Energetyka wiatrowa

ENERGETYKA JDROWA WE WSPCZESNEJ ELEKTROENERGETYCE

Jaworzno 04.12.2009

dr hab. in. Jerzy Skwarczyski prof. nz. AGHmgr in. Tomasz Lerch

Plan wykadu

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Obecny stan energetyki wiatrowej w Polsce i na wiecie

Warunki wietrzne w Polsce

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energie mechaniczn

- Moc strumienia wiatru

- Wspczynnik mocy turbiny wiatrowej

- Typy turbin wiatrowych

- Wspczynnik mocy Cp dla rnych typw turbin

- Charakterystyki mocy dla turbiny trjopatowej

- Optymalne sterowanie moc elektrowni

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

- Podzia elektrowni ze wzgldu na rodzaj generatora

- Elektrownie wiatrowe z maszyn indukcyjn

- Elektrownie wiatrowe z maszyn dwustronnie zasilan

- Elektrownie wiatrowe z maszyn synchroniczn wolnoobrotow

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Napd aglowcw

Ju 3000 lat p.n.e w Egipcie

wykorzystywano si wiatru

do napdu aglowcw.

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Napd wiatrakw

Wedug rde historycznych

pierwsze zastosowania

wiatrakw miay miejsce

okoo 640 roku p.n.e. na

granicy persko-afgaskiej.

Byy to wiatraki o pionowej

osi obrotu.

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Napd wiatrakw

rda historyczne kilka

wiekw pniej podaj

informacje o stosowaniu

wiatrakw o pionowej osi

obrotu rwnie w Chinach.

Wykorzystywane byy do

osuszania p ryowych.

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Napd wiatrakw

Pierwsza wzmianka o

wykorzystaniu wiatrakw

w Europie pochodzi z 1180

roku. W poowie XIX wieku

w Europie pracowao okoo

200tys. wiatrakw.

Charakterystyczn cech

wiatrakw europejskich bya

pozioma o obrotu wirnika.

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Napd wiatrakw

Pierwszy wiatrak typu

amerykaskiego zosta

skonstruowany w 1854 roku

przez Daniela Halladaya.

W odrnieniu od rozwiza

europejskich wiatrak

amerykaski by konstrukcj

wieloopatkow. Bya to

take konstrukcja znacznie

lejsza od europejskich,

dziki czemu mona byo

je atwiej przenosi z

miejsca na miejsce.

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Napd wiatrakw

Pierwsze wzmianki na temat

wykorzystania wiatrakw na

terenie Polski pochodz z

XIII w. Najwikszy rozkwit

tej technologii podobnie jak

w caej Europie przypada na

wiek XIX. Stosowane byy

konstrukcje zarwno

wieloopatkowe jak i

klasyczne europejskie

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Napd wiatrakw

Pierwsze wzmianki na temat

wykorzystania wiatrakw na

terenie Polski pochodz z

XIII w. Najwikszy rozkwit

tej technologii podobnie jak

w caej Europie przypada na

wiek XIX. Stosowane byy

konstrukcje zarwno

wieloopatkowe jak i

klasyczne europejskie

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Elektrownie wiatrowe

Pierwsz elektrowni

wiatrow zbudowa w 1891

roku Poul La Cour w Dani.

Elektrownia napdzaa

generator prdu staego.

Wykorzystanie energii wiatru na przestrzeni dziejw

Elektrownie wiatrowe

Rozwj elektrowni

wiatrowych trwa do dnia

dzisiejszego. Najwiksze

budowane obecnie wiatraki

maj moce do 5MW.

Konstrukcje wspczesnych

elektrowni wiatrowych s

bardzo zrnicowane

zarwno pod wzgldem

rozwiza mechanicznych

jak i stosowanych w nich

generatorw elektrycznych.

Stan obecny energetyki wiatrowej na wiecie i w Polsce

W energetyce wiatrowej na wiecie zainstalowanych jest obecnie okoo 94 000 MW.

Krajem o najwikszym udziale energetyki wiatrowej w produkcji energii elektrycznej

s Niemcy z moc zainstalowan 22 247 MW

Najwikszy udzia procentowy wiatrowej generacji energii w krajowym

zapotrzebowaniu na energi ma Dania i wynosi on 20%

cznie w Unii Europejskiej z energii wiatru generowane jest obecnie 3,3%

zapotrzebowania na energi.

