usinas eólicas

Uma usina eólica (UHE) é um complexo de instalações e estruturas interconectadas projetadas para converter energia eólica em outros tipos de energia (elétrica, mecânica, térmica, etc.).

Turbina eólica como a parte principal da turbina eólica, consiste em uma turbina eólica, um sistema de transmissão de energia eólica para uma carga (usuário) e o próprio usuário da energia eólica (cada dispositivo: gerador de máquina elétrica, bomba de água, aquecedor, etc) .

Uma turbina eólica é um dispositivo para converter a energia cinética do vento em energia mecânica do movimento de trabalho da turbina eólica. Os movimentos de trabalho que uma turbina eólica faz podem ser diferentes. Nas turbinas eólicas existentes hoje, o movimento rotativo circular é usado como o movimento de trabalho. Ao mesmo tempo, são conhecidas inúmeras propostas (às vezes até implementadas) para o uso de outros tipos de movimento trabalhista, por exemplo, oscilante.

Um sistema de pás de turbina eólica (roda de vento) pode ter um design diferente.Nas turbinas eólicas modernas, o sistema de pás é feito na forma de pás maciças com um perfil de asa em seção transversal (algumas vezes os termos «pás» ou turbinas eólicas de hélice são usados ​​neste caso).

Sistemas de lâminas operacionais conhecidos com sucesso nos quais cilindros rotativos são usados ​​em vez de lâminas (usando o efeito Magnus). Existem propostas para criar um sistema de pás baseado em diferentes tipos de pás com superfícies flexíveis (velas).

Portanto, pá - Este é um componente da hélice que gera torque. O sistema de pás de uma turbina eólica com um movimento rotativo circular operacional pode ter um eixo de rotação horizontal ou vertical.

Ao calcular e projetar um aerogerador específico, além das condições de vento de sua operação, é necessário levar em consideração tanto as características do aerogerador, da madeira de teca, quanto de todo o aerogerador. A este respeito, as turbinas eólicas são classificadas de acordo com os seguintes critérios:

• tipo de energia gerada,

• nível de poder,

• encontro

• Areas de aplicação,

• o sinal para operação de velocidade constante ou variável da turbina eólica,

• métodos de gestão,

• tipo de sistema de transmissão.

Dependendo do tipo de energia gerada, todas as usinas eólicas são divididas em energia eólica e energia eólica. Os aerogeradores elétricos, por sua vez, são divididos em instalações embutidas que geram eletricidade em corrente contínua ou alternada. Turbinas eólicas mecânicas são usadas para acionar máquinas de corrida.

Dependendo da finalidade, as turbinas eólicas elétricas CC são divididas em fonte de alimentação garantida pelo vento, fonte de alimentação garantida pelo usuário e fonte de alimentação não garantida.As turbinas eólicas elétricas com corrente alternada são divididas em autônomas, híbridas, operando em paralelo com um sistema de energia elétrica de potência comparável (por exemplo, com uma usina a diesel), rede, operando em paralelo com um poderoso sistema de energia elétrica.

A classificação das turbinas eólicas por áreas de aplicação é determinada pela sua finalidade.

Ao calcular e projetar uma turbina eólica e escolher seus parâmetros nominais, é necessário levar em consideração o tipo de carga (gerador elétrico, bomba d'água, etc.), o tipo de sistema de transmissão de energia eólica ao usuário, o tipo de eletricidade sistema de geração e armazenamento.

Um sistema de transmissão de energia eólica é um conjunto definido de diferentes dispositivos para transmitir energia do eixo da roda eólica para o eixo da máquina de turbina eólica correspondente (usuário) com ou sem aumento da velocidade de rotação da máquina. Na energia eólica moderna, o método mecânico de transmissão de energia é mais usado.

O sistema de geração de energia é um gerador de máquinas elétricas e um conjunto de dispositivos (dispositivos de controle, eletrônica de potência, bateria, etc.) para conectar a um usuário com parâmetros de eletricidade padrão.

Turbinas eólicas com potência de alguns watts a milhares de quilowatts são fabricadas e operadas. Existem quatro grupos: potência muito baixa — menos de 5 kW, potência baixa — de 5 a 99 kW, potência média — de 100 a 1000 kW, potência alta — acima de 1 MW. As turbinas eólicas de cada grupo diferem umas das outras principalmente em design, tipo de fundação, método de instalação da turbina eólica, sistema de controle, sistema de transmissão de energia eólica, método de instalação e método de manutenção.

A distribuição predominante de turbinas eólicas de eixo horizontal foi alcançada.

