Plantas de energía eólica

Una planta de energía eólica (HPP) es un complejo de instalaciones y estructuras interconectadas diseñadas para convertir la energía eólica en otros tipos de energía (eléctrica, mecánica, térmica, etc.).

Turbina eólica como parte principal de la turbina eólica, consta de una turbina eólica, un sistema para transmitir energía eólica a una carga (usuario) y el usuario de energía eólica en sí (cada dispositivo: generador de máquina eléctrica, bomba de agua, calentador, etc).

Una turbina eólica es un dispositivo para convertir la energía cinética del viento en energía mecánica del movimiento de trabajo de la turbina eólica. Los movimientos de trabajo que realiza un aerogenerador pueden ser diferentes. En las turbinas eólicas existentes en la actualidad, el movimiento giratorio circular se utiliza como movimiento de trabajo. Al mismo tiempo, se conocen (a veces incluso se implementan) numerosas propuestas para el uso de otros tipos de movimiento laboral, por ejemplo, oscilante.

Un sistema de palas de aerogenerador (rueda de viento) puede tener un diseño diferente.En los aerogeneradores modernos, el sistema de palas se realiza en forma de palas macizas con un perfil de ala en sección transversal (a veces se utilizan los términos «pala» o aerogeneradores de hélice en este caso).

Se conocen sistemas de palas que funcionan con éxito en los que se utilizan cilindros giratorios en lugar de palas (utilizando el efecto Magnus). Hay propuestas para crear un sistema de palas basado en diferentes tipos de palas con superficies flexibles (velas).

Por lo tanto, pala: este es un componente de la hélice que genera par. El sistema de palas de una turbina eólica con un movimiento giratorio circular operativo puede tener un eje de rotación horizontal o vertical.

A la hora de calcular y diseñar un aerogenerador en concreto, además de las condiciones de viento de su funcionamiento, es necesario tener en cuenta tanto las características del aerogenerador, la madera de teca, como del aerogenerador completo. En este sentido, los aerogeneradores se clasifican según los siguientes criterios:

• tipo de energía generada,

• nivel de potencia,

• cita

• Areas de aplicación,

• el signo de funcionamiento a velocidad constante o variable del aerogenerador,

• métodos de gestión,

• tipo de sistema de transmisión.

Según el tipo de energía generada, todas las plantas de energía eólica se dividen en energía eólica y energía eólica. Los aerogeneradores eléctricos, a su vez, se dividen en instalaciones empotradas que generan electricidad en corriente continua o alterna. Las turbinas eólicas mecánicas se utilizan para impulsar máquinas en funcionamiento.

Dependiendo del propósito, las turbinas eólicas eléctricas de CC se dividen en fuente de alimentación garantizada por el viento, fuente de alimentación garantizada por el usuario y fuente de alimentación no garantizada.Los aerogeneradores eléctricos con corriente alterna se dividen en autónomos, híbridos, que funcionan en paralelo con un sistema de energía eléctrica de potencia comparable (por ejemplo, con una planta diésel), de red, que funcionan en paralelo con un potente sistema de energía eléctrica.

La clasificación de los aerogeneradores por áreas de aplicación viene determinada por su finalidad.

Al calcular y diseñar un aerogenerador y elegir sus parámetros nominales, es necesario tener en cuenta el tipo de carga (generador eléctrico, bomba de agua, etc.), el tipo de sistema de transmisión de energía eólica al usuario, el tipo de electricidad sistema de generación y almacenamiento.

Un sistema de transmisión de energía eólica es un conjunto definido de diferentes dispositivos para transmitir potencia desde el eje de la rueda de viento al eje de la máquina de turbina eólica correspondiente (usuario) con o sin aumentar la velocidad de rotación de la máquina. En la energía eólica moderna, el método mecánico de transmisión de energía se usa con mayor frecuencia.

El sistema de generación de energía es un generador de máquinas eléctricas y un conjunto de dispositivos (dispositivos de control, electrónica de potencia, batería, etc.) para conectarse a un usuario con parámetros de electricidad estándar.

Se fabrican y operan turbinas eólicas con potencias desde unos pocos vatios hasta miles de kilovatios. Hay cuatro grupos: potencia muy baja, menos de 5 kW, potencia baja, de 5 a 99 kW, potencia media, de 100 a 1000 kW, potencia alta, más de 1 MW. Las turbinas eólicas de cada grupo difieren entre sí principalmente en el diseño, el tipo de base, el método de instalación de la turbina eólica, el sistema de control, el sistema de transmisión de energía eólica, el método de instalación y el método de mantenimiento.

Se ha conseguido la distribución predominante de aerogeneradores de eje horizontal.

