Windkrachtcentrales

Een windenergiecentrale (HPP) is een complex van onderling verbonden faciliteiten en constructies die zijn ontworpen om windenergie om te zetten in andere soorten energie (elektrisch, mechanisch, thermisch, enz.).

Windturbine als het belangrijkste onderdeel van de windturbine, het bestaat uit een windturbine, een systeem voor het overbrengen van windenergie naar een belasting (gebruiker) en de gebruiker van windenergie zelf (elk apparaat: elektrische machinegenerator, waterpomp, verwarming, enz.).

Een windturbine is een apparaat voor het omzetten van de kinetische energie van de wind in mechanische energie van de werkbeweging van de windturbine. De werkbewegingen die een windturbine maakt kunnen verschillen. Op bestaande windturbines wordt tegenwoordig een cirkelvormige roterende beweging gebruikt als werkbeweging. Tegelijkertijd zijn er tal van voorstellen bekend (soms zelfs uitgevoerd) voor het gebruik van andere vormen van arbeidersbeweging, bijvoorbeeld oscillerende.

Een windturbine wiekensysteem (windwiel) kan een ander ontwerp hebben.Bij moderne windturbines is het wiekensysteem gemaakt in de vorm van massieve wieken met een vleugelprofiel in dwarsdoorsnede (soms worden in dit geval de termen «blade» of propellerwindturbines gebruikt).

Bekende succesvol werkende messystemen waarbij roterende cilinders worden gebruikt in plaats van messen (met behulp van het Magnus-effect). Er zijn voorstellen om een ​​wiekensysteem te creëren op basis van verschillende soorten wieken met flexibele oppervlakken (zeilen).

Daarom blad - Dit is een onderdeel van de propeller dat koppel genereert. Het wiekensysteem van een windturbine met een werkende cirkelvormige draaibeweging kan een horizontale of verticale draaias hebben.

Bij het berekenen en ontwerpen van een specifieke windturbine moet naast de windomstandigheden tijdens de werking rekening worden gehouden met zowel de kenmerken van de windturbine, het teakhout als de gehele windturbine. In dit opzicht worden windturbines geclassificeerd volgens de volgende criteria:

• soort opgewekte energie,

• kracht niveau,

• afspraak

• Toepassingsgebieden,

• het bord voor de werking van de windturbine met constant of variabel toerental,

• managementmethoden,

• soort transmissiesysteem.

Afhankelijk van het type energie dat wordt opgewekt, zijn alle windenergie-installaties onderverdeeld in windenergie en windenergie. Elektrische windturbines zijn op hun beurt onderverdeeld in ingebedde installaties die gelijkstroom of wisselstroom opwekken. Mechanische windturbines worden gebruikt om draaiende machines aan te drijven.

Afhankelijk van het doel, zijn DC elektrische windturbines onderverdeeld in windgegarandeerde, door de gebruiker gegarandeerde stroomvoorziening, niet-gegarandeerde stroomvoorziening.Elektrische windturbines met wisselstroom zijn onderverdeeld in autonoom, hybride, parallel werkend met een elektrisch energiesysteem van vergelijkbaar vermogen (bijvoorbeeld met een dieselinstallatie), net, parallel werkend met een krachtig elektrisch energiesysteem.

De classificatie van windturbines naar toepassingsgebieden wordt bepaald door hun doel.

Bij het berekenen en ontwerpen van een windturbine en het kiezen van de nominale parameters ervan, moet rekening worden gehouden met het type belasting (elektrische generator, waterpomp, enz.), Het type windenergietransmissiesysteem naar de gebruiker, het type elektriciteit generatie- en opslagsysteem.

Een transmissiesysteem voor windenergie is een gedefinieerde set van verschillende apparaten voor het overbrengen van vermogen van de as van het windwiel naar de as van de corresponderende windturbinemachine (gebruiker) met of zonder verhoging van de rotatiesnelheid van de machine. Bij moderne windenergie wordt de mechanische methode van energietransmissie het meest gebruikt.

Het energieopwekkingssysteem is een generator van elektrische machines en een reeks apparaten (besturingsapparaten, vermogenselektronica, batterij, enz.) om verbinding te maken met een gebruiker met standaard elektriciteitsparameters.

Windturbines met een vermogen van enkele watts tot duizenden kilowatts worden vervaardigd en geëxploiteerd. Er zijn vier groepen: zeer laag vermogen - minder dan 5 kW, laag vermogen - van 5 tot 99 kW, gemiddeld vermogen - van 100 tot 1000 kW, hoog vermogen - meer dan 1 MW. Windturbines van elke groep verschillen voornamelijk van elkaar in ontwerp, funderingstype, installatiemethode voor windturbines, besturingssysteem, transmissiesysteem voor windenergie, installatiemethode en onderhoudsmethode.

De overheersende verdeling van windturbines met horizontale as is bereikt.

In afb. 1 toont de constructie van een windpark en een algemeen aanzicht van het windpark.