Na fig. 1 mostra a construção de um parque eólico e uma vista geral do parque eólico.

Arroz. 1. O projeto da usina eólica: 1 — turbina eólica (roda eólica), 2 — turbina eólica, 3 — gerador, 4 — caixa de engrenagens, 5 — plataforma giratória, 6 — dispositivo de medição, 7 — mastro da turbina eólica contém uma turbina eólica e um gerador elétrico conectado ao eixo do aerogerador diretamente ou através de uma caixa de engrenagens.

Uma turbina eólica contém uma turbina eólica e um gerador elétrico conectado ao eixo da turbina eólica diretamente ou por meio de uma caixa de engrenagens.

Um parque eólico (WPP) consiste em várias turbinas eólicas operando em paralelo e fornecendo eletricidade gerada ao sistema de energia.

O dispositivo de medição dá um sinal para virar a cabeça do vento quando a direção ou força do vento muda e também ajusta o ângulo de rotação das pás dependendo da força do vento.

Existem turbinas eólicas para 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. A turbina eólica para 500 kW possui: um mastro com altura de 40-110 m, uma cabeça de vento com massa de 15-30 toneladas, uma frequência de rotação n = 20-200 rpm, a velocidade do rotor do gerador é de 750- 1500 rpm (transmissão com engrenagem) ou 20-200 rpm (transmissão direta).

Como geradores em turbinas eólicas, são frequentemente utilizados geradores de esquilo assíncronos, que diferem dos síncronos em maior confiabilidade, simplicidade de projeto e menor peso, o que é necessário para aumentar a confiabilidade da usina eólica.

As turbinas eólicas podem operar de forma autônoma ou em paralelo com o sistema de energia.Durante a operação autônoma, a velocidade de rotação do aerogerador HP não é regulada ou mantida dentro de ± 50%, portanto a frequência e a tensão dos terminais do gerador não são constantes, ou seja, a energia elétrica gerada é de má qualidade e os usuários dessas turbinas eólicas geralmente não possuem requisitos de alta qualidade (principalmente dispositivos de aquecimento). Para obter energia de alta qualidade, são utilizados estabilizadores compostos por retificador, inversor e bateria.

Turbinas eólicas potentes operam em paralelo com o sistema de energia (Fig. 2). Essa conexão paralela garante que a frequência, tensão e velocidade da turbina eólica sejam constantes. A potência que o gerador fornece à rede depende do torque do motor e é determinada pela força do vento.

Possível cooperação da turbina eólica com a rede com uma conexão através de um conversor de frequência intermediário em uma frequência variável de rotação da turbina eólica.

Quando um gerador assíncrono é usado, a turbina eólica também pode operar em velocidade variável e o gerador fornece eletricidade de alta qualidade à rede. Para excitação, o gerador assíncrono consome energia reativa da rede ou de um banco de capacitores especial e o o próprio gerador síncrono o cria.

Arroz. 2… Operação paralela de uma usina eólica com um poderoso sistema de alimentação: VD — máquina eólica, R — caixa de engrenagens, G — gerador, V — retificador, I — inversor, U — unidade de controle, ES — sistema de energia

Características do sistema de usinas eólicas (WPP):

1. Localizam-se em locais com elevado potencial eólico.

2.Eles têm a capacidade de unidades de energia: 1500-2000 kW e mais para uma base continental e 4000-5000 kW para uma base marítima e costeira.

3. São usados ​​geradores assíncronos com rotor esquilo e síncronos (muitas vezes com excitação de ímã permanente) com baixa tensão do gerador (0,50-0,69 kV).

4. Baixa eficiência da estação — 30-40%.

5. Falta de carga térmica.

6. Alta manobrabilidade, mas total dependência das condições meteorológicas.

7. Faixa de velocidade operacional do vento de 3,0-3,5 a 20-25 m / s. Quando a velocidade do vento é inferior a 3,0-3,5 m / s e superior a 20-25 m / s, as turbinas eólicas são desconectadas da rede e instaladas em uma posição não funcional e, quando a velocidade do vento é restaurada, as turbinas eólicas são conectados à rede e acelerados usando um gerador operando no modo motor.

8. Falta de escolha de energia elétrica na tensão do gerador (exceto para necessidades próprias).

9. Transmissão de energia elétrica aos consumidores nas tensões de 10, 35, 110, kV.

A energia eólica moderna em muitos países do mundo faz parte dos sistemas de energia e, em alguns países, é um dos principais componentes da energia alternativa baseada em fontes de energia renováveis. Leia mais sobre isso aqui: Desenvolvimento da energia eólica no mundo