Universitatea Valahia

Functionarea Centralelor Eoliene

Profesor: Matei Magdalena Student: Popa Justin Gabriel Specializare: Energetica Industriala Anul I

CuprinsCentralele Eoliene11.Introducere.32.LIMITELE DE PUTERE A CAPTOARELOR EOLIENE42.1 Puterea vantului se poate determina plecand de la energie cinetica a unui curent de aer cu viteza constanta:42.2 Cazul captatorului eolian cu ax orizontal52.3 Cazul captatoarelor cu ax vertical63. Tipuri constructive de captatoare eoliene93.1 Captatoare cu ax orizontal93.2 Captatoare eoliene cu ax vertical93.2.1 Captatoarele eoliene cu rezistenta simpla93.2.2 Captatoare cu diferenta de rezistenta104. Instalatia electrica a centralelor electrice eoliene124.1 Producerea de energie electrica de curent continuu124.2 Producere de curent alternativ cu generatoare sincorne.134.3 Producerea de curent aleternativ cu generatoare asincrone sau de inductie.134.4 Racordarea la sistemul energetic a generatoarelor eoliene144.5 Contructia unei centrale electrice eoliene15

1.Introducere.Ideea folosirii potentialului energetic al vantului se pierde in negura preistoriei, cand navele au fost construite navele cu vele. Egiptenii, chinezii si grecii foloseau astfel de ambarcatiuni inca inainte de era noastra. Ulterior, vikingii si spaniolii dezvolta aceasta tehnica.In evul mediu incepe sa fie utilizat vantul si pe uscat: sunt cunoscute morile de vant olandeze care se utilizeaza si in prezent. Si la noi in tara se utilizau mori de vant, mai ales in zona Moldovei si a Dobrogei.Utilizarea energiei eoliene pentru producerea energiei electrice apare ca o solutie, demna de luat in seama, la criza energetica declansata in anii `70. Se demareaza programe pentru cercetarea acestui potential energetic in multe tari ale globului. Astfel, Danemarca, puternic lovita de criza petrolului, trece laboratorul guvernamental de cercetare energetica de la Riso, de la cercetari nucleare la cercetari eoliene. Pornind de la o experienta anterioara (in 1891 inginerul danez Paul La Cour realiza prima turbina generatoare de electricitate din lume, cu o putere de 8kW), in cativa ani au dezvoltat o tehnologie cu care azi domina industria generatoarelor eoliene din intreaga lume. Guvernul danez a subventionat realizarea de centrale eoliene cu 30% din costurile de investitii si impunand societatilor de distributie sa cumpere electricitatea generata la un pret convenabil. Rezultatele sunt vizibile pe tot teritoriul Danemarcei. Izolate sau in grupuri mici, mii de turbine suple si albe, oriznontale cu trei pale, de 20-30m diamentru, se inalta pe vondul verde ondula al peisajului. In total, Danemarca avea aproximativ 3600 de turbine eoliene in 1994, cu o capacitate de 500 MW. Aceasta face ca Danemarca sa fie a doua mare utilizatoare de energie eoliana din lume, producant 3% din energia electrica a tarii si prima exportatoare de echipament eolian. La inceputul anilor `80 aceasta sursa de energie primeste un nou avant in California (SUA). Si aici a intervenit statul cu facilitati de creditare si prin impunerea uzinelor electrice sa cumpere energia electrica produsa din surse refolosibile la preturi preferentiale fata de cea generata conventional. Intre 1982 si 1992 s-au instalat in California aproape de 15000 de turbine eoliene, cu o putere instalata de 1600 MW. Multe nu au rezistat si s-au mai importat 7500 din Danemarca. S-au incercat , cu ajutorul companiilor Westinghouse si Boeing, realizarea unor turbine gigant, dar fara rezultate. In general costul unui kWh produs pe cale eoliana este in prezent 7 centi, aproape dublu fata de 4 centi la centralele electrice noi pe carbune sau gaz natural, dar nu mai este mult pana va deveni competitiv. Un al treilea val al energiei eoliene afecteaza din anii `90 si Europa. Danemarca va fi depasita in curand de Germania, Olanda si Marea Britanie in utilizarea energiei eoliene. Astfel la nivelul anului 1995 puterea instalata in centralele eoliene din Europa era de 2170 MW, din care: 900 MW in Germania, 592 MW in Danemarca, 200 MW in Olanda, 190 MW in Anglia si 123 MW in Spania.Goana dupa vant s-a extins si in alte parti ale globului: Mexic, Argentina, China si Noua Zeelanda. La nivelul anului 1996 erau instalati in lume 5000MW eolieni, din care 2500MW in Europa si de atunci puterea eoliana instalata a tot crescut cu aproximativ 1000MW anual.Energia vanturilor isi are originea tot in energia solara, datorita deiferentelor de presiune si temperatura din atmosfera, diferente create prin incalzirea neuniforma a aerului. Sunt cunoscute alizeele care bat inspre ecuator (si dinspre nord si dinspre sud) deoarece aerul de aici, fiind mai cald se ridica si locul lui este luat de aerul de la tropice. Dar datorita inertiei mecanice a aerului la rotatia globului in jurul axei sale, aceste alizee vor avea o directie inclinata fata de meridian. Aceasta inclinatie diferita deasupra si sub ecuator i-au permis lui Columb sa ajunga cu vase cu vele de pe coastele Europei si Africii pe coastele Americii si sa gaseasca si vanturi de intors. De asemenea la granita dintre apa marilor si uscat apar brizele marine, care noapte bat dinspre uscat spre mare si ziua dinspre mare spre uscat, datorita variatiei temperaturii solului dintre zi si noapte, tot din cauza radiatiei solare.Se apreciaza ca tarmurile marilor si oceanelor poseda cele mai mare rezerve de energie eoliana. O alta zona cu potential eolian ridicat este zona defileurilor si trecatorilor din munti.Rezervele anuale potentiale ale energiei eoliene la nivelul globului, sunt estimate de catre specialisti la 2.6xkWh. Aceste rezerve depasesc de multe ori consumul mondial anual de energie electrica, dar ele nu pot fi exploatate decat in proportie redusa din cauza a numeroase constrangeri, determinate de caracteristicile vantului: concentrarea relativ mica a energiei si inconstanta vitezei vantului (puterea dezvoltata variaza proportional cu cubul vitezei).Comparativ cu potentialul energetic solar, cel eolian este mai favorabil, deoarece vanturile bat si noaptea, desi el reprezinta numai circa 2% din cel care ne vine de la soare pe pamant.