Stan obecny energetyki wiatrowej na wiecie i w Polsce

Moc zainstalowana obecnie w energetyce wiatrowej w Polsce to okoo

666 MW (stan 30.09.2009, rdo URE).

Udzia generacji wiatrowej w krajowym zuyciu energii elektrycznej: 0,51%

W realizacji s projekty farm wiatrowych o cznej mocy okoo 600MW

Plany rzdowe zwizane w dyrektywami Unii Europejskiej zakadaj, e w roku

2010 udzia generacji wiatrowej w krajowym zuyciu energii bdzie wynosi 2,3%,

za moc zainstalowana w elektrowniach wiatrowych bdzie wynosi 2000MW

Warunki wietrzne w Polsce

W Polsce na okoo

powierzchni kraju panuj

korzystne lub bardzo

korzystne warunki wietrzne

pozwalajce na rozwj

energetyki wiatrowej.

Warunki wietrzne w Polsce

Energia wiatru jest w Polsce

nadal w znacznej mierze nie

wykorzystana. W zwizku z

polityk Unii Europejskiej

promujc odnawiane rda

energii mona oczekiwa

dalszego dynamicznego

rozwoju tego sektora

energetyki.

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Moc strumienia wiatru:

3

ww AV2

1P

gdzie:

[kg/m3] gsto powietrza

A [m2] pole powierzchni

Vw [m/s] prdko wiatru

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Moc kinetyczn wiatru mona

przetworzy na moc mechaniczn,

ktra bdzie rwna:

)VV(A2

1PPP 32w

3

1w2w1wm

Zatem moc uzyskana przez turbin

bdzie zawsze mniejsza od mocy

rzeczywistej strumienia wiatru

poniewa prdko wiatru za

przeszkod maleje.

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Moc uzyskiwan przez turbin

wiatrow okrela si wzorem:

Cp to wspczynnik mocy

turbiny wiatrowej okrelajcy

sprawno przetwarzania mocy

strumienia wiatru na moc

mechaniczn. Warto

wspczynnika mocy dla danej

turbiny jest funkcj wyrnika

szybkobienoci .

3

wpT AV2

1CP

0 1 2 3 4 5 6 7 80

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Wspczynnik szybkobienoci

Wspc

zynnik

mocy t

urb

iny C

p

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Wyrnik szybkobienoci okrela

stosunek prdkoci liniowej koca

opaty turbiny do prdkoci wiatru:

w

TT

w

T

V

R

V

V

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Stosowane typy turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Turbina Savoniusa

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Turbina Darrieusa

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Turbina typu H

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Stosowane typy turbin wiatrowych o poziomej osi obrotu

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Stosowane typy turbin wiatrowych o poziomej osi obrotu

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Wspczynnik mocy Cp dla rnych typw turbin

Turbina wiatrowa z

trzeba opatami o

poziomej osi obrotw

osiga najwysz

warto wspczynnika

mocy Cp.

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Zaleno mocy

trjopatowej turbiny

wiatrowej od prdkoci

obrotowej dla rnych

prdkoci wiatru.

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Predkosc obrotowa turbiny [obr/min]

Moc t

urb

iny P

/Pn

14[m/s]

13[m/s]

12[m/s]

11[m/s]

10[m/s]

9[m/s]

8[m/s]

5[m/s]

7[m/s]

6[m/s]

15[m/s]

4[m/s]

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Maksymalny uzysk

energii wiatru mona

osign sterujc

prac elektrowni

wedug krzywej mocy

maksymalnej.

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Prdko obrotowa turbiny [obr/min]

Moc t

urb

iny P

/Pn

Przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energi mechaniczn

Zaleno mocy

produkowanej przez

elektrowni wiatrow

od prdkoci wiatru

przy strategii

sterowania na

maksimum mocy

turbiny

0 5 10 15 20 250

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Prdko wiatru [m/s]

Moc e

lektr

ow

ni w

iatr

ow

ej P

/Pn

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Schemat oglny budowy elektrowni wiatrowej

Linia SN

Turbina

wiatrowa

Przekadnia

mechaniczna

Generator

elektryczny

Vw

Transformator

blokowy

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Podzia elektrowni wiatrowych ze wzgldu na rodzaj generatora elektrycznego