Rijst. 1. Het ontwerp van de windenergiecentrale: 1 — windturbine (windwiel), 2 — windturbine, 3 — generator, 4 — tandwielkast, 5 — draaitafel, 6 — meetinstrument, 7 — windturbinemast bevat een windturbine en een elektrische generator die direct of via een versnellingsbak is aangesloten op de as van de windturbine.

Een windturbine bevat een windturbine en een elektrische generator die rechtstreeks of via een tandwielkast op de as van de windturbine is aangesloten.

Een windpark (WPP) bestaat uit meerdere parallel werkende windturbines die opgewekte elektriciteit leveren aan het elektriciteitsnet.

Het meetapparaat geeft een signaal om de kop van de wind te draaien wanneer de richting of kracht van de wind verandert, en past ook de draaihoek van de wieken aan, afhankelijk van de kracht van de wind.

Er zijn windturbines voor 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. De windturbine voor 500 kW heeft: een mast met een hoogte van 40-110 m, een windkop met een massa van 15-30 ton, een rotatiefrequentie n = 20-200 rpm, de snelheid van de rotor van de generator is 750- 1500 tpm (aandrijving met tandwiel) of 20-200 tpm (directe aandrijving).

Als generatoren in windturbines worden vaak asynchrone eekhoorngeneratoren gebruikt, die verschillen van synchrone door grotere betrouwbaarheid, eenvoud van ontwerp en minder gewicht, wat nodig is om de betrouwbaarheid van de windenergiecentrale te vergroten.

Windturbines kunnen autonoom of parallel aan het energiesysteem werken.Tijdens autonoom bedrijf wordt de rotatiesnelheid van de HP-windturbine niet binnen ± 50% geregeld of gehandhaafd, daarom zijn de frequentie en spanning van de generatoraansluitingen niet constant, dat wil zeggen dat de opgewekte elektrische stroom van slechte kwaliteit is en de gebruikers van dergelijke windturbines hebben vaak geen hoge kwaliteitseisen (voornamelijk verwarmingstoestellen). Om hoogwaardige energie te verkrijgen, worden stabilisatoren gebruikt die bestaan ​​uit een gelijkrichter, omvormer en batterij.

Krachtige windturbines werken parallel aan het energiesysteem (afb. 2). Deze parallelschakeling zorgt ervoor dat de frequentie, spanning en snelheid van de windturbine constant zijn. Het vermogen dat de generator aan het net levert, is afhankelijk van het koppel van de motor en wordt bepaald door de kracht van de wind.

Mogelijke samenwerking van de windturbine met het net met een aansluiting via een middenfrequentieomvormer bij een variabele rotatiefrequentie van de windturbine.

Wanneer een asynchrone generator wordt gebruikt, kan de windturbine ook met variabele snelheid werken en levert de generator hoogwaardige elektriciteit aan het netwerk.Voor excitatie verbruikt de asynchrone generator blindvermogen van het netwerk of van een speciale condensatorbank, en de synchrone generator creëert het zelf.

Rijst. 2… Parallelle werking van een windenergiecentrale met een krachtig voedingssysteem: VD — windmachine, R — versnellingsbak, G — generator, V — gelijkrichter, I — omvormer, U — besturingseenheid, ES — voedingssysteem

Kenmerken systeem windenergie installaties (WPP):

1. Ze bevinden zich op plaatsen met een hoog windpotentieel.

2.Ze hebben de capaciteit van vermogenseenheden: 1500-2000 kW en meer voor een continentale basis en 4000-5000 kW voor een zee- en kustbasis.

3. Asynchrone generatoren met eekhoornrotor en synchrone (vaak met permanente magneetbekrachtiging) met lage generatorspanning (0,50-0,69 kV) worden gebruikt.

4. Laag rendement van het station - 30-40%.

5. Gebrek aan warmtebelasting.

6. Hoge wendbaarheid, maar volledig afhankelijk van de weersomstandigheden.

7. Bereik van werkende windsnelheden van 3,0-3,5 tot 20-25 m / s. Wanneer de windsnelheid minder is dan 3,0-3,5 m/s en meer dan 20-25 m/s, worden de windturbines losgekoppeld van het net en in een niet-werkende positie geïnstalleerd, en wanneer de windsnelheid wordt hersteld, windturbines zijn aangesloten op het elektriciteitsnet en worden versneld met behulp van een generator die in motormodus werkt.

8. Gebrek aan keuze van elektrisch vermogen bij generatorspanning (behalve voor eigen behoeften).

9. Transmissie van elektriciteit naar consumenten met spanningen van 10, 35, 110, kV.

Moderne windenergie maakt in veel landen van de wereld deel uit van de energiesystemen en in sommige landen is het een van de belangrijkste componenten van alternatieve energie op basis van hernieuwbare energiebronnen. Lees er hier meer over: Ontwikkeling van windenergie in de wereld