2.LIMITELE DE PUTERE A CAPTOARELOR EOLIENE

2.1 Puterea vantului se poate determina plecand de la energie cinetica a unui curent de aer cu viteza constanta:E= (1.1)In aceasta relatie m reprezinta masa de aer care trece prin suprafata unui captator eolian intr-un interval t, m=Svt=qt (1.2) , unde q=Sv este debitul masic de aer prin suprafata captatorului.Puterea curentului de aer se obtine divizand cu t energia vantului (1.1), obtinand relatia:P== (1.3)Daca S=1 . stiind ca =1.226 kg/, rezulta o relatie de calcul rapid a puterii:P=0.613[kw/]. (1.4)Aceasta putere totala a unui curent de aer. Nici unul din captatoarele eoliene cunoscute nu poate utiliza integral puterea curentului de aer care il strabate. Daca aceasta ar fi utilizata integral, atunci aerul la iesirea din turbina ar trebui sa ramana nemiscat, ori este inadmisibila acumularea unei mase mari de aer in apropierea rotorului turbinei eoliene. Deci este clar ca aerul care strabate o turbina eoliana, pentru ca aceasta sa poata functiona, trebuie sa mai posede la iesirea din turbina o anumita energie cinetica. Puterea maxima preluata se poate determina in principiu, luand in considerare numai modificarea vitezei vantului la trecerea prin turbina eoliana. Calcului se efectueaza pornind de la ipodezea simplificatoare a incompresibilitatii aerului la trecerea prin captator.

