1 / 29

Větrná energie

Větrná energie. Konstrukce princip a provoz. Princip využití větru. proudění plynu – se vzrůstající rychlostí klesá tlak. těleso ve tvaru kruhové výseče v proudění plynu. Červená proudnice je kratší než modrá  plyn nad tělesem musí proudit vyšší rychlostí  tlak nad tělesem je nižší  vztlak.

quasim
Download Presentation

Větrná energie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Větrná energie Konstrukce princip a provoz

  2. Princip využití větru proudění plynu – se vzrůstající rychlostí klesá tlak těleso ve tvaru kruhové výseče v proudění plynu. Červená proudnice je kratší než modrá  plyn nad tělesem musí proudit vyšší rychlostí  tlak nad tělesem je nižší  vztlak rozdíl tlaků pod a nad tělesem vytváří vztlak

  3. Princip využití větru na ploše v proudu vzduchu vzniká i odporová síla, která je menší, než síla vztlaková těleso ve tvaru vrtule, vztlaková síla ve vždy kolmá k směru proudění větru výsledná síla výrazně závisí na směru proudění větru  pro maximální využití musí být možnost regulace

  4. Výkonová křivka P=f(v) vymezuje „pracovní“ rozsah větrné elektrárny Jaké jsou výkonové meze pro činnost ? Rychlost větru je asi a) v < 3 m/s nepracuje b) 3 < v < 11 m/s P ≈ v3 c) 11 < v < 22 m/s P = konst. d) v > 22 m/s nepracuje Pozn. – hodnoty jsou orientační * s rozvojem technologie se postupně snižuje rozběhová rychlost (3 – 4 m/s) a zvyšuje maximální rychlost (20 – 25 m/s) * tvar výkonové křivky závisí na způsobu regulace

  5. Výkonová křivka P = f(v)turbína WWD-1, výkon 1MW, průměr 56 m Pmax= 1014 kW vmin= 4 m/s vn= 13 m/s vmax= 25 m/s

  6. Výkonová křivka P = f(v)Enercon E-40, 600 kW (Jindřichovice pod Smrkem) Cp - koeficient výkonu

  7. Metody regulace výkonu Jakým způsobem lze regulovat výkon v závislosti na větru rychlosti ? 1. Regulace Stall– regulace odtržením proudu vzduchu od listu rotoru * listy rotoru jsou připevněny pevně, bez možnosti natáčení. * konstrukce listů je taková, že za silného větru se za listem vytvářejí turbulence, čímž se sníží síla pohánějící rotor. Vlastnosti regulace: * turbíny jsou mnohem jednodušší  jednoduchá údržba a provoz * při vyšší rychlosti větru kolísání výkonu * problémy s rozběhem – pomocný motor * vyšší vibrace a hluk * starší elektrárny, menší výkony

  8. Metody regulace výkonu 2. Regulace Pitch – regulace natáčením listů * elektronický regulátor průběžně měří výkon * podle velikosti výkonu natáčí lopatky listů do optimální polohy  musí být možnost podélného natáčení listů Vlastnosti regulace: * složitější konstrukce  náročnější na údržbu * při menší rychlosti větru lze dosáhnout maximálního možného výkonu * při velké rychlosti větru zabrání poškození a jsou i nižší nároky na brzdu * novější elektrárny, menší výkony

  9. Metody regulace Regulace Pitch Určete regulace Regulace Stall

  10. Metody regulace výkonu 3. Aktivní regulace Stall – regulace natáčením listů s využitím odtržení proudu vzduchu při vyšších rychlostech * elektronický regulátor průběžně měří výkon * do jmenovitého výkonu se natáčí lopatky listů do optimální polohy  musí být možnost podélného natáčení listů * při následném zvýšení rychlosti větru se úhel nastavení zvýší a využívá se princip odtržení proudu (za listem vzniká turbulentní proudění) Vlastnosti regulace: * lze provozovat při vyšších rychlostech větru a regulace je přesnější než u pasivní regulace Stall * použití u velkých výkonů

  11. Regulace výkonu Jestliže by elektrárny pracovaly při konstantních otáčkách (není možnost nastavení optimálních otáček), maximální výkon by byl pouze při jedné rychlosti větru V daném případě je maximální výkon nastaven při rychlosti větru 8 m/s. Princip elektráren pro velmi malé výkony

