u okoli

jedini nedostatak rotora sa tri lopatice u tome tozahtijevaju vie materijala za proizvodnju


19/25

EFIKASNA VJETROELEKTRANA, BRZINA

VJETRA I OSIGURANJE VJETROGENERATORA

svaki vjetrogenerator je dizajniran za odreenu brzinu

vjetra pr i kojoj ima najbolju iskoristivost

na jako malim brzinama vjetra rad vjetrogeneratora

ni je isplativ

pri slabom vjetru ne moe se generirati ili se moe

gener irati jako malo struje iz energije vjetra, pa takosam vjetrogenerator moe postati potroa

zbog toga rotorska konica bi trebala zaustaviti rotorvjetrogeneratora ako je brzina vjetra manja od

preddefini rane brzine upogonjenja tog vjetrogeneratora

brzina vjetra za koju je dizajniran vjetrogenerator i

nominalna brzina vjetra vjetrogeneratora uopbiajenosu razliite vrijednosti

nominalna brzina vjetra je uobiajeneno vea od

brzine za koju je taj vjetrogenerator dizajniran


20/25

iznad nominalne brzine vjetra, snaga generatora

vjetrogeneratora mora biti l imitirana, te zbog toga svaki

vjetrogenerator iznad nominalne vr ijednosti brzine

vjetra daje konstantnu i zlaznu snagu zbog limitaci je i

pada iskor istivosti

ta izlazna snaga je konstantna sve do brzine

iskljuenja

ako brzina postane previsoka, vjetroelektrana moebiti preoptereena i moe doi do oteenja

zbog toga vjetrogenerator i imaju preddefini ranu

brzinu iskljuenja, pri kojoj rotorska konica zaustavljavjetroturbinu i rotor se okree od vjetra koliko je tomogue


21/25

predefinirane brzine vjetra uobiajeno imaju slijedeeiznose: ~

brzina ukljuenja vcut-in= 2,54,5 m/s~ brzina vjetra za koju je dizajniran

vjetrogenerator vD= 610 m/s~ nominalna brzina vjetra vN = 10 - 16 m/s

~ brzina iskljuenja vcut-out = 2030 m/s~ brzina preivljavanja vlife = 50 70 m/s

svaki proizvoa vjetrogeneratora za svaki svojproizvod ima napravljen dijagram iskor istivosti u

ovisnosti o brzini vjetra

na tom di jagramu su ucrtane i gore navedene

preddefini rane vri jednosti za taj vjetrogenerator


22/25

OGRANIENJE IZLAZNE SNAGE I ZATITA ODOLUJA

karakteristika snage vjetrogeneratora u ovisnosti o

brzini vjetra

energija koja moe biti preuzeta od vjetra ovisi obrzini vjetra

poslje dostizanja nominalne snage, snaga

vjetrogeneratora bi trebala ostati konstantna kod svih

brzina vjetra veih od nominalne brzine zbog toga jerturbina i generator ne mogu podnjeti vie energijevjetroelektrana mora limitirati snagu pomou jedne od

dvaju slijedeih metoda:~ metoda zavjetr ine (Stall contr ol)

~ metoda promjene kuta lopatica rotora (Pitch

control)


23/25

SUSTAV ZA PRAENJE VJETRA (Yawing)

sustav za praenje vjetra moe se svrstati u u sustaveza poveanje iskoristivosti vjetrogeneratora i u sustaveza zatitu vjetrogeneratora sa vodoravnom(hor izontalnom) osi

ovaj sustav radi na principu hor izontalnog zakretanjavjetrogeneratora

vjetrogenerator i sa vodoravnom (horizontalnom) osi,

za razl iku od vjetrogeneratora sa vertikalnom osi,

moraju uvijek svojom orjentaci jom prati ti smijer vjerta

orjetnacija lopatica rotora uvijek mora biti tako

namjetena da su lopatice rotora okrenute prema vjetrupod optimalnim kutem


24/25

ovo moe biti problem za vjetrogeneratore sapromi jenj ivim kutem lopatica rotora ako su postavl jene

na mjestu gdje dolazi do vrlo brze promjene smjera

vjetra zbog toga jer moe doi do velikih fluktacija usnazi o emu se mora voditi rauna prilikomhor izontalnog zakretanja vjetrogeneratora i prema tome

se korigirati brzina rotora

za zakretanje vjetrogeneratora u horizontalnom

smjeru cijelo kuite vjetrogeneratora sa rotorom,prijenosom i generatorom mora biti pominopostavljeno na vrhu stupa

sustav za mjerenje vjetra smjeten na kuitu mjeri iizraunava brzinu i smjer vjetra i prema tim podatcimaupravljaki sustav odluuje kada, za koliko i u kojemsmjeru zaokrenuti kuite i rotor vjetrogeneratora


25/25

kada kuite i rotor dou u optimalni poloaj pokreese horizontalna konica koja dri vjetrogenerator u tom

poloaju

u stvarnosti postoj i uvi jek malo odstupanje od smjera

vjetra i optimalnog poloaja rotora

to odstupanje se zove "yaw angle" i uobiajno iznosioko 5%.

Documents

09 Vjetroelektrane