2.2 Cazul captatorului eolian cu ax orizontalCaptatoarele eoliene cu ax orizontal au o elice asemanatoare cu elicile de avion, fiind necesara orientarea lor dupa directia vantului. Se considera un tub de curent de aer avand sectiunea egala cu suprafata descrisa de captatorul eolian de rotatie(fig 1.1). In amonte de captator, viteza vantului este , iar in aval devine, in dreptl captatorului viteza fiind .

a) b)Fig. 1.1 Captatorul cu ax orizontal in tubul de curent.Puterea preluata de captator poate fi considerata ca diferenta puterilor ca diferenta puterilor curentului inainte de captator. = (1.5) si dupa captator = (1.6), considerand acelasi debit masic de aer: q==S. (1.7)Rezulta expresia puterii captate: P=. (1.8)Pe de alta parte, se poate calcula aceasi putere ca produsul dintre variatia impulsului curentului de aer la trecerea prin captator si viteza acestuia in dreptul captatorului: P=. (1.9)Deoarece =q(-)=S(-) (1.10), se obtine o alta expresie a puterii preluate:P=S(-). (1.11)Egaland cele doua expresii, rezulta pentru viteza vantului in dreptul captatorului:=, (1.12) ceea ce corespunde unei variatii liniare a vitezei. Introducand aceasta expresie a vitezei in expresia puterii (1.11) si scotand factor comun viteza din amonte de captator, se obtine P=, (1.13) ceea ce inseamna ca puterea preluata depinde de raportul x=. (1.14)Introducant aceasta necunoscuta in (1.13), valoarea lui x pentru care puterea preluata este maxima se obtine prin punerea conditiei: =0 (1.15)Rezulta, pentru conditia de maxim, solutia x=1/3, pentru care puterea preluata este =S. (1.16)Asadar, puterea maxima preluata se ridica la circa 0.592 din puterea curentului de aer si se obtine cand viteza vantului la iesirea din turbina eoliana are o valoare de o treime din valoare initiala. Acesta valoare este cunoscuta sub numele de limite lui Betz.Daca corectam calculul anterior tinand cont de ecuatia de continuitate a curgerii aerului: (1.17)

pentru acelasi raport =1/3, se obtine viteza vantului in sectiune captatorului:== (1.18) iar sectiunea curentului de aer in dreptul captatorului (fig 1.1 b), S= (1.19)Ca urmare , puterea preluata de captator va fi:=S. (1.20) Ar rezulta astfel o limita de putere mult mai ridicata. Deci o astfel de constructie cu sectiune variabila ar fi mai avantajoasa, dar foarte greu de conceput practic.

2.3 Cazul captatoarelor cu ax verticalIn acest caz palele turbinei sunt verticale, dispuse pe radial pe circumferinta unui cilindru. La acest tip de turbina nu conteaza directia vantului, dar trebuiesc luate masuri ca jumatate din circumferinta turbinei sa nu fie activa. In figura 1.2 se prezinta acest captator amplasat in tubul de curent.

Fig. 1.2 Captatorul cu ax vertical in tubul de curentIn aceasta situatie, curentul de aer traverseaza de doua ori suprafata captatorului, modificandu-si de doua ori viteza, incat puterea preluata de captator se va obtine ca:P=+ (1.21) unde = si =. (1.21)Fortele se obtin ca variatii ale impulsului maselor de aer in unitatea de timp:=q(-)=S(-), (1.22)= q(-)= S(-), (1.23) Considerand ca si in cazul precedent o variatie liniara a vitezei vantului la trecerea prin rotor: ==x (1.24) se obtine =, = (1.25)si =Sx(1-x), (1-x) (1.26) iar expresia puterii preluate devinePx(1-). (1.27)Solutia ecuatiei dP/dx=0 este x=1/, ceea ce conduce la =0.53S. (1.28)Daca si in acest caz se tine cont de ecuatia de continuitate a curgerii, se obtineS== (1.29) astfel ca puterea maxima devine =0.79. (1.30)Aceste valori globale ale limitei de putere sunt mai mari decat cele obtinute in practica. Determinarea mai precisa a acestor limite necesita modelarea matematica a echilibrului local al fortelor ce actioneaza asupra elementelor captatorului. In general putem exprima puterea preluata de un captator eolian prin relatia:P= (1.31)unde este puterea curentului de aer care traverseaza suprafata captatorului, iar este coeficientul de putere al acestuia, care depinde de constructia retorului si de regimul de turatie al acestuia, exprimat prin parametrul = (1.32) numit rapiditate. In expresia anterioara u este viteza liniara la periferia rotorului, iar v este viteza vantului. Functia () prezinta o variatie neliniara incluzand un maxim, caruia ii corespunde puterea maxima preluata de captator. In figura 1.3 se prezinta o astfel de caracteristica de putere determinata experimental.

