Windkraftanlagen

Ein Windkraftwerk (WKW) ist ein Komplex miteinander verbundener Anlagen und Strukturen, der dazu dient, Windenergie in andere Energiearten (elektrisch, mechanisch, thermisch usw.) umzuwandeln.

Windkraftanlage als Hauptbestandteil einer Windkraftanlage besteht sie aus einer Windkraftanlage, einem System zur Übertragung von Windenergie an eine Last (Benutzer) und dem Benutzer der Windenergie selbst (jedes Gerät: elektrischer Maschinengenerator, Wasserpumpe, Heizung, usw.).

Eine Windkraftanlage ist ein Gerät zur Umwandlung der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie der Arbeitsbewegung der Windkraftanlage. Die Arbeitsbewegungen, die eine Windkraftanlage ausführt, können unterschiedlich sein. Bei bestehenden Windkraftanlagen wird heute als Arbeitsbewegung eine kreisförmige Drehbewegung genutzt. Gleichzeitig sind zahlreiche Vorschläge für den Einsatz anderer Formen der Arbeitsbewegung, beispielsweise der Pendelbewegung, bekannt (manchmal sogar umgesetzt).

Ein Rotorblattsystem (Windrad) einer Windkraftanlage kann unterschiedlich aufgebaut sein.Bei modernen Windkraftanlagen besteht das Flügelsystem aus massiven Flügeln mit einem Flügelprofil im Querschnitt (manchmal werden in diesem Fall auch die Begriffe „Blatt“ oder Propeller-Windkraftanlagen verwendet).

Bekannte, erfolgreich funktionierende Klingensysteme, bei denen rotierende Zylinder anstelle von Klingen verwendet werden (unter Verwendung des Magnus-Effekts). Es gibt Vorschläge, ein Rotorblattsystem zu schaffen, das auf verschiedenen Rotorblatttypen mit flexiblen Oberflächen (Segeln) basiert.

Daher ist das Blatt eine Komponente des Propellers, die ein Drehmoment erzeugt. Das Blattsystem einer Windkraftanlage mit kreisförmiger Drehbewegung kann eine horizontale oder vertikale Drehachse haben.

Bei der Berechnung und Auslegung einer bestimmten Windkraftanlage müssen neben den Windbedingungen ihres Betriebs auch die Eigenschaften der Windkraftanlage, des Teakholzes und der gesamten Windkraftanlage berücksichtigt werden. Dabei werden Windkraftanlagen nach folgenden Kriterien klassifiziert:

• Art der erzeugten Energie,

• Leistungspegel,

• Termin

• Anwendungsbereiche,

• das Vorzeichen für den Betrieb der Windkraftanlage mit konstanter oder variabler Drehzahl,

• Managementmethoden,

• Art des Übertragungssystems.

Abhängig von der Art der erzeugten Energie werden alle Windkraftanlagen in Windenergie und Windenergie unterteilt. Elektrische Windkraftanlagen wiederum werden in eingebettete Anlagen unterteilt, die Gleich- oder Wechselstrom erzeugen. Mechanische Windkraftanlagen werden zum Antrieb laufender Maschinen eingesetzt.

Je nach Verwendungszweck werden elektrische Gleichstrom-Windkraftanlagen in windgarantierte, benutzergarantierte Stromversorgung und nicht garantierte Stromversorgung unterteilt.Elektrische Windkraftanlagen mit Wechselstrom werden in autonome, hybride, parallel zu einem Stromnetz vergleichbarer Leistung (z. B. mit einem Dieselkraftwerk) betriebene Netze, die parallel zu einem leistungsstarken Stromnetz arbeiten, unterteilt.

Die Einteilung der Windenergieanlagen nach Einsatzgebieten richtet sich nach ihrem Verwendungszweck.

Bei der Berechnung und Auslegung einer Windkraftanlage und der Auswahl ihrer Nennparameter müssen die Art der Last (elektrischer Generator, Wasserpumpe usw.), die Art des Windkraftübertragungssystems zum Nutzer und die Art der Elektrizität berücksichtigt werden Erzeugungs- und Speichersystem.

Ein Windenergieübertragungssystem ist ein definierter Satz verschiedener Geräte zur Übertragung von Leistung von der Welle des Windrads auf die Welle der entsprechenden Windkraftanlage (Benutzer) mit oder ohne Erhöhung der Drehzahl der Maschine. In der modernen Windenergie wird am häufigsten die mechanische Methode der Energieübertragung eingesetzt.

Das Stromerzeugungssystem besteht aus einem Generator elektrischer Maschinen und einer Reihe von Geräten (Steuergeräte, Leistungselektronik, Batterie usw.), um eine Verbindung zu einem Benutzer mit Standardstromparametern herzustellen.

Es werden Windkraftanlagen mit Leistungen von wenigen Watt bis zu Tausenden Kilowatt hergestellt und betrieben. Es gibt vier Gruppen: sehr niedrige Leistung – weniger als 5 kW, niedrige Leistung – von 5 bis 99 kW, mittlere Leistung – von 100 bis 1000 kW, hohe Leistung – über 1 MW. Windkraftanlagen jeder Gruppe unterscheiden sich hauptsächlich in Design, Fundamenttyp, Windkraftanlage-Installationsmethode, Steuerungssystem, Windenergieübertragungssystem, Installationsmethode und Wartungsmethode.

Die vorherrschende Verteilung von Windkraftanlagen mit horizontaler Achse wurde erreicht.

