Rozwojowi wykorzystania odnawialnych zasobów energii, w tym energii wiatru, nadano w UE znaczącą rangę, zarówno w deklaracjach politycznych, jak i, co najważniejsze, w realizowanych programach wykonawczych.
Rozwojowi wykorzystania odnawialnych zasobów energii, w tym energii wiatru, nadano w UE znaczącą rangę, zarówno w deklaracjach politycznych, jak i, co najważniejsze, w realizowanych programach wykonawczych.
W ostatnim czasie wzrosło zainteresowanie zarówno nowymi źródłami energii, jak i rozwojem nowych technologii, które przyczyniają się do zrównoważonego rozwoju energetycznego. Wśród technologii wykorzystujących zasoby odnawialne obserwuje się dynamiczny rozwój energetyki wiatrowej.
Budowa i moc elektrowni wiatrowych
Zasadnicze elementy elektrowni wiatrowych przedstawiono na rysunku 1 [3], [4], [5].
Rys. 1. Podstawowe elementy elektrowni wiatrowej: 1 – silnik wiatrowy, 2 – generator elektryczny, 3 – przekładnia mechaniczna, 4 – układ automatycznej regulacji i sterowania, 5 – urządzenia pomocnicze
Na rys. 2 przedstawiono bardziej szczegółowy schemat budowy elektrowni wiatrowej.
Silnik wiatrowy jest silnikiem przepływowym, przetwarzającym energię kinetyczną wiatru na pracę mechaniczną. Obecnie są stosowane prawie wyłącznie silniki, których oś zajmu¬je podczas pracy położenie równoległe do kierunku wiatru (jest pozioma, ewentualnie nachylona pod kątem 5÷10°). Silniki wiatrowe o osi pionowej nie znalazły szerszego zastosowania. Silnik wiatrowy o osi poziomej składa się z:
wirnika utworzonego z układu łopat zamocowanych promieniowo w piaście i osadzonego na poziomym (lub lekko pochylonym) wale,
wału ułożyskowanego w głowicy osadzonej obrotowo na wieży lub maszcie odpowiedniej wysokości,
urządzeń kierunkowych do samoczynnego nastawiania wirnika pod wiatr, tj. osią równolegle do kierunku wiatru,
urządzeń regulacyjnych i sterowniczych,
zespołu przeniesienia napędu.
Łopaty wirnika są osadzone na wale, mechanicznie połączonym z generatorem i jednocześnie napędzającym generator elektrowni wiatrowej. W celu dostosowania prędkości wirowania generatora do prędkości rotora napędzanego przez siłę wiatru stosuje się przekładnie mechaniczne.
Silnik wiatrowy jest charakteryzowany przez wartość wyróżnika szybkobieżności, wyrażającego się zależnością:
z = uz/v =(rz*w)/v
gdzie: uz – prędkość obwodowa końca łopat, v – prędkość wiatru, rz – odległość końca łopaty od osi obrotu wirnika, w – prędkość kątowa wirnika.
W zależności od wartości wyróżnika szybkobieżności silniki wiatrowe dzieli się na:
wolnobieżne, zwane także turbinami wiatrowymi, o wyróżniku szybkobieżności z ≤ 1,5. Mają one wirnik o wielu łopatach (12÷40) i odznaczają się dużym momentem rozruchowym;
średniobieżne, o wyróżniku szykobieżności: 1,5 < z ≤ 3,5 i 4 ÷ 7 łopatach;
szybkobieżne (śmigłowe) o z > 3,5, mające wirniki w kształcie śmigła lotniczego z trzema, dwiema lub jedną łopatą. Mają one największą sprawność aerodynamiczną, lecz niewielki moment rozruchowy. (…)
Prof. nzw. dr hab. inż. JÓZEF PASKA,
mgr inż. TOMASZ SURMA,
mgr inż. MARIUSZ SAŁEK
Instytut Elektroenergetyki Politechniki Warszawskiej
Zamów
prenumeratę
Więcej – czytaj w „Inżynierze budownictwa”, wrzesień 2006.