Fig 1.3 Caracteristica de putere a unui agregat eolian.Deoarece puterea dezvoltata de un captator eolian nu este constanta, variaza proportional cu puterea a treia a vitezei vantului, puterea lui nominala se considera egala cu puterea generatorului electric sau a masinii de lucru antrenate. Pentru a nu se depasi aceasta putere captatoarele eoliene se prevad cu sisteme de reglare automata a puterii (prin modificarea unghiului de atac a plalelor, a suprafetei lor etc.), iar la viteze ale vantului se depaseste viteza maxima admisibila, functionarea va fi intrerupta (prin asezarea palelor paralel cu directia vantului, impiedicarea accesului vantului etc) pentru a evita distrugerea rotorului. In figura 1.4 este prezentat modul de variatie a puterii furnizate de o instalatie eoliana in functie de viteza vantului.

Fig 1.4 Variatia puterii dezvoltate cu vitezaDesi are un interval de putere dezvoltata constanta, totusi exista intervale mari de timp cand viteza vantului este prea mica sau prea mare si instalatia eoliana nu produce energie electrica. Pentru acest fapt sunt necesare sisteme de acumulare a energiei electrice produse.

3. Tipuri constructive de captatoare eoliene3.1 Captatoare cu ax orizontalAcest cateogorie cuprinde captatoarele cele mai performante din punct de vedere al coeficienului de putere si a posibilitatilor de reglare a puterii. In figura 1.5 se prezinta cea mai cunoscuta varianta constructiva.

Fig 1.5 Turbina eoliana cu ax orizontal.Rotorul acestei turbine este echipat cu doua, trei sau mai multe pale, asemanatoare cu cele ale unei elice de avion atat in privinta profilului cat si a posibilitatilor de rotire in jurul axului propriu ( de modificare a unghiului de atac). Cele cu doua sau trei pale mai poarta denumirea de moara olandeza, iar cele cu un numar foarte mare de pale poarta denumirea de moara americana.De asemenea, se poate observa sistemul de orientare dupa directia vantului sub forma unei aripi sau coada de orientare. Aceasta solutie constructiva se adopta si la puteri mici, dar si cele mai mare puteri ( diamentre peste 100 m).Exista si constructii cu ax orizontal, perpendicular pe directia vantului (de tip baraj eolian sau cu miscare oscilanta), dar mai putin folosite.

3.2 Captatoare eoliene cu ax verticalAcestea au cele mai multe variante constructive. Ele, de regula, nu au nevoie de sistem de orientare dupa directia vantului.

3.2.1 Captatoarele eoliene cu rezistenta simplaLa aceste turbine eoliene, forta motare se obtine ca efect al actiunii vantului pe palele (verticale) care se deplaseaza in directia acestuia. Miscarea rotorului este posibila numai daca o jumatete de circumferinta este ecranata (varianta a ) sau daca palelele sunt articulate in asa fel incat preiau impuls mecanic numai acela care se deplaseaza in directia vantului (varianta b)

a) b) Fig 1.6 Turbine eoliene cu ax vertical si rezistenta simpla: a) cu rotor ecranat ; b) cu pale batante Aceste variante s-au realizat practic numai pentru puteri mici. Exista un mare numar de brevete cu cele mai diverse si originale sisteme de anulare a fortei pe o jumatate de rotor.

