Was ist der Prozess der Windenergieerzeugung?

Der Prozess der Windkraftproduktion umfasst hauptsächlich die folgenden Schritte

Die grundlegenden Prinzipien der Windkraft

Windenergie wird in mechanische Energie umgewandelt

Die Windkraftnutzung verwendet die kinetische Energie des Windes, um die Flügel eines Windturbinens zu drehen. Wenn der Wind durch die Flügel einer Windturbine weht, wandeln die spezielle Form und der Winkel der Flügel die kinetische Energie des Windes in die rotierende mechanische Energie der Flügel um.

Zum Beispiel, bei der gängigen Drei-Flügel-Windturbine ist das Design der Flügel ähnlich dem eines Flugzeugflügels. Wenn der Wind durch den Flügel weht, entsteht aufgrund der unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten an Ober- und Unterseite des Flügels ein Auftrieb und eine Widerstandskraft, wobei die Auftriebskraft den Flügel zum Drehen bringt.

Mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt

Die Rotation der Flügel wird über einen Wellenkopf, der am Hub befestigt ist, an den Generator übertragen. Ein Rotor im Generator schneidet die magnetischen Feldlinien in einem rotierenden Magnetfeld, was eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, die die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Zum Beispiel besteht der Rotor in einem Synchrongenerator normalerweise aus einem Permanentmagneten oder einer Erregerspule, die während der Rotation des Rotors eine Wechselstrom-Elektromotorkraft im Statorwinding erzeugt. Über den Transformator wird die Ausgangsspannung des Generators auf eine für das Netztransmissionsnetz geeignete Spannungsstufe erhöht, und die elektrische Energie wird dann ins Netz eingespeist.

Aufbau des Windkraftsystems

Windturbinesatz

Einschließlich Windrad (Flügel, Naben und variabler Propellersystem), Wellenkopf, Getriebe (einige direkte Antriebswindturbinen haben kein Getriebe), Generator, Gierkontrollsystem, Bremsystem und Steuerungssystem.

Die Windturbine ist ein Schlüsselkomponente zur Erfassung von Windenergie, und die Form und Länge der Flügel bestimmen die Effizienz der Windenergieerfassung der Windturbine. Das Getriebe wird verwendet, um die niedrige Geschwindigkeit der Windturbine in die hohe Geschwindigkeit umzuwandeln, die vom Generator erforderlich ist. Das Gierkontrollsystem ermöglicht es, die Windturbine stets in Richtung des Windes auszurichten, um die maximale Erfassung von Windenergie zu gewährleisten. Das Bremsystem wird verwendet, um den Betrieb der Windturbine in Notfällen zu stoppen. Das Steuerungssystem ist verantwortlich für die Überwachung und Steuerung der verschiedenen Komponenten der Windturbine, um deren sichere und stabile Funktion zu gewährleisten.

Pylon

Er wird verwendet, um Windturbinen zu stützen, damit sie mehr Windenergie in ausreichender Höhe erfassen können. Die Höhe des Turmes wird normalerweise nach lokalen Windressourcen und topografischen Bedingungen bestimmt.

Zum Beispiel können in flachen, offenen Gebieten Türme relativ hoch sein, um stärkere Windgeschwindigkeiten zu erreichen; in gebirgigen Gebieten oder Gebieten mit komplexem Gelände kann die Höhe des Turmes begrenzt sein.

Stromübertragungs- und -verteilungssystem

Einschließlich Transformatoren, Schaltanlagen, Kabel usw., die verwendet werden, um die Spannung des Stroms, der von der Windturbine emittiert wird, zu erhöhen und ihn ins Netz einzuspeisen.

Transformatoren heben die niedrigere Spannungsausgabe des Generators auf eine für die Netztransmission geeignete Spannungsstufe, Schaltanlagen werden verwendet, um die Übertragung und Verteilung der elektrischen Energie zu steuern, und Kabel sind dafür verantwortlich, die elektrische Energie von der Windturbine zum Transformator und ins Netz zu übertragen.

Eine Möglichkeit, Windkraft als erneuerbare Energiequelle zu nutzen

Integration ins Netz

Die häufigste Nutzung von Windkraft ist ihre Integration ins Netz, um saubere, erneuerbare Energie für das Stromsystem bereitzustellen. Wenn die elektrische Energie, die von der Windturbine emittiert wird, durch das Übertragungs- und Transformationsystem erhöht wird, wird sie über das Netz an den Kunden gesendet.

Das Stromnetz kann die Stromerzeugungsressourcen verschiedener Regionen und Arten integrieren und bereitstellen, um den Bedarf der Nutzer zu erfüllen. Als instabile Energiequelle muss die Windkraft mit anderen stabilen Stromerzeugungsarten (wie Kohlekraftwerken, Wasserkraftwerken usw.) kombiniert werden, um den stabilen Betrieb des Netzes sicherzustellen.

Zum Beispiel können in Gebieten mit reichhaltigen Windressourcen große Windparks errichtet werden, um Windkraft ins Netz zu integrieren und Strom für die umliegende Region und sogar für das ganze Land bereitzustellen.

Verteilte Erzeugung

Neben der Integration in große Stromnetze kann Windkraft auch in verteilten Erzeugungssystemen genutzt werden. Verteilte Windkraft wird normalerweise in der Nähe von Nutzern, wie Fabriken, Schulen, Gemeinden usw., installiert, um den Nutzern eine unabhängige Stromversorgung oder als Notstromquelle bereitzustellen.

Durch verteilte Windkraftgenerierungssysteme kann der Verlust von Elektrizität im Übertragungsprozess reduziert und die Effizienz der Energieverwendung verbessert werden. Gleichzeitig kann dies die Zuverlässigkeit und Stabilität des Stromsystems erhöhen und die Abhängigkeit von einem zentralisierten Netz verringern.

Zum Beispiel können in einigen abgelegenen Gebieten oder Inseln kleine Windturbinen installiert werden, um den lokalen Bewohnern Strom zu liefern und das Problem der Stromlosigkeit oder des Mangels an Strom zu lösen.

Integration von Energiespeichertechnologien

Wegen der Instabilität der Windkraftproduktion kann, um die Windressourcen besser zu nutzen, die Windkraftproduktion mit Energiespeichertechnologien kombiniert werden. Das Energiespeichersystem kann überschüssige elektrische Energie speichern, wenn die Windkraft hoch ist, und elektrische Energie freisetzen, wenn die Windkraft niedrig oder keine Windkraft vorhanden ist, um den Strombedarf der Nutzer zu decken.

Gängige Energiespeichertechnologien umfassen Batteriespeicher, Pumpspeicher, Druckluftspeicher usw. Zum Beispiel können Batteriespeichersysteme schnell auf Änderungen in der Windkraftproduktion reagieren, indem sie elektrische Energie speichern und freisetzen; Pumpspeicherkraftwerke können überschüssige Elektrizität aus Windkraft nutzen, um Wasser hochzupumpen und zu speichern, um es bei Bedarf wieder zur Stromerzeugung freizusetzen.

Multi-Energie-Komplementärsystem

Windkraft kann mit anderen erneuerbaren Energiequellen (wie Solar- und Wasserkraft) und traditionellen Energiequellen (wie Erdgasstromerzeugung) kombiniert werden, um ein multi-energy-komplementäres System zu bilden, um eine effiziente Nutzung von Energie und eine stabile Versorgung zu erreichen.

Das multi-energy-komplementäre System kann die Vorteile verschiedener Energiequellen optimal nutzen und die Mängel einzelner Energiequellen ausgleichen. Zum Beispiel haben Solar- und Windkraftproduktion eine gewisse zeitliche Komplementarität; tagsüber ist Sonnenenergie ausreichend, während nachts der Wind möglicherweise stärker ist, und durch eine angemessene Konfiguration und Planung kann eine stabile rundum-die-Uhr-Stromversorgung erreicht werden. Gleichzeitig können traditionelle Energiequellen als Reservesysteme dienen, um Stromunterstützung zu bieten, wenn erneuerbare Energiequellen nicht ausreichen.