567 2

15.3. ENERGETYKA WIATROWA

niezawodny - stosowany w elektrowniach wiatrowych z generatorem asynchronicznym mniejszej mocy (rys. 15.25).

W dużych turbinach wiatrowych stosowana jest regulacja przez tzw. aktywne przeciąganie (ang. activ stall control). Wykorzystuje się tu regulację kąta położenia łopat, jak na rysunku 15.19d. Gdy generator ulega przeciążeniu, wtedy mechanizm łopaty zwiększa jej kąt natarcia a", aby wprowadzić ją w stan coraz większego przeciągania (utyku) w celu wytrącania mocy wiatru, która mogłaby uszkodzić turbinę. Układ daje możliwość lepszej regulacji mocy niż przy regulacji pasywnej. Dalej, zmniejszając kąt ustawienia łopaty do cp" (rys. 15.19d), można doprowadzić do przyhamowania wirnika (hamowanie aerodynamiczne).

Oba układy regulacji z tzw. przeciąganiem wymagają stosowania silnych hamulców do unieruchomienia wirników, a po wyhamowaniu powstają duże przeciążenia łopat oraz wieży. Tak jak każdy układ o stałej prędkości obrotowej (rys. 15.19c i d) mają mniejszą efektywność wykorzystania energii wiatru - charakterystyka 2 na rysunku 15.20b. Rozruch turbiny odbywa się poprzez stopniowe zwiększenie kąta cp ze stanu cp'" (rys. 15.19d) i jest „naturalnie” prostszy niż rozruch układu turbiny z rysunku 15.19b.

W elektrowniach o zmiennej prędkości obrotowej w zakresie do znamionowej prędkości wiatru utrzymuje się kąt natarcia a = a_opt, kąt ustawienia łopat cp = const (rys. 15.20d), a po przekroczeniu tej prędkości moc wirnika jest utrzymywana na stałej wartości znamionowej przez zmniejszanie kąta a' (rys. 15.19b) wraz ze zwiększeniem prędkości wiatru. Ten sposób regulacji (ang. pitch control) może być również stosowany w całym zakresie prędkości wiatru. Dla prędkości wiatru powyżej dopuszczalnej (np. 25 m/s) następuje ustawienie łopat w „chorągiewkę” i zatrzymanie turbiny. Nie są potrzebne zbyt silne hamulce do unieruchomienia wirnika. Układ regulacji według tej metody jest skomplikowany.

Regulacja przez zmianę ustawienia elektrowni względem kierunku wiatru (ang. yaw control) polega na obrocie osi obrotu wirnika względem kierunku wiatru (rys. 15.19e). Może ona być realizowana w sposób aktywny lub pasywny. W elektrowniach większej mocy jest realizowana za pomocą pierścienia zębatego umieszczonego na szczycie wieży i koła zębatego osadzonego na wale silnika kierunkowego (sposób aktywny), czyli wykorzystywany jest do tej regulacji układ do naprowadzania elektrowni na wiatr. Jest to regulacja bardzo wolno reagująca na zmianę kierunku wiatru i rzadko stosowana. W przypadku elektrowni wiatrowej o małej mocy zmiana może odbywać się przy użyciu dodatkowego steru bocznego i układu sprężyn zwrotnych.

Regulacja przez zmianę obciążenia (ang. load control) polega na zmianie mocy elektrycznej pobieranej z generatora bądź przez zmianę rezystancji stanowiącej obciążenie generatora, bądź przez zmianę poślizgu generatora asynchronicznego.

Do zatrzymania turbiny służą dwa rodzaje hamulców:

-    aerodynamiczne działające na zasadzie zmiany kąta ustawienia łopat (rys.

15.19b i d);

-    mechaniczne - hydrauliczno-tarczowe.

567