3.2.2 Captatoare cu diferenta de rezistentaLa aceste captatoare forta motoare se obtine ca diferenta dintre fortele de rezistenta exercitate pe palele care se deplaseaza in sensul vantului (concave) si palele care se deplaseaza in sens contrar (convexe), solutia constructiva fiind prezentata in figura 1.7a.O varianta interesanta este rotorul Savonius (fig 1.7 b si c), formata din doi semicilindrii cu axele paralele si decalate astfel incat sa se permita intrarea curentului de aer intre acestia. In acest caz, forta motoare apare atat datorita diferentei de rezistenta cat si datorita impulsului creat prin schimbarea directei curentului de aer in interiorul rotorului. Prin urmare acest tip de turbina necesita pentru demaraj cele mai scazute viteze ale vantului (3...5 m/s).Aceasta solutie prezinta si o posibilitate simpla de reglare a puterii preluate de la curentul de aer prin modificarea distantei dintre cei doi semicilinrii si deci a deschiderii rotorului. La depasirea vitezei admisibile a vantului prin aproprierea pana la suprapunere a axelor semicilindrilor puterea preluata devine nula si turbina nu se mai roteste.

a) b) c)Fig 1.7 Turbine eoliene cu ax vertical si diferenta de rezistentaa)tip morisca; b) cu rotor Savonius; c)cu rotor Savonius-vedere de susDezavantajul principal al turbinei Savonius este legat de greutatea ei mare, data de suprafetele mari de tabla necesare.Pentru puteri mari se utilizeaza si aici pale cu forma aripii de avion la care forta motare este de tip forta portanta sau rotoare sub forma de turbina.O varianta interesant este turbina eoliana Darrieus (fig 1.8), inventata in 1925 si restudiata dupa 1970. Acesta are palele flexibile si de tip panglica. Acestea in zona activa au un profil asemanator aripii de avion. Fiecare pala (2-3 pale) este indoita, avand forma simetrica pe care o ia o funie atunci cand se roteste in jurul unei axe verticale.

Fig 1.8 Turbina eoliana Darrieus.Palele sunt supuse la intindere in timpul functionarii. De asemenea aceasta turbina nu necesita un mecanism special de protectie impotriva vanturilor prea tari, deoarece datorita propietatilor sale aerodinamice rotorul Darrieus isi micsoreaza viteza la vanturi tari.Un dezvantaj al acestei turbine este ca nu porneste singura. Fie se utilizeaza pentru pornire, generatorul electric in regim de motor, fie se monteaza cu un mic rotor Savonius pe acelasi ax.Si turbinele Darrieus s-au realizat pentru puteri de ordinul MW-lor si inaltimii pana la 200 m.Captatoarele eoliene cu ax vertical sunt mai avantajoase decat cele cu ax orizontal, atat prin faptul ca sunt omnidirectionale, nu au nevoie de dispozitive de orientare dupa directia vantului, cat si datorita faptului ca energia mecanica este acesibilia la sol, nu e nevoie de nacela pentru montarea generatorului.Exista inca foarte multe tipuri de captatoare eoliene: motoare eoliene oscilante, captatoare solaro eoliene de tip turn termic, turbina Tornado etc.

4 Instalatia electrica a centralelor electrice eolienePrincipalele domenii de utilizare a energiei mecanice obtinute la axul turbinei eoliene sunt: pomparea apei, camprimarea aerului, producere de caldura dar cel mai important domeniu este producerea de energie electrica.Energia electrica produsa pe cale eoliana are cateva caracteristici specifice care afecteaza utilizarea ei si integrarea generatoarelor electrice eoliene in sitemele electroenergetice: Energia eoliana este: accesibila in mai multe tari dar concetrata in arii specifice; intermitenta, adica are caracter aleatoriu; fluctuanta, adica chiar cand avem vant producerea de energie electrica se poate schimba in cateva secunde; difuza, adica in zonele favorabile,turbinele se amplaseaza pe suprafete intinse () imprevizibila, nu se poate prevedea decat pe termene foarte scurte.

4.1 Producerea de energie electrica de curent continuuSe utlizeaza indeosebi in instalatiile de putere mica si utilizeaza sa fie generatoare de c.c. sau alternatoare asociate cu un redresor. Ultima solutie este mai avantajoasa, alernatorul avand un gabarit mult mai mic (greutate de doua ori mai mica decat un dinam la aceasi putere).Energia obtinuta poate fi stocata in acumulatoare si apoi distribuita la tensiune constanta. In figura 1.9 se prezinta schema bloc a unei astfel de instalatii eoliene ( la puterea ei mica este impropriu sa-i spunem centrala).Turbinele eoliene sunt folosite de regula cu ax vertical.

