Ветрогенератор

Ветрогенератор

Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и бытовые (для частного использования).Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в сети, в результате получается ветряная электростанция.Её основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) — полное отсутствие как сырья, так и отходов.Единственное важное требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра.Мощность современных ветрогенераторов достигает 7,5 МВт.

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока, в механическую энергию вращения ротора и преобразования этой энергии, в электрическую.

Типы ветрогенераторов

Существуют классификации ветрогенераторов по количеству лопастей, по материалам, из которых они выполнены, по оси вращения и по шагу винта.

Существуют два основных типа ветротурбин

• с вертикальной осью вращения ("карусельные" — роторные, в т.ч. ротор Савониуса — лопастные, ротор Дарье — ортогональные);
• с горизонтальной (крыльчатые).

Преимущества и недостатки разных типов ВЭУ

Широкое использование горизонтально-осевых ВЭУ обусловлено их высокой эффективностью.Даже самый посредственный лопастной ветряк легко достигает коэффициента использования энергии ветрового потока (КИЭВ) в 30 %.А самый тщательно отлаженый роторный, в лучшем случае, — 20 %.

Устройство

ВЭУ состоит из:

• ветротурбины, установленной на мачте с растяжками и раскручиваемой ротором либо лопастями;
• электрогенератора;

полученная электроэнергия поступает в:

• Контроллер заряда аккумуляторов, подключенный к

аккумуляторам (обычно необслуживаемые на 24 В)

• Инвертор (= 24 В -> ~ 220 В 50Гц), подключенный к электросети

Устройство ветрогенератора

Состоит из:

• Фундамент
• Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления
• Башня
• Лестница
• Поворотный механизм
• Гондола
• Электрический генератор
• Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)
• Тормозная система
• Трансмиссия
• Лопасти
• Система изменения угла атаки лопасти
• Обтекатель
• Система пожаротушения
• Телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора
• Система молниезащиты
• Привод питча

Проблемы эксплуатации промышленных ветрогенераторов

Промышленный ветрогенератор строится на подготовленной площадке за 7–10 дней.Получение разрешений регулирующих органов на строительство ветряной фермы может занимать год и более.Кроме того, для обоснования строительства ветроустановки или ветропарка необходимо проведение длительных (не менее года) исследований ветра в районе строительства.Эти мероприятия значительно увеличивают срок реализации ветроэнергетических проектов.

Для строительства необходимы дорога до строительной площадки, место для размещения узлов при монтаже, тяжёлая подъёмная техника с выносом стрелы более 50 метров, так как гондолы устанавливаются на высоте около 50 метров.

В ходе эксплуатации промышленных ветрогенераторов возникают различные проблемы:

• Неправильное устройство фундамента.Если фундамент башни неправильно рассчитан, или неправильно устроен дренаж фундамента, башня от сильного порыва ветра может упасть.
• Обледенение лопастей и других частей генератора.Обледенение способно увеличить массу лопастей и снизить эффективность работы ветрогенератора.Для эксплуатации в арктических областях части ветрогенератора должны быть изготовлены из специальных морозостойких материалов.Жидкости, используемые в генераторе, не должны замерзать. Может замёрзнуть оборудование, замеряющее скорость ветра. В этом случае эффективность ветрогенератора может серьёзно снизиться. Из-за обледенения приборы могут показывать низкую скорость ветра, и ротор останется неподвижным.

• Отключение/поломка тормозной системы.При этом лопасть набирает слишком большую скорость и, как следствие, лопается.
• Отключение.При резких колебаниях скорости ветра срабатывает электрическая защита аппаратов входящих в состав системы, что снижает эффективность системы в целом.Так же для больших ветростанций большая вероятность срабатывания защиты на отходящих ЛЭП.
• Нестабильность работы генератора.Из-за того что в большинстве промышленных ветрогенерирующих установках стоят асинхронные генераторы, стабильная работа их зависит от постоянства напряжения в ЛЭП.
• Пожары.Пожар может возникнуть из-за трения вращающихся частей внутри гондолы, утечки масла из гидравлических систем, обрыва кабелей и т. д.Пожары ветрогенераторов редки, но их трудно тушить из-за отдалённости ветряных электростанций и большой высоты, на которой происходит пожар.На современных ветрогенераторах устанавливаются системы пожаротушения.
• Удары молний.Удары молний могут привести к пожару.На современных ветрогенераторах устанавливаются молниеотводящие системы