A megújuló energetika villamos rendszerei (BMEVIVEM 262 )

1. A megújuló energetika villamos rendszerei (BMEVIVEM262) Veszprémi Károly, Hunyár Mátyás, Vajda István BME Villamos Energetika Tanszék TAMOP-4.1.2-08/2/A/KMR-2009-0048 A Projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Regionális Fejlesztési Alap társfinanszírozásával valósult meg

2. 2. rész Szélerőművek

3. 2-1. Alapfogalmak szélerőművekről a./ b./ 2-1. ábra. a./ Egy vízszintes tengelyű szélerőmű főbb részei b./ A gondola belseje

4. 2-2.ábra. Vízszintes tengelyű szélturbinák.

5. 2-3. ábra. Függőleges szélturbinák néhány típusa. ELSŐDLEGESEN HÚZÓERŐ TÍPUSÚ ELSŐDLEGESEN EMELŐERŐ TÍPUSÚ

6. 2-2. A levegőben (szélben) meglévő teljesítmény2-2-1. Függőleges szélprofil 2-4. ábra. Az atmoszférikus határréteg szélsebesség profilja (és megoszlása)

7. 2-2-2. A teljesítmény számítása2-5.ábra. A szélerőművek méreteinek növekedése az idő függvényében.

8. 2-3. A szélturbinából kivehető teljesítmény 2-3-1. A levegő jellemzőinek változása a szélturbinán való áthaladás során (2-6. ábra.)

9. 2-3-2. Az impulzus elmélet

10. 2-3-3. Gyorsjárási tényező 2-7. ábra. A teljesítménytényező függése a gyorsjárási tényezőtől, a turbina típusától és a lapátszámtól.

11. 2-8. ábra. A légáramlatok pályái egy háromlapátos szélturbina esetén.

12. 2-3-4. A lapátok módosító hatása a légáramlatra 2-8. ábra. A légáramlatok pályái egy háromlapátos szélturbina esetén.

13. 2-3-5. A lapátok szárnyszelvény alakjának és a szélirányhoz viszonyított szögének szerepe 2-9. ábra. A lapát egy elemi szárnyszelvényének kijelölése.

14. 2-10. ábra. A lapát körüli légáramlat sebességei, erőhatásai. • (2-10)

15. 2-11. ábra. Az emelőerő és a visszahúzó erő tényezőinek változása a támadási szög függvényében. (2-12) Az ábrán: CL  CE CD CV L/D  CE/CV

16. 2-12. ábra. Az elemi szárnyszelvényre ható erők. (2-13) (2-14) (2-15)

17. 2-13 ábra. A Cp teljesítménytényező változása a  gyorsjárási tényező és a  lapátszög függvényében.

18. 2-4. Alapvető szabályozási feladatok II. I. III. 2-14. ábra. A szélturbinák tipikus teljesítmény–szélsebesség és nyomaték-szögsebesség diagramjai.

19. 2-14. ábra. A szélturbinák tipikus nyomaték-szögsebesség diagramjai.

20. 2-5. Teljesítményszabályozás a turbina segítségével Region II I. tartomány Region IIIII. tartomány II. tartomány: = 2-15. ábra. Teljesítmény viszonyok a szélsebesség függvényében.

21. 2-5-1. A szélkerék/gondola elforgatása * = (2-18) 2-16. ábra. A teljesítmény tényező változása a gondola szélirányból való elforgatása/elbillentése esetén.

22. 2-17. ábra. A gondola belsejének részletei a forgató mechanizmussal.

23. 2-5-2. A lapátszög változtatása 2-18. ábra. A lapátszög szabályozás elve.

24. 2-19. ábra. Szervo igényű lapátszög szabályozás blokkvázlata.

25. 2-20. ábra. A szélturbina-generátor főhajtás blokkvázlata lapátszög szabályozás esetén.

26. 2-5-3. Stall szabályozás (speciális szárnyszelvény alkalmazása) (2-20) 2-21. ábra. A szélsebességek háromszöge, és jellegzetes szögek.

27. 2-22. ábra. Adott szélsebesség felett örvénylés alakul ki a lapát hátoldalán.

28. 2-23. ábra. A lapátszög szabályozás és stall-szabályozás jelleggörbéinek összehasonlítása.

29. 2-6. A ma használatos szélerőmű típusok (2-24. ábra)

30. 2-25. ábra. A kétoldali kényszer szemléltetése, és megszüntetésének lehetséges módjai.

31. 2-26. ábra. Kalickás forgórészű aszinkron generátor pólusszám változtatása szélerőművekben. A típus

32. 2-6-2. „B” típusú szélerőművek 2-27. ábra. A forgórészköri ellenállás változtatás kefenélküli megoldása.

33. 2-6-3. „D” típusú szélerőművek 2-28a. ábra. Áttétel nélküli szélerőművek szinkron generátorai gyűrű alakú kivitelben készülnek.

34. 2-28b. ábra. PT-wT jelleggörbe az I-es tartományban, frekvenciaváltó alkalmazása esetén. I. tartomány: (2-21)

35. 2-29. ábra. D típusú szélerőmű elvi blokkvázlata. • 2-30. ábra. A generátor fölérendelt szögsebesség szabályozásának részlete.

36. 2-31. ábra. A PT=PTn szabályozás munkapontjai frekvenciaváltós és lapátszög-szabályozás esetén.

37. 2-6-4. „C” típusú szélerőművek 2-32. ábra. A kétoldalról táplált aszinkron generátor teljesítmény áramlásának tényleges irányai.

38. 2-32. ábra. A kétoldalról táplált aszinkron generátor teljesítmény áramlásának tényleges irányai.

39. 2-33. ábra. A kétoldalról táplált aszinkron generátor forgórészén áthaladó teljesítmény a szögsebesség függvényében.

40. 2-34. ábra. A kétoldalról táplált aszinkron generátor teljesítményviszonyai a szinkron fordulatszám alatt (s=0,3).

41. 2-35. ábra. A kétoldalról táplált aszinkron generátor teljesítményviszonyai a szinkron fordulatszám felett (s=-0,3).

42. 2-6-5. A frekvenciaváltó áramirányítóinak lehetséges feladatmegosztása 2-36. ábra. A „D” típusú szélerőmű áramirányítói közötti feladatmegosztás.

43. 2-37. ábra. Az Ue feszültség állandósága jelzi a teljesítmények egyensúlyát.

44. 2-38. ábra A „C” típusú szélerőmű áramirányítói közötti feladatmegosztás.

45. 2-7. Szélerőmű-hidrogén hibrid rendszer 2-39. ábra. A szélerőmű-hidrogén hibrid rendszer egy lehetséges elrendezése.

46. b) • a) • 2-40. ábra. a)A lúgos elektrolizáló cella működésének alapelve. b) Egy elektrolizáló cella tipikus feszültség-áram jelleggörbéi egy magasabb és egy alacsonyabb hőmérsékleten.

47. 2-41. ábra. Feszültségcsökkentő DC/DC átalakító.

48. 2-42. ábra. Üzemanyagcellák jellemző teljesítményei és alkalmazási területei.

49. 2-43. ábra. Protonáteresztő membrános üzemanyagcella (PEMFC) elvi felépítése.

50. 2-44.ábra. A PEM üzemanyagcella feszültségei az áramsűrűség függvényében.