Fig 1.9 Schema bloc a unei instalatii eoliene de putere mica

4.2 Producere de curent alternativ cu generatoare sincorne.In acest caz, generatorul sincron poate functiona fie la turatie variabila, fie la turatie constanta. Varianta cu turatie variabila se utilizeaza in retel izolate fata de sistemul energetic. Aceasta energie nu indeplineste indicatorii esentiali de calitate si nu poate fi utilizata decat la anumite aplicatii: incalzire electrica si iluminat.Varianta cu turatie constanta, implica existenta unor mijloace de reglare foarte sofisticate a turatiei prin reglarea inclinarii plalelor turbinei si nu se justifica decat la puteri mari. Aceste generatoare eoliene pot fi legate la sistemul electroenergetic.Un sistem foarte des utilizat este prezentat in Fig 1.10.

Fig 1.10 Posibilitate de functionare a unui generator eolian cu turatie variabila si conectat la sistemul electroenergetic.Aceasta permite utilizarea generatorului sincron la turatie variabila ( la diferite viteze ale vantului), sau chiar utilizarea unui generator sincron inelar cu un foarte mare numar de perechi de poli , frecventa marita, deoarece tensiunea generata este oricum redresata. Acest sistem se poate racorda la sistemul electroenergetic, dupa cum se vede din figura.Folosirea de invertoare introduce armonici in sistemul electroenergetic.Din acest motiv se utilizeaza, de regula, invertoare echipate cu GTO si comandate in sistem PWM. De asemenea se prevat filtre de absorbtie a armonicilor la racodrul cu reteaua electrica.Exista si generatoare sincrone functionand la turatie variabila si racordate la reteaua de frecventa industriala fara convertizor de frecventa, dar prevazute cu un sistem complex de reglare cu orientare dupa camp.

4.3 Producerea de curent aleternativ cu generatoare asincrone sau de inductie.Motoarele asincrone antrenate, cu o turatie superioara celei de sincroniscm devin generatoare de energie electrica. Frecnventa este impusa de reteaua la care se racordeaza, de la care se absoarbe si energia reactiva necesara crearii campului magnetic invartitor. Puterea dezvoltata de generator depinde de turatie.In centralele electrice eoliene, generatorul asincron sau de inductie este cel mai utilizat datorita urmatoarelor avantaje: sunt mai ieftine si neceista intretinere mult mai putina in raport cu celelalte tipuri de generatoare; pornirea si punerea in paralel cu sistemul electroenergetic nu necesita dispozitive speciale; functionarea mai sigura la defecte in retea (disparitia tensiunii), repornirea este insotita doar de un curent mai mare de cateva ori decat cel nominal.Dezvantajele lui ar fi curentul mai mare la pornire si consumul de energie reactiva din retea.Ele se prevat cu baterii de condesatoare pentru producerea energiei reactive, pentru a putea fi folosite si izolat, nelegate la sistemul electroenergetic.

4.4 Racordarea la sistemul energetic a generatoarelor eolieneRacordarea la sistemul energetic a generatoarelor eoliene are urmatoarele avantaje: nu se pune problema distantei dintre locul de producere a energiei eoliene ( loc cu potential eolian ridicat) si locul de consum al acestei energii; sistemul electroenergetic preia fluctuatiile de energie produsa si caracterul intermitent al acestei productii, cu conditia ca ponderea energiei eoliene sa nu fie prea mare intr-o anumita zona; permit functionarea generatoarelor asincrone, furnizandu-le energia reactiva necesare.Avand in vedere puterile curente ale generatoarelor eoliene ,integrarea lor in sistemul energetic are loc astfel: la puteri de 1-10 MW, racordarea se face in retelele de inalta tensiune; la puteri de 10 kW-1 MW, racordarea se face la retelele de medie tensiune ale sistemului electroenergetic; la puteri de 1-100kW , racordarea se face la reteaua de joasa tensiune a SEE; generatoarele eoliene e cu puterea sub 1 kW se utilizeaza de regula pentru alimentari de consumatori izolati,, deci nu se racordeaza la SEE.In practica se utilizeza si solutii hibride de producere a energiei electrice. Astfel o combinatie intre o instalatie fotovoltaica si una eoliana asigura o productie de energie electrica mai putin intermitenta, deoarece vantul si soarele de regula nu se suprapun (vantul sufla si noapte cand nu e soare). Mai se utilizeaza si grupuri Diesel de rezerva, la retelele izolate pentru a face fata situatiei cand nu avem nici vand, nici soare si nici puterile instalate sunt asa mari ca depasesc posibilitatile de acumulare eficienta a energiei. Distributia pe arii largi a generatoarelor eoliene faciliteaza preluare de catre SEE a fluctuatiilor de putere produsa pe cale eoliana si permite alimentarea locala a unor consumatori, reducant costul transportului electrice.De asemenea producerea de energie eoliana are ca efect principal reducerea consumului de combustibili fosili pentru productia de energie electrica si deci a emisiilor lor poluante.