Elektrownie wiatrowe

Staa prdko obtorowa turbiny

Generator

indukcyjny

Generator

synchroniczny

Zmienna prdko obtorowa turbiny

Generator

indukcyjny

dwubiegowy

Generator

indukcyjny

dwustronnie

zasilany

Generator

synchroniczny

wolnoobrotowy

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Efektywno

przetwarzania energii

mechanicznej turbiny

na energi elektryczn

zaley od dopasowania

generatora

elektrycznego do

charakterystyk

mechanicznych turbiny

wiatrowej

Charakterystyki mechaniczne turbiny wiatrowej

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Prdko obrotowa turbiny [obr/min]

Mom

ent

mechanic

zny t

urb

iny T

/Tn

Krzywa

obcienia

dla Pmax

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Widok oglny elektrowni wiatrowej z generatorem indukcyjnym

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Rozmieszenie poszczeglnych elementw w gondoli

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Maszyna indukcyjna

pracujca jako

generator jest

najprostszym

moliwym sposobem

przetwarzania mocy

mechanicznej na moc

elektryczn.

Elektrownia wiatrowa z generatorem indukcyjnym

Turbina

wiatrowa

Przekadnia

mechaniczna

Generator

indukcyjny

Vw

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

W elektrowniach

wiatrowych stosuje si

zazwyczaj generatory

indukcyjne o prdkoci

synchronicznej 1500,

std konieczno

stosowania przekadni.

Zakres zmian prdkoci

generatora indukcyjnego

duej mocy jest rzdu

1%

Charakterystyka mechaniczna generatora indukcyjnego

1500 1505 1510 1515 1520 1525 1530 1535 1540 1545 15500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2Charakteyrstyka mechaniczna generatora indukcyjnego

Predko obrotowa n[obr/min]

Mom

ent

ele

ktr

om

agnety

czny T

e/T

eN

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

W zestawieniu z

charakterystykami turbiny

wiatrowej generator

indukcyjny pracuje

praktycznie ze sta

prdkoci. Zatem tego

typu elektrownia wiatrowa

pracuje optymalnie

(Cp = max. )tylko przy

jednej prdkoci wiatru.

Charakterystyka mechaniczna generatora indukcyjnego na tle charakterystyki

turbiny wiatrowej

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Prdko obrotowa turbiny [obr/min]

Mom

ent

mechanic

zny t

urb

iny T

/Tn

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Modyfikacja charakterystyki mechanicznej generatora indukcyjnego

Poprzez doczenie

rezystancji dodatkowej do

wirnika maszyny indukcyjnej

mona zmodyfikowa jej

charakterystyk mechaniczn

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Prdko obrotowa turbiny [obr/min]

Mom

ent

mechanic

zny t

urb

iny T

/Tn

Rd1

Rd2 Rd3

Generator

indukcyjny

Rezystancja

dodatkowa

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Zalety:

prosta i bezawaryjna konstrukcja generatora

generator nie wymaga czstego serwisowania

niski koszt inwestycyjny

Elektrownia wiatrowa z generatorem indukcyjnym

Wady:

niska efektywno przetwarzania energii wiatru

due zapotrzebowanie na moc biern

brak moliwoci sterowania moc wydawan do sieci

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Generator synchroniczny

stosowany jest

elektrowniach wiatrowych

rzadko ze wzgldu na brak

moliwoci regulacji

prdkoci. Jego gwn

zalet jest moliwo

sterowania moc biern

generatora.

Elektrownia wiatrowa z generatorem synchronicznym

Turbina

wiatrowa

Przekadnia

mechaniczna

Generator

synchroniczny

Vw

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Ze wzgldu na sztywn

charakterystyk

mechaniczn generator

synchroniczny moe

wsppracowa tylko z

turbin o regulowanym

kcie natarcia opat.

Charakterystyka mechaniczna generatora synchronicznego na tle charakterystyki

turbiny wiatrowej

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Prdko obrotowa turbiny [obr/min]

Mom

ent

mechanic

zny t

urb

iny T

/Tn

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Zalety:

moliwo sterowania moc biern

niski koszt inwestycyjny

Elektrownia wiatrowa z generatorem synchronicznym

Wady:

niska efektywno przetwarzania energii wiatru

brak moliwoci sterowania moc czynn wydawan do sieci

konieczno stosowania turbin o regulowanym kcie natarcia opat

ryzyko utraty stabilnoci w stanach dynamicznych elektrowni

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Najprostszym ukadem

przetwarzania energii o

zmiennej prdkoci

obrotowej jest generator

indukcyjny dwubiegowy.

Regulacj prdkoci

obrotowej realizuje si

zmieniajc liczb par

biegunw stojana, co

skutkuje zmian prdkoci

synchronicznej

generatora.