In Abb. 1 zeigt den Bau eines Windparks und eine Gesamtansicht des Windparks.

Reis. 1. Der Aufbau der Windkraftanlage: 1 – Windturbine (Windrad), 2 – Windturbine, 3 – Generator, 4 – Getriebe, 5 – Drehteller, 6 – Messgerät, 7 – Windturbinenmast enthält eine Windturbine und einen elektrischen Generator, der direkt oder über ein Getriebe mit der Welle der Windkraftanlage verbunden ist.

Eine Windkraftanlage besteht aus einer Windkraftanlage und einem elektrischen Generator, der direkt oder über ein Getriebe mit der Welle der Windkraftanlage verbunden ist.

Ein Windpark (WPP) besteht aus mehreren parallel arbeitenden Windkraftanlagen, die den erzeugten Strom in das Stromnetz einspeisen.

Das Messgerät gibt ein Signal zum Drehen des Windes, wenn sich die Richtung oder Stärke des Windes ändert, und passt außerdem den Drehwinkel der Rotorblätter je nach Windstärke an.

Es gibt Windkraftanlagen für 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Die Windkraftanlage für 500 kW hat: einen Mast mit einer Höhe von 40-110 m, eine Windkraft mit einer Masse von 15-30 Tonnen, eine Rotationsfrequenz n = 20-200 U/min, die Drehzahl des Generatorrotors beträgt 750- 1500 U/min (Antrieb mit Getriebe) oder 20-200 U/min (Direktantrieb).

Als Generatoren in Windkraftanlagen werden häufig asynchrone Eichhörnchengeneratoren eingesetzt, die sich von synchronen durch höhere Zuverlässigkeit, einfache Konstruktion und geringeres Gewicht unterscheiden, was zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Windkraftanlage notwendig ist.

Windkraftanlagen können autonom oder parallel zum Stromnetz betrieben werden.Während des autonomen Betriebs wird die Drehzahl der HP-Windkraftanlage nicht innerhalb von ± 50 % reguliert oder gehalten, daher sind die Frequenz und die Spannung der Generatorklemmen nicht konstant, d. h. die erzeugte elektrische Energie ist von schlechter Qualität und die Benutzer An solche Windkraftanlagen werden häufig keine hohen Qualitätsanforderungen gestellt (hauptsächlich Heizgeräte). Um qualitativ hochwertige Energie zu gewinnen, werden Stabilisatoren bestehend aus Gleichrichter, Wechselrichter und Batterie eingesetzt.

Leistungsstarke Windkraftanlagen arbeiten parallel zum Stromnetz (Abb. 2). Diese Parallelschaltung sorgt dafür, dass Frequenz, Spannung und Drehzahl der Windkraftanlage konstant sind. Die Leistung, die der Generator an das Netz abgibt, hängt vom Drehmoment des Motors ab und wird durch die Windstärke bestimmt.

Mögliche Zusammenarbeit der Windkraftanlage mit dem Netz bei Anbindung über einen Zwischenfrequenzumrichter bei variabler Drehfrequenz der Windkraftanlage.

Bei Verwendung eines Asynchrongenerators kann die Windkraftanlage auch mit variabler Drehzahl betrieben werden und der Generator liefert hochwertigen Strom ins Netz. Zur Erregung bezieht der Asynchrongenerator Blindleistung aus dem Netz oder aus einer speziellen Kondensatorbatterie und die Der Synchrongenerator selbst erzeugt es.

Reis. 2… Parallelbetrieb einer Windkraftanlage mit einem leistungsstarken Stromversorgungssystem: VD – Windmaschine, R – Getriebe, G – Generator, V – Gleichrichter, I – Wechselrichter, U – Steuereinheit, ES – Stromversorgungssystem

Eigenschaften von System-Windkraftanlagen (WKW):

1. Sie befinden sich an Orten mit hohem Windpotenzial.

2.Sie verfügen über die Kapazität der Kraftwerke: 1500–2000 kW und mehr für eine kontinentale Basis und 4000–5000 kW für eine See- und Küstenbasis.

3. Es werden Asynchrongeneratoren mit Kurzschlussläufer und Synchrongeneratoren (häufig mit Permanentmagneterregung) mit niedriger Generatorspannung (0,50–0,69 kV) eingesetzt.

4. Geringe Effizienz der Station – 30-40 %.

5. Mangelnde Wärmebelastung.

6. Hohe Manövrierfähigkeit, aber volle Abhängigkeit von den Wetterbedingungen.

7. Bereich der Betriebswindgeschwindigkeiten von 3,0–3,5 bis 20–25 m/s. Wenn die Windgeschwindigkeit weniger als 3,0–3,5 m/s und mehr als 20–25 m/s beträgt, werden die Windkraftanlagen vom Netz getrennt und in einer Ruheposition installiert, und wenn die Windgeschwindigkeit wiederhergestellt ist, werden die Windkraftanlagen ausgeschaltet werden ans Netz angeschlossen und über einen im Motorbetrieb arbeitenden Generator beschleunigt.

8. Mangelnde Auswahl an elektrischer Energie bei Generatorspannung (außer für den Eigenbedarf).

9. Übertragung von Strom an Verbraucher mit Spannungen von 10, 35, 110 kV.

Moderne Windenergie ist in vielen Ländern der Welt Teil der Energiesysteme und in einigen Ländern einer der Hauptbestandteile alternativer Energien auf Basis erneuerbarer Energiequellen. Lesen Sie hier mehr darüber: Entwicklung der Windenergie in der Welt