přeskočit na hlavní obsah

Větrné turbíny v 21. století

/up/images/featured/images/veterne_turbiny_21_stoleti_0.png

Po třiceti letech vývoje větrných turbín sloužících k přeměně energie z větru na energii elektrickou, která je dodávána do rozvodné sítě, dosahuje toto „moderní odvětví“ velkého rozmachu.

Velké stroje (obvykle se nyní jedná o výkony 1 - 5 MW s rotorem o průměru 70 - 120 m) se používají k připojení do soustavy rozvodné sítě. Menší stroje pak mohou pracovat i jako autonomní (ostrovní) zdroje.

Technologie přeměny energie větru se stala moderním, pokročilým a velice důmyslným podnikem uvědomujícím si ekonomických výhod a přispívajícím ke zlepšení životního prostředí. Propracované technologie a zkušenosti výrobců se postupem vývoje soustředily především na výrobu turbín s vodorovnou osou rotace a převážně se třemi listy rotoru, které mají svoji výhodu v menším namáhání stroje od gyroskopického momentu.

Technická vyspělost jednotlivých výrobců větrných turbín se odráží na poslední generaci vývoje turbín. V tab. 1 jsou uvedeni hlavní výrobci větrných turbín, systém konstrukce a připojení stroje k síti a výkonové řady (i starší generace dříve vyráběné).

V podstatě se jedná o tři základní systémy, které jsou různě kombinovány a doplňovány. 1. Nejstarší systém s konstantními otáčkami, převodovkou a indukčním asynchronním generátorem doplněným kapacitní kompenzací. Jedná se o první, dnes již zastaralé systémy větrných turbín, které se v současné době demontují a nahrazují se turbínami nové generace. Výhodou této koncepce byla výroba levnějšího stroje.

Tab 1: Větrné turbíny vyráběné 1990 - 2002

Výrobce

Systém a konstrukce

Výkonová řada

Bonus (Denmark)

DeWind (UK/Germany)

Enercon (Germany)

GE Wind Energy (US/Germany) Lagerwey (Netherlands)

Jeumont Industrie (France)

MADE (Spain)

NEG Micon (Denmark)

Nordex (Germany)

REpower Systems (Germany)

Vestas (Denmark)

CT/CS, CT/AS

VTDI

VTDD

CT/CS, VTDI

VT/AGP, VTDD

VTDD

CT/CS , VTSGP

CT/CS , CT/AGP, VTDI

CT/CS, VTDI

CT/CS, CT/AGP, VTDI

SVT/OSP, VTDI

600 kW, 1 - 2,3 MW

600 kW - 2 MW

300 kW - 4,5 MW

600 kW, 0,9 - 3,6 MW

250 kW, 0,75 - 2 MW

750 kW - 1,5 MW

660 kW - 1,3 MW, 2 MW

600 kW - 1,5 MW, 1,5 - 2 MW, 1,5 - 2,5 MW

600 kW - 1,3 MW, 1,5 - 2,5 MW

600 - 750 kW, 1050 kW, 1,5 - 2 MW

660 kW - 2,75 MW, 0,85 - 3 MW

Vysvětlivky:
CT/CS - konstantní otáčky rotoru, clasic stall (pevné nastavení úhlu listů)
CT/AS - konstantní otáčky rotoru, active stall (neg. proměnlivé nastavení úhlu listů 3 - 5 st.)
VTDI - proměnlivé otáčky (+ pitch), napájený indukční generátor s vinutím rotoru i statoru (doubly fed)
VTDD - proměnlivé otáčky rotoru, synchronní generátor bez převodovky (direct drive)
VTSGP - proměnlivé otáčky rotoru (+ pitch) kombinováno s pomaloběžným synchr. generátorem
VT/AGP - proměnlivé ot. rotoru (+ pitch), kombinováno s asynchr. generátorem - 100 % napájeno přes konvertor
CT/AGP - konstantní otáčky rotoru, (+ pitch control) ve spojení s asynchronním generátorem
SVT/OSP - proměnlivé otáčky - max. 10 % nad nominální otáčky, pitch control (OptiSlip)

Nevýhodou je robustnost zařízení a vznik jalového proudu, který je typický pro asynchronní indukční generátory a rozhození sítě již při drobném výkyvu otáček rotoru tzv. „flicker“. Konstrukce je schematicky znázorněna v tabulce 2, A. 2. Systém proměnlivých otáček rotoru s převodovkou a synchronního generátoru s dvojím vinutím (je myšleno vinutí rotoru a statoru generátoru označovaného jako „doubly fed induction generator“) je znázorněno v tab. 2, B Jedná se o progresivnější konstrukci větrných turbín , kde rotor generátoru je napájen přes konvertor (frekvenční měnič) v závislosti na otáčkách rotoru. Výstupní napětí takto řízeného generátoru dodává do sítě již kvalitní napětí i proud.

Výhodou těchto konstrukcí je při aktivním natáčení rotorových listů, větší využití energie větru, vlivem lepšího využití aerodynamických vlastnosti rotorových listů. 3. Systém proměnlivých otáček rotoru v kombinaci přímého  pohonu  synchronního  generátoru (VTDD - variable speed direct drive) připojeného k síti přes konvertor - frekvenční měnič je znázorněn v tab. 2, C. Jedná se o nejlépe propracovanou technologii. Elektronický konvertor AC-DC-AC zaručuje vysoce kvalitní vstup elektrické energie do sítě. Vygenerovaná energie z těchto turbín dosahuje 100 % z nominálního výkonu turbíny. Nevýhodou je mohutnost generátoru.

Trend výroby větrných turbín se pohybuje ve dvou kategoriích. Kategorie systému B s použitou převodovkou a proměnlivými otáčkami rotoru s výkony nad 1,5 MW určené především pro farmy „offshore“.

Druhou kategorií jsou systémy C doposud výhradně doménou tří vyspělých firem z nichž nejdominantnější a zatím na vrcholu technických možností je Enercon se seriově vyráběnými turbínami o výkonu 4,5 MW a testy generátorů pro větrné turbíny s výkonem okolo 7 MW.

Současný celosvětový instalovaný výkon činí přibližně 33 000 MW a počítá se s vysokým tempem nárůstu asi 30 % ročně, což je globálně na výrobním trhu přibližně 10 bilionů EUR.

Miroslav Gežo

Seriál: Větrná energie, článek z roku 2003

zdroj: Alternativní energie

Líbil se vám článek?

ano: 180     ne: 175

Doporuč


 

Poslat známému


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Ochrana údajů –  Podmínky při poskytování služeb