Elektrownia wiatrowa z generatorem indukcyjnym dwubiegowym

Turbina

wiatrowa

Przekadnia

mechaniczna

Generator

indukcyjny

dwubiegowy

Vw

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Ukad ten posiada

wszystkie zalety

generatora indukcyjnego

a przez zmian prdkoci

obrotowej pozwala lepiej

dopasowa punkt pracy do

charakterystyki turbiny

wiatrowej.

Charakterystyka mechaniczna generatora indukcyjnego dwubiegowego na tle

charakterystyki turbiny wiatrowej

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Prdko obrotowa turbiny [obr/min]

Mom

ent

mechanic

zny t

urb

iny T

/Tn

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Zalety:

prosta i bezawaryjna konstrukcja generatora

niski koszt inwestycyjny

lepsza efektywno przetwarzania energii wiatru w stosunku do elektrowni

pracujcych ze sta prdkoci

Elektrownia wiatrowa z generatorem indukcyjnym

Wady:

skokowa zmiana prdkoci obrotowej generatora

due zapotrzebowanie na moc biern

brak moliwoci sterowania moc wydawan do sieci

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Widok oglny elektrowni wiatrowej z maszyn dwustronnie zasilan

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Widok gondoli elektrowni wiatrowej VESTAS z MDZ

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Rozmieszczenie poszczeglnych elementw w gondoli

1. kontroler piasty

2. siownik mechanizmu ustawienia opat

3. piasta opaty

4. wa gwny

5. chodnica oleju

6. skrzynia przekadniowa

7. hamulec tarczowy

8. dwig serwisowy

9. ukad sterowania

10. czujniki ultradwikowe

11. transformator

12. opata wirnika

13. oysko opaty

14. ukad hamowania wirnika

15. silnik hydrauliczny

16. fundament

17. ukady kierunkowania gondoli

18. sprzgo

19. generator OptiSpeed

20. chodnica generatora

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Maszyna indukcyjna

dwustronnie zasilana

pozwala na prac z

prdkoci zmienn w

szerokim zakresie.

Wielkociami sterowanymi

w MDZ jest moc czynna i

bierna wydawana przez

stojan do sieci.

Elektrownia wiatrowa z maszyn indukcyjn dwustronnie zasilan

Turbina

wiatrowa

Przekadnia

mechaniczna

Maszyna

indukcyjna

dwustronie

zasilana

Vw

=

=

Przeksztatnik wirnikowy

Tra

nsf.

do

pa

so

wu

jcy

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Bilans mocy MDZ praca generatorowa przy prdkoci nadsynchronicznej

PdCur + PdFer

Pru

Pr=Ps

Pmu

Pm=P(1-s) P=Tes

Psu

Pdm

PdCus + PdFesMoc przetwarzana przez wirnik

MDZ:

sPP sr

Jeeli zakres zmian prdkoci

jest ograniczony to

ograniczona jest take moc

przetwarzana przez wirnik.

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Bilans mocy MDZ praca generatorowa przy prdkoci podsynchronicznej

Moc przetwarzana przez wirnik

MDZ:

sPP sr

Jeeli zakres zmian prdkoci

jest ograniczony to

ograniczona jest take moc

przetwarzana przez wirnik.

PdmPdCus + PdFes

PdCur + PdFer

Pmu

Pm=P(1-s)

P=Tes

Psu

Pru

Pr=Ps

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Maszyna dwustronnie

zasilana sterowana jest na

maksimum mocy turbiny

wiatrowej, dziki czemu

charakterystyka obcienia

dobrze dopasowana jest do

charakterystyki turbiny

wiatrowej w caym zakresie

zamian prdkoci

obrotowej.

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Prdko obrotowa turbiny [obr/min]

Mom

ent

mechanic

zny t

urb

iny T

/Tn

Charakterystyka mechaniczna maszyny indukcyjnej dwustronnie zasilanej na tle

charakterystyki turbiny wiatrowej

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Przebieg prdkoci obrotowej

turbiny przy skokowych

zmianach prdkoci wiatru

Praca elektrowni wiatrowej z MDZ przy zmianach prdkoci wiatru 12 8 - 12m/s

0 10 20 30 40 50 60 70 800.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25Prdko obrotowa walu

czas [s]

n/n

s

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Przebieg wspczynnika mocy

turbiny wiatrowej Cp

Ukad sterowania zadaje moc

maksymaln osigaln przy

danej prdkoci wiatru, std

turbina pracuje zawsze przy

maksymalnym wspczynniku

mocy.

