Upload
hary06x
View
236
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
1/25
I vana Bencek, R 3170
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
3/25
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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.)
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
11/25
TEHNIKA RJEENJA
ukljuuju rjeenja vjetroturbine i elektrinihgeneratora s pripadajuom stabilizacijom (tj.automatskom regulaci jom) broja okretaja i napona
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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)
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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
8/14/2019 09 Vjetroelektrane
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%.