PAE Logo
Wyszukiwarka



Energia wiatru



Energia wiatru jest jedną z najstarszych energii odnawialnych eksploatowanych przez człowieka. Siłę wiatru początkowo wykorzystywano głównie do napędzania urządzeń do mielenia ziarna, później pomp i systemów irygacyjnych. Pierwsze próby wykorzystania wiatru do produkcji energii elektrycznej podjęto w końcu XIX w. Dopiero w latach osiemdziesiątych XX w. nastąpił znaczny rozwój energetyki wiatrowej. Z inicjatywy duńskich zakładów energetycznych zdecydowano się na opracowanie konstrukcji o mocy 660 kW. Kolejne lata to zmaganie się z problemami technicznymi (konstrukcja generatora, wytrzymałości mechanicznej, dobór odpowiednich materiałów) oraz ekonomicznymi. Wreszcie w latach dziewięćdziesiątych pojawiły się urządzenia, które mogły produkować energię na skalę przemysłową po cenach możliwych do zaakceptowania. Moce współczesnych wiatraków sięgają kilku megawatów a krajobraz niektórych krajów od dawna nierozłącznie związany jest z wiatrakami, Polski również.

Energetyka wiatrowa to jeden z zasadniczych elementów zrównoważonego rozwoju kraju. Obok innych, alternatywnych wobec energetyki opartej na procesie spalania organicznych paliw kopalnych, znalazła ona miejsce w przyjętej 23 sierpnia 2001 r. uchwałš Sejmu Strategii rozwoju energetyki odnawialnej.

Schemat budowy
Elektrownia wiatrowa składa się z wirnika oraz gondoli umieszczonych na wieży. Zamiana energii wiatru na energię mechaniczną odbywa się w wirniku, stanowiąc tym samym najważniejszą część elektrowni. Wirnik znajduje się na wale, poprzez który napędzany jest generator. Typowy generator asynchroniczny wytwarza energię elektryczną przy prędkości ponad 1500 obr/min, natomiast wirnik obraca się najczęściej z prędkością 15-20 obr/min,  dlatego niezbędne jest użycie skrzyni przekładniowej, która zwiększa prędkość obrotową.

Najczęściej spotyka się wirniki trójpłatowe, zbudowane z włókna szklanego wzmocnionego poliestrem. W piaście wirnika umieszczony jest serwomechanizm pozwalający na ustawienie kąta nachylenia łopat. Na szczycie wieży znajduje się silnik, który poprzez przekładnię zębatą może obracać gondolą o 3600, tak aby zawsze była pod wiatr.

W elektrowniach małej mocy, gdzie masa gondoli jest stosunkowo mała, jej ustawienie pod wiatr zapewnia ster kierunkowy zintegrowany z gondolą. Pracą mechanizmu ustawienia łopat, i kierunkowania elektrowni zarządza układ mikroprocesorowy na podstawie danych wejściowych (np. prędkości i kierunku wiatru). Ponadto w gondoli znajdują się: transformator, łożyska, układy smarowania oraz hamulec zapewniający zatrzymanie wirnika w sytuacjach awaryjnych.

Prędkość wiatru a krzywa mocy
Moc wyjściowa elektrowni wiatrowej zależna jest od prędkości wiatru. Zależność tę obrazuje tak zwana krzywa mocy, czyli charakterystyka zewnętrzna elektrowni wiatrowej. Jest to jedna z ważniejszych danych, na jakie musimy zwrócić uwagę przy projektowaniu elektrowni.

Charakterystycznymi punktami tej krzywej są:

  • punkt startu „cut-on” – prędkość wiatru, przy której włączana jest elektrownia, śmigła zaczynają się obracać i na wale turbiny pojawia się moment mechaniczny. W zależności od konstrukcji turbiny punkt startu ma wartość między 3 a 5 m/s,
  • punkt wyłączenia „cut-off” – prędkość przy jakiej następuje zatrzymanie turbiny, które wynika z warunków bezpieczeństwa jej pracy, wytrzymałości konstrukcji, wirnika i generatora. Zazwyczaj prędkość wyłączenia turbiny wiatrowej wynosi od 25 do 30 m/s,
  • punkt prędkości znamionowej –  prędkość wiatru, przy której turbina osiąga swoją moc znamionową; przeważnie jest to prędkość od 11 do 16 m/s.

powrót

Galeria Zobacz całość Obrazki ziemia


Galeria Zobacz całość Obrazek ziemia Porady praktyczne Do pobrania