Praca elektrowni wiatrowej z MDZ przy zmianach prdkoci wiatru 12 8 - 12m/s

0 10 20 30 40 50 60 70 800

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45Wpczynik mocy turbiny wiatrowej

czas [s]

CP

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Przebieg mocy czynnej i

biernej oddawanej przez

stojan MDZ do sieci.

Ukad sterowania umoliwia

niezalene sterowanie moc

czynn i biern. Moc czynna

zmienia si zgodnie z

punktem pracy elektrowni,

za moc bierna moe by

zadana zgodnie z

zapotrzebowaniem.

Praca elektrowni wiatrowej z MDZ przy zmianach prdkoci wiatru 12 8 - 12m/s

0 10 20 30 40 50 60 70 80-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1Chwilowa moc czynna i bierna stojana

czas [s]

ps/P

n,

qs,Q

n

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Przebieg mocy czynnej i

biernej oddawanej przez

wirnik MDZ do sieci.

Moc czynna oddawana przez

wirnik zmienia si wraz ze

zmian mocy stojana oraz

polizgiem maszyny.

Praca elektrowni wiatrowej z MDZ przy zmianach prdkoci wiatru 12 8 - 12m/s

0 10 20 30 40 50 60 70 80-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15Chwilowa moc czynna i bierna wirnika

czas [s]

pr/

Pn,

qr/

Qn

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Zalety:

praca przy Cp = max., maksymalny uzysk energii wiatru

niezalene sterowanie moc czynn i biern

stosunkowo maa moc przeksztatnika wirnikowego

moc oddawana do sieci gownie bezporednio przez stojan

Elektrownia wiatrowa z maszyn dwustronnie zasilan

Wady:

skomplikowany ukad sterowania

wysokie koszty inwestycyjne

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Widok oglny elektrowni wiatrowej z generatorem synchronicznym wolnoobrotowym

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Widok gondoli elektrowni wiatrowej Enercon z generatorem synchronicznym

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Rozmieszczenie poszczeglnych elementw w gondoli

Generator synchroniczny wolnoobrotowy

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Budowa generatora wolnoobrotowego firmy Enercon

Stojan generatora Fragment wirnika wielobiegunowego

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Elektrownia wiatrowa z generatorem synchronicznym wolnoobrotowym

Generator synchroniczny

pracujcy ze zmienn

prdkoci obrotow

wytwarza napicie o

zmiennej czstotliwoci.

Przyczenie do sieci tego

typu generatora odbywa

si za porednictwem

przeksztatnika

energoelektronicznego

Turbina

wiatrowa

Generator

synchroniczny

wolnoobrotowy

Vw

=

=

Przeksztatnik

AC/DC/AC

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Schemat budowy przeksztatnika AC/DC/AC

+

-

-

U

V

W

U

V

W

Przetwarzanie energii mechanicznej turbiny wiatrowej na energi elektryczn

Zalety:

brak przekadni mechanicznej !

praca przy Cp = max., maksymalny uzysk energii wiatru

niezalene sterowanie moc czynn i biern

Wady:

dua moc przeksztatnika energoelektronicznego

wysokie koszty inwestycyjne

caa moc oddawana jest do sieci poprzez przksztatnik

Elektrownia wiatrowa z generatorem synchronicznym wolnoobrotowym

Podsumowanie:

Najwiksz sprawno przetwarzania energii wiatru na energi mechaniczn osigaj

turbiny z trzema opatami o pionowej osi obrotu.

Efektywne wykorzystanie energii wiatru wymaga stosowania generatorw pracujcych

ze zmienn prdkoci obrotow.

Nowoczesne rozwizania ukadw przetwarzania energii w elektrowniach wiatrowych

pozwalaj na niezalene sterowanie moc czynn i biern oddawan do sieci.

Polska jest krajem o duym potencjale rozwojowym energetyki wiatrowej zarwno na

ldzie jak i na morzu.

Bibliografia:

Eric Hau. Windturbines. Fundamentals, Technologies, Application and Economics. Springer, 2000.

Zbigniew Lubony. Elektrownie wiatrowe w systemie elektroenergetycznym. Wydawnictwa

naukowo techniczne, 2006.

Strona internetowa Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej: www.psew.pl

Strona internetowa firmy ENERCON: www.enercon.de

Strona internetowa firmy VESTAS: www.vestas.com

http://www.psew.pl/http://www.enercon.de/http://www.vestas.com/