  12. Technické řešení Pozice vrtule podle směru větru: a) vrtule před věží b) vrtule za věží  možnost pasivního natáčení gondoly podle směru větru  turbulence za věží 1. Věž * musí odolávat značnému mechanickému namáhání (nápor větru, osazená gondola, extrémní klimatické podmínky). * konstrukce ocelový tubus (v Evropě nejčastější) příhradový stožár (Karibik, Afrika, …) betonový sloup (pouze pro malé výkony)

  13. Technické řešení 2.Vrtule * lze různý počet vrtulí, nejčastěji 3 vrtule * materiál - sklolaminát, uhlíková vlákna, epoxidové pryskyřice * konec vrtule je prohnutý – snížení ztrát * podle regulace mohou být vrtule natáčecí (servomotor, hydraulika) Vznik vztlakové síly (zjednodušeno)

  14. Enercon – vliv délky lopatky na výkon VE

  15. Technické řešení 3. Gondola * je umístěna na stožáru * obsahuje generátor, převodovku, brzda, mechanismus k natáčení gondoly (podle typu působením větru nebo pomocný pohon), tlumiče, hlavní hřídel, mechanismus k natáčení listů, řídící jednotky, … (nemusí mít všechny uvedené části).

  16. Video

  17. 9 natáčení vrtule Popište gondolu 7 převodovka 18 natáčení gondoly 17 kotoučová brzda 4 generátor

  18. gondola Vestas – s převodovkou 1. ložisko 2. převodovka 3. generátor 4. natočení listů vrtule prohlídka větrné elny Enercon – bez převodovky

  19. Převodovka

  20. AG síť Systémy výroby elektrické energie 1. Asynchronní generátor (Dánský princip) * jmenovité otáčky vrtule jsou okolo 40 (1/min) * princip regulace Stall, novější Pitch * mezi turbínou a vrtulí převodovka * asynchronní generátory bývají dvourychlostní s přepínáním počtu pólů podle rychlosti větru. * používají se i 2 generátory * nutná kompenzace * výkon kolísá podle rychlosti větru * malý regulační rozsah otáček * jednoduché připojení na síť

  21. AG síť měnič Systémy výroby elektrické energie 2. Asynchronní generátor s kroužkovou kotvou a s měničem * rotor je napájen přes nepřímý frekvenční měnič v závislosti na otáčkách rotoru  konstantní skluz  konstantní (maximální) výkon (podsynchronní kaskáda) * princip regulace – Pitch nebo aktivní Stall * nutná kompenzace * výhody v porovnání se synchronním generátorem - nižší cena - přes měnič jde jen (20-40)% proudu  nižší cena * úspěšně používáno od konce 90. let do dnes (Vestas)

  22. Asynchronní generátor s kroužkovou kotvou a s měničem * lze provozovat i při malých rychlostech větru * při dostatečné rychlosti větru lze vinutí rotoru spojit nakrátko

  23. G síť měnič Systémy výroby elektrické energie 3. Synchronní generátor s měničem * vyšší účinnost * princip regulace – Pitch nebo aktivní Stall * nákladná a složitá řídící jednotka, fázování na síť * u malých výkonů buzení trvalými magnety (grid-off) * 2 varianty - s převodovkou – vyšší otáčky generátoru  méně pólů, ale nutnost převodovky (ztráty, olej, teplo, cena, …) - bez převodovky – malé otáčky generátory (n < 100)  velký počet pólů  velké rozměry a hmotnost Největší výrobci s převodovkou Vestas, bez Enercon

  24. Synchronní generátor s měničem a bez převodovky

  25. Systémy výroby elektrické energie 3. Synchronní generátor s měničem * u systémů bez převodovky se používá multipólový synchronní generátor – podle rychlosti větru se zapojují jednotlivé pólové dvojice (s rostoucí rychlostí větru se zvyšuje počet pólů)

  26. Systémy výroby elektrické energie 4. Synchronní generátor s převodovkou, variátorem a SG. * převodovka SPG udržuje konstantní otáčky i při různé rychlosti větru * generátor je připojen přímo na síť (bez měniče) * nejvyšší účinnost * výstupní napětí generátoru 6,3 kV * maximální výkony –jednotky MW. * český výrobce Wikov

  27. Systémy výroby elektrické energie Převodovka

  28. Používání jednotlivých principů

  29. Materiály Gymnasium Műnchen - učební texty Encyklopedie - Wikipedie Windenergie - http://www.wind-energie.de/ - materiály výrobců VTE W.E.B. větrná energie - http://www.vetrna-energie.cz ČSVE - webové stránky Petr Mastný - Obnovitelné zdroje energie

More Related