En la Fig. 1 muestra la construcción de un parque eólico y una vista general del parque eólico.

Arroz. 1. El diseño de la planta de energía eólica: 1 — turbina eólica (rueda de viento), 2 — turbina eólica, 3 — generador, 4 — caja de cambios, 5 — plataforma giratoria, 6 — dispositivo de medición, 7 — el mástil de la turbina eólica contiene una turbina eólica y un generador eléctrico conectado al eje del aerogenerador directamente oa través de una caja de cambios.

Una turbina eólica contiene una turbina eólica y un generador eléctrico conectado al eje de la turbina eólica directamente oa través de una caja de cambios.

Un parque eólico (WPP) consta de varias turbinas eólicas que funcionan en paralelo y suministran la electricidad generada al sistema de energía.

El dispositivo de medición da una señal para girar la cabeza del viento cuando cambia la dirección o la fuerza del viento, y también ajusta el ángulo de rotación de las palas dependiendo de la fuerza del viento.

Hay aerogeneradores de 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. El aerogenerador para 500 kW tiene: un mástil con una altura de 40-110 m, una cabeza de viento con una masa de 15-30 toneladas, una frecuencia de rotación n = 20-200 rpm, la velocidad del rotor del generador es 750- 1500 rpm (accionamiento con engranaje) o 20-200 rpm (accionamiento directo).

Como generadores en turbinas eólicas, a menudo se utilizan generadores de ardilla asíncronos, que difieren de los síncronos en mayor confiabilidad, simplicidad de diseño y menor peso, lo que es necesario para aumentar la confiabilidad de la planta de energía eólica.

Los aerogeneradores pueden operar de forma autónoma o en paralelo con el sistema eléctrico.Durante el funcionamiento autónomo, la velocidad de rotación del aerogenerador de HP no se regula ni se mantiene dentro del ± 50%, por lo que la frecuencia y el voltaje de los terminales del generador no son constantes, es decir, la energía eléctrica generada es de mala calidad y los usuarios de tales aerogeneradores a menudo no tienen requisitos de alta calidad (principalmente dispositivos de calefacción). Para obtener energía de alta calidad se utilizan estabilizadores compuestos por rectificador, inversor y batería.

Los potentes aerogeneradores funcionan en paralelo con el sistema eléctrico (Fig. 2). Esta conexión en paralelo asegura que la frecuencia, el voltaje y la velocidad del aerogenerador sean constantes. La potencia que el generador entrega a la red depende del par del motor y viene determinada por la fuerza del viento.

Posible cooperación del aerogenerador con la red con una conexión a través de un convertidor de frecuencia intermedia a una frecuencia variable de rotación del aerogenerador.

Cuando se utiliza un generador asíncrono, el aerogenerador también puede funcionar a velocidad variable, y el generador suministra electricidad de alta calidad a la red. Para la excitación, el generador asíncrono consume potencia reactiva de la red o de un banco de condensadores especial, y el el propio generador síncrono lo crea.

Arroz. 2… Operación paralela de una planta de energía eólica con un potente sistema de suministro de energía: VD — máquina de viento, R — caja de cambios, G — generador, V — rectificador, I — inversor, U — unidad de control, ES — sistema de energía

Características de las centrales eólicas de sistema (WPP):

1. Están ubicados en lugares con alto potencial eólico.

2.Tienen la capacidad de unidades de potencia: 1500-2000 kW y más para una base continental y 4000-5000 kW para una base marítima y costera.

3. Se utilizan generadores asíncronos con rotor de ardilla y síncronos (a menudo con excitación de imanes permanentes) con baja tensión del generador (0,50-0,69 kV).

4. La eficiencia baja de la estación — 30-40 %.

5. Falta de carga térmica.

6. Alta maniobrabilidad, pero total dependencia de las condiciones climáticas.

7. Rango de velocidades de viento operativas de 3,0-3,5 a 20-25 m/s. Cuando la velocidad del viento es inferior a 3,0-3,5 m/s y superior a 20-25 m/s, los aerogeneradores se desconectan de la red y se instalan en una posición no operativa, y cuando se restablece la velocidad del viento, los aerogeneradores se conectan a la red y se aceleran mediante un generador que funciona en modo motor.

8. Falta de elección de energía eléctrica a la tensión del generador (excepto para necesidades propias).

9. Transmisión de electricidad a consumidores en voltajes de 10, 35, 110, kV.

La energía eólica moderna en muchos países del mundo es parte de los sistemas energéticos, y en algunos países es uno de los principales componentes de las energías alternativas basadas en fuentes de energía renovables. Lea más sobre esto aquí: Desarrollo de la energía eólica en el mundo