4.5 Contructia unei centrale electrice eolienePrin centrala electrica eoliana se intelege o instalatie electrica eoliana complexa, racordata la sistemul electroenergetic si livrata la cheie. O astfel de instalatie cu generator eoliana cu ax orizontal (cel mai raspandit), cuprinde urmatoarele componente (Fig 1.11) turbina eoliana, cu palele elicei 1, rotorul2 si axul principal 3; transmisia mecanica, cu multiplicatorul de turatie (nu reductor) r, sistem de franare (de obicei frana disc) si un ambreiaj cu alunecare 5; generatorul electric 7; sistemul hidraulic de orientare dupa directia vantului 8; nacela, care cuprinde componentele anterioare 6; stalpul de sustinere 11; cablul de evacuare a energiei electrice produse; cablul de telecomunicatii pentru supraveghrea instalatiei (SCADA); calculatorul de proces pentru conducere functionarii instalatiei.Turatia turbinei este mentinuta constanta prin reglarea unghiului de inclinare a palelor turbinei. La vanturi slabe ele vor avea cea mai mare suprafata lovita de vant iar pe masura ce viteza vantului creste aceasta suprafata se reduce prin rotirea palelor in jurul axei lor. Elicea are de cele mai multe ori 3 pale si se roteste cu o turatie redusa (20-50 rot/min). Turatia este multiplicata printr-un reductor montat pinvers pana la turatia necesara a generatorului asincron (peste 400 rot/min)Generatorul porneste la viteze ale vantului peste 12 km/h (3.3m/s)Daca viteza vantului depaseste 90 km/h (25 m/s), turina se va opri automat pentru a evita distrugerea. Palele sunt rotite la rezistenta minima fata de vant si se cupleaza frana de disc de siguranta. El este proiectat sa reziste la vanturi de viteze maxime 216 km/h.Turbina este controlata electronic. Microprocesoare sunt utilizate pentru a porni, opri si monitoriza functionarea turbinei.Nu sunt prezentate pe figura cablurile de forta si de comunicatii care sunt pzoate pe acelasi traseu prin turn.

Fig 1.11 Structura unei centrale electrice eoliene cu ax orizontal: 1- pala elicei; 2- butucul rotorului; 3-ax; 4-reductor cu frana; 5-ambreiaj; 6- nacela; 7- generator; 8-unitate hidraulica; 9-antrenare rotire nacela; 10-coroana dintata; 11-turn.In continuare se prezinta caracteristicile tehnice ale unei centrale eoliene asemanatoare celei mai sus fabricata in Danemarca: Puterea maxima livrata 225kW; Curentul maxim livrat 400A; Tensiunea generatorului 440V AC; Frecventa 50Hz; Turatia generatorului 760 rpm; Diamentrul rotorului turbinei 27m; Pale (din fibra de sticla) 3; Turatia rotorului 33 rpm; Raportul de multiplicare al reductorului 1:23.3; Greutate Nacela 7.9 t; Greutate rotor 2.9 t; Greutate turn 12 t; Inaltime 31.5 m; Viteza minima de pornire 3.5 m/s; Viteza nominala a vantului 13.5 m/s; Viteza periculoasa la care se opreste automat 25 m/2;Aceste generatoare eoliene functioneaza fara personal permanent, fiind conduse cu microprocesoare, dar ele necesita intretinere periodica, avand piese in miscare si deci care se pot uza.

6