3784500932

ENERGETYKA WIATROWA W POLSCE

Rys. 5. Wielkość turbozespołów wiatrowych w zależności od ich mocy znamionowej

Jednym z najczęściej stosowanych kryteriów podziału turbozespołów wiatrowych jest płaszczyzna obrotu osi wirnika Obecnie najczęściej są produkowane i eksploatowane turbozespoły o poziomej osi obrotu wirnika Posiadają one tradycyjny wirnik o najczęściej dwóch lub trzech łopatach, choć zdarzają się wirniki z większą liczbą łopat, lub tylko z jedną łopatą. Konstrukcje z trzema łopatami charakteryzują się wyższą wydajnością, natomiast jednołopatowe i dwułopatowe większą stabilnością oraz dłuższym okresem niezawodnej pracy łopat. Turbozespoły wiatrowe o pionowej osi obrotu nie znajdują szerszego zastosowania ze względu na mniejszą wydajność.

Turbozespoły wiatrowe można również podzielić stosując jako kryterium prędkość obrotową wirnika. W turbozespołach ze stałą prędkością obrotową wirnika największą efektywność osiąga się przy jednej optymalnej prędkości wiatru. Często stosowane są układy z dwustopniową regulacją prędkości uzyskiwaną przez zmianę liczby biegunów generatora Obecnie najczęściej stosowane są turbozespoły ze zmienną prędkością obrotową wirnika, która umożliwia płynną regulację mocy.

We wcześniej produkowanych turbozespołach wiatrowych stosowano generatory indukcyjne klatkowe. Ich wadą jest konieczność dostarczania mocy biernej, natomiast zaletą prosta konstrukcja i wysoka niezawodność. Następnie zaczęto stosować generatory indukcyjne z uzwojonym wirnikiem. Z czasem odkryto zalety generatorów synchronicznych, szczególnie predysponowanych do napędu bezpośredniego. Generatory synchroniczne są jednak bardziej narażone na wibracje i wymagają częstych zabiegów konserwacyjnych ze względu na uzwojenie wzbudzenia. W większości eksploatowanych obecnie turbozespołów pracują generatory indukcyjne, które pozwalają na tłumienie oscylacji elektromechanicznych i dzięki temu jakość produkowanej przez nie energii jest wyższa niż w przypadku generatorów synchronicznych, które mogą powodować kołysania elektromechaniczne.

W kontekście wpływu źródeł wiatrowych na parametry jakości energii elektrycznej bardzo ważne są układy regulacji mocy wyjściowej turbozespołów. Generalnie można mówić o regulacji aktywnej lub samoczynnej. Najczęściej stosuje się regulację przez zmianę kąta ustawienia łopat (ang. Pitch Regulation) i polegającą na wykorzystaniu charakterystyki aerodynamicznej łopat regulację mocy przez tzw. przeciąganie (ang. Stall Regulation). Bardziej zaawansowaną odmianą tej ostatniej regulacji jest regulacja przez tzw. aktywne przeciąganie (ang. Active Stall Regulation), w której oprócz wykorzystywania charakterystyki aerodynamicznej łopat istnieje możliwość zmiany kąta ich ustawienia w ograniczonym zakresie. Regulacja przez zmianę ustawienia gondoli (ang. Yaw Control) polega na automatycznej zmianie osi obrotu wirnika prostopadle w kierunku wiatru. Stosowana jest też regulacja przez zmianę rezystancji obciążenia (ang. Load Control) i regulacja polegająca na zmianie ustawienia tzw. lotek (ang. Aileron Control).

Na rysunku 6 przedstawiono najczęściej spotykane układy elektryczne turbozespołów wiatrowych. Układ turbozespołu o stałej prędkości obrotowej z rysunku 6a jest wyposażony w generator indukcyjny klatkowy pracujący bezpośrednio na sieć przez układ „miękkiego startu” ograniczający

ELEKTROENERGETYKA