Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Větrná energie Konstrukce princip a provoz. Princip využití větru proudění plynu – se vzrůstající rychlostí klesá tlak těleso ve tvaru kruhové výseče.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Větrná energie Konstrukce princip a provoz. Princip využití větru proudění plynu – se vzrůstající rychlostí klesá tlak těleso ve tvaru kruhové výseče."— Transkript prezentace:

1 Větrná energie Konstrukce princip a provoz

2 Princip využití větru proudění plynu – se vzrůstající rychlostí klesá tlak těleso ve tvaru kruhové výseče v proudění plynu. Červená proudnice je kratší než modrá  plyn nad tělesem musí proudit vyšší rychlostí  tlak nad tělesem je nižší  vztlak rozdíl tlaků pod a nad tělesem vytváří vztlak

3 Princip využití větru na ploše v proudu vzduchu vzniká i odporová síla, která je menší, než síla vztlaková těleso ve tvaru vrtule, vztlaková síla ve vždy kolmá k směru proudění větru výsledná síla výrazně závisí na směru proudění větru  pro maximální využití musí být možnost regulace

4 Výkonová křivka P=f(v) Jaké jsou výkonové meze pro činnost ? Rychlost větru je asi a) v < 3 m/snepracuje b)3 < v < 11 m/sP ≈ v 3 c)11 < v < 22 m/sP = konst. d)v > 22 m/snepracuje Pozn. – hodnoty jsou orientační *s rozvojem technologie se postupně snižuje rozběhová rychlost (3 – 4 m/s) a zvyšuje maximální rychlost (20 – 25 m/s) *tvar výkonové křivky závisí na způsobu regulace vymezuje „pracovní“ rozsah větrné elektrárny

5 Výkonová křivka P = f(v) turbína WWD-1, výkon 1MW, průměr 56 m v min = 4 m/sv n = 13 m/sv max = 25 m/s P max = 1014 kW

6 Výkonová křivka P = f(v) Enercon E-40, 600 kW (Jindřichovice pod Smrkem) C p -koeficient výkonu

7 Metody regulace výkonu Jakým způsobem lze regulovat výkon v závislosti na větru rychlosti ? 1.Regulace Stall – regulace odtržením proudu vzduchu od listu rotoru * listy rotoru jsou připevněny pevně, bez možnosti natáčení. *konstrukce listů je taková, že za silného větru se za listem vytvářejí turbulence, čímž se sníží síla pohánějící rotor. Vlastnosti regulace: *turbíny jsou mnohem jednodušší  jednoduchá údržba a provoz *při vyšší rychlosti větru kolísání výkonu *problémy s rozběhem – pomocný motor *vyšší vibrace a hluk *starší elektrárny, menší výkony

8 Metody regulace výkonu 2.Regulace Pitch – regulace natáčením listů * elektronický regulátor průběžně měří výkon *podle velikosti výkonu natáčí lopatky listů do optimální polohy  musí být možnost podélného natáčení listů Vlastnosti regulace: *složitější konstrukce  náročnější na údržbu *při menší rychlosti větru lze dosáhnout maximálního možného výkonu *při velké rychlosti větru zabrání poškození a jsou i nižší nároky na brzdu *novější elektrárny, menší výkony

9 Metody regulace Regulace Pitch Regulace Stall Určete regulace

10 Metody regulace výkonu 3.Aktivní regulace Stall – regulace natáčením listů s využitím odtržení proudu vzduchu při vyšších rychlostech * elektronický regulátor průběžně měří výkon *do jmenovitého výkonu se natáčí lopatky listů do optimální polohy  musí být možnost podélného natáčení listů *při následném zvýšení rychlosti větru se úhel nastavení zvýší a využívá se princip odtržení proudu (za listem vzniká turbulentní proudění) Vlastnosti regulace: *lze provozovat při vyšších rychlostech větru a regulace je přesnější než u pasivní regulace Stall *použití u velkých výkonů

11 Regulace výkonu Jestliže by elektrárny pracovaly při konstantních otáčkách (není možnost nastavení optimálních otáček), maximální výkon by byl pouze při jedné rychlosti větru V daném případě je maximální výkon nastaven při rychlosti větru 8 m/s. Princip elektráren pro velmi malé výkony

12 Technické řešení 1.Věž *musí odolávat značnému mechanickému namáhání (nápor větru, osazená gondola, extrémní klimatické podmínky). *konstrukceocelový tubus (v Evropě nejčastější) příhradový stožár (Karibik, Afrika, …) betonový sloup (pouze pro malé výkony) Pozice vrtule podle směru větru: a) vrtule před věží b) vrtule za věží možnost pasivního natáčení gondoly podle směru větru  turbulence za věží

13 Technické řešení 2.Vrtule *lze různý počet vrtulí, nejčastěji 3 vrtule *materiál - sklolaminát, uhlíková vlákna, epoxidové pryskyřice *konec vrtule je prohnutý – snížení ztrát *podle regulace mohou být vrtule natáčecí (servomotor, hydraulika) Vznik vztlakové síly (zjednodušeno)

14 Enercon – vliv délky lopatky na výkon VE

15 Technické řešení 3.Gondola *je umístěna na stožáru *obsahuje generátor, převodovku, brzda, mechanismus k natáčení gondoly (podle typu působením větru nebo pomocný pohon), tlumiče, hlavní hřídel, mechanismus k natáčení listů, řídící jednotky, … (nemusí mít všechny uvedené části).

16 Video

17 4 generátor 7 převodovka 17kotoučová brzda 18natáčení gondoly 9natáčení vrtule Popište gondolu

18 gondola 1.ložisko 2.převodovka 3.generátor 4.natočení listů vrtule prohlídka větrné elny Enercon – bez převodovky Vestas – s převodovkou

19 Převodovka

20 Systémy výroby elektrické energie 1.Asynchronní generátor (Dánský princip) *jmenovité otáčky vrtule jsou okolo 40 (1/min) * princip regulace Stall, novější Pitch *mezi turbínou a vrtulí převodovka *asynchronní generátory bývají dvourychlostní s přepínáním počtu pólů podle rychlosti větru. *používají se i 2 generátory *nutná kompenzace *výkon kolísá podle rychlosti větru *malý regulační rozsah otáček *jednoduché připojení na síť AG síť

21 Systémy výroby elektrické energie síť AGAG měnič 2.Asynchronní generátor s kroužkovou kotvou a s měničem *rotor je napájen přes nepřímý frekvenční měnič v závislosti na otáčkách rotoru  konstantní skluz  konstantní (maximální) výkon (podsynchronní kaskáda) *princip regulace – Pitch nebo aktivní Stall *nutná kompenzace * výhody v porovnání se synchronním generátorem -nižší cena -přes měnič jde jen (20-40)% proudu  nižší cena *úspěšně používáno od konce 90. let do dnes (Vestas)

22 Asynchronní generátor s kroužkovou kotvou a s měničem *lze provozovat i při malých rychlostech větru *při dostatečné rychlosti větru lze vinutí rotoru spojit nakrátko

23 Systémy výroby elektrické energie 3.Synchronní generátor s měničem *vyšší účinnost *princip regulace – Pitch nebo aktivní Stall *nákladná a složitá řídící jednotka, fázování na síť *u malých výkonů buzení trvalými magnety (grid-off) *2 varianty - s převodovkou – vyšší otáčky generátoru  méně pólů, ale nutnost převodovky (ztráty, olej, teplo, cena, …) -bez převodovky – malé otáčky generátory (n < 100)  velký počet pólů  velké rozměry a hmotnost Největší výrobci s převodovkou Vestas, bez Enercon síť G měnič

24 Synchronní generátor s měničem a bez převodovky

25 Systémy výroby elektrické energie 3.Synchronní generátor s měničem *u systémů bez převodovky se používá multipólový synchronní generátor – podle rychlosti větru se zapojují jednotlivé pólové dvojice (s rostoucí rychlostí větru se zvyšuje počet pólů)

26 Systémy výroby elektrické energie 4.Synchronní generátor s převodovkou, variátorem a SG. *převodovka SPG udržuje konstantní otáčky i při různé rychlosti větru *generátor je připojen přímo na síť (bez měniče) *nejvyšší účinnost *výstupní napětí generátoru 6,3 kV *maximální výkony –jednotky MW. * český výrobce Wikov

27 Systémy výroby elektrické energie Převodovka

28 Používání jednotlivých principů

29 Materiály Gymnasium Műnchen-učební texty Encyklopedie- Wikipedie Windenergie- -materiály výrobců VTE W.E.B. větrná energie- ČSVE-webové stránky Petr Mastný-Obnovitelné zdroje energie


Stáhnout ppt "Větrná energie Konstrukce princip a provoz. Princip využití větru proudění plynu – se vzrůstající rychlostí klesá tlak těleso ve tvaru kruhové výseče."

Podobné prezentace


Reklamy Google