556 2

15. NOWE ŹRÓDŁA I TECHNOLOGIE WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Rozróżnia się następujące typy turbin wiatrowych:

- wolnobieżne X < 1,5, z wirnikami o wielu łopatach (12--40), odznaczające się dużym momentem rozruchowym (rys. 15.14);

- średniobieżne 1,5 < X ^ 3,5, z wirnikami o 4 — 7 łopatach;

- szybkobieżne (śmigłowe) X > 5,0 z wirnikami z trzema, dwoma lub jedną łopatą o profilu śmigła lotniczego, odznaczające się największą sprawnością aerodynamiczną, ale małym momentem rozruchowym (rys. 15.14).

Maszyny elektryczne stosowane w elektrowniach wiatrowych wymagają dużych prędkości obrotowych turbin wiatrowych. Jednak prędkość obrotowa turbiny wiatrowej jest ograniczona wartością siły odśrodkowej. Dopuszczalna prędkość obwodowa końców łopat zależy od konstrukcji śmigła turbiny wiatrowej i nie przekracza 60 — 80 m/s.

Tablica 15.2. Podstawowe parametry turbin wiatrowych (wartości orientacyjne)

Moc P, kW	0,12	0,6	3	5	6	10	25	80	160
Średnica wirnika D, m	1,2	2,55	3,7	5,1	6	7,2	10	15	22
Wysokość wieży lub instalacji piasty H, m	4 — 8		8-12-18				12-24		30

Moc P, MW	0,3	0,6	1	1,5	2,0	2,5	4,5	5,5	10
Średnica wirnika D, m	27	44	54	64	71	80	112	126	169*’
Wysokość wieży lub instalacji piasty H, m	40-60		Os O •1- O o						120
Wyznaczono ze wzoru (15.13) dla c = 11,5 m/s i C = 0,23 kg/m³, dla turbiny P = 10 MW w przyszłości.

Ograniczenie dopuszczalnej prędkości obwodowej wskazuje, że elektrownie wiatrowe dużej mocy, mające duże średnice wirników (tabl. 15.2), a zatem i małe prędkości obrotowe n, do 30 min^-1, wymagają stosowania przekładni mechanicznych o dużych przełożeniach bądź stosowania prądnic elektrycznych o dużej liczbie biegunów. Turbiny o mocy od kilku do kilkunastu kW mają prędkość obrotową 120 — 300 (375) min^-1.

Podczas pracy elektrowni wiatrowej występują dwa źródła hałasu: mechaniczny (powstający w przekładni i łożyskach) oraz aerodynamiczny pochodzący od obracającego się wirnika (łopat). Współczesne turbiny wiatrowe mają konstrukcję minimalizującą emisję hałasu. Natężenie hałasu rośnie wraz z piątą potęgą prędkości łopaty względem otaczającego powietrza.

556