El proceso de generación de energía eólica principalmente incluye los siguientes pasos
Los principios básicos de la energía eólica
La energía eólica se convierte en energía mecánica
La generación de energía eólica utiliza la energía cinética del viento para empujar las aspas de un aerogenerador y hacerlas girar. Cuando el viento pasa a través de las aspas de un aerogenerador, la forma especial y el ángulo de las aspas convierten la energía cinética del viento en la energía mecánica rotatoria de las aspas.
Por ejemplo, en el aerogenerador común de tres aspas, el diseño de las aspas es similar al de un ala de avión, cuando el viento pasa a través de las aspas, debido a las diferentes velocidades del flujo de aire en las superficies superior e inferior de las aspas, se genera sustentación y resistencia, y la fuerza de sustentación empuja las aspas a girar.
La energía mecánica se convierte en energía eléctrica
La rotación de las aspas se transmite al generador a través de un eje conectado al cubo. Un rotor dentro del generador corta las líneas de fuerza magnética en un campo magnético giratorio, creando una fuerza electromotriz inducida que convierte la energía mecánica en energía eléctrica.
Por ejemplo, en un generador síncrono, el rotor generalmente consiste en un imán permanente o un bobinado excitador que crea una fuerza electromotriz alterna en el bobinado estator cuando el rotor gira. A través del transformador, el voltaje de salida del generador se eleva al nivel de voltaje adecuado para la transmisión a la red, y luego la energía eléctrica se transmite a la red.
Composición del sistema eólico
Conjunto de aerogeneradores
Incluyendo rueda eólica (aspas, cubo y sistema de propulsor variable), eje, caja de cambios (algunos aerogeneradores de accionamiento directo no tienen caja de cambios), generador, sistema de guiñada, sistema de frenado y sistema de control.
El aerogenerador es un componente clave para capturar la energía eólica, y la forma y longitud de las aspas determinan la eficiencia de captura de energía eólica del aerogenerador. La caja de cambios se utiliza para convertir la velocidad baja del aerogenerador en la alta velocidad requerida por el generador. El sistema de guiñada permite que el aerogenerador se alinee con la dirección del viento en todo momento para maximizar la captura de energía eólica. El sistema de frenado se utiliza para detener la operación del aerogenerador en caso de emergencia. El sistema de control es responsable de monitorear y controlar los diversos componentes del aerogenerador para garantizar su operación segura y estable.
Pilón
Se utiliza para soportar los aerogeneradores para que puedan capturar más energía eólica a alturas suficientes. La altura de la torre generalmente se determina según los recursos eólicos locales y las condiciones topográficas.
Por ejemplo, en áreas planas y abiertas, las torres pueden ser relativamente altas para obtener velocidades de viento más fuertes; en áreas montañosas o con terreno complejo, la altura de la torre puede estar limitada.
Sistema de transmisión y distribución de energía
Incluyendo transformadores, equipos de conmutación, cables, etc., utilizados para elevar el voltaje de la electricidad emitida por el aerogenerador y entregarla a la red.
Los transformadores elevan el voltaje de salida más bajo del generador a un nivel de voltaje adecuado para la transmisión a la red, los equipos de conmutación se utilizan para controlar la transmisión y distribución de la energía eléctrica, y los cables son responsables de transferir la energía eléctrica desde el aerogenerador al transformador y a la red.
Una forma de utilizar la energía eólica como fuente de energía renovable
Integración en la red
El uso más común de la energía eólica es su incorporación en la red para proporcionar energía limpia y renovable al sistema de energía. Cuando la energía eléctrica emitida por el aerogenerador se eleva mediante el sistema de transmisión y transformación, se envía al cliente a través de la red.
La red eléctrica puede integrar y desplegar los recursos de generación de energía de diferentes regiones y tipos para satisfacer la demanda de los usuarios. Como una fuente de energía inestable, la energía eólica necesita combinarse con otros métodos de generación de energía estables (como la generación térmica, hidroeléctrica, etc.) para garantizar el funcionamiento estable de la red.
Por ejemplo, en áreas ricas en recursos eólicos, se pueden construir grandes parques eólicos para integrar la energía eólica en la red y proporcionar electricidad para la región circundante e incluso para todo el país.
Generación distribuida
Además de integrarse en grandes redes eléctricas, la energía eólica también se puede utilizar en sistemas de generación distribuida. La generación eólica distribuida generalmente se instala cerca de los usuarios, como fábricas, escuelas, comunidades, etc., para proporcionar a los usuarios un suministro de energía independiente o como fuente de respaldo.
El sistema de generación eólica distribuida puede reducir la pérdida de electricidad en el proceso de transmisión y mejorar la eficiencia del uso de la energía. Al mismo tiempo, puede aumentar la confiabilidad y estabilidad del sistema de energía y reducir la dependencia de una red centralizada.
Por ejemplo, algunas áreas remotas o islas pueden instalar pequeños aerogeneradores para proporcionar electricidad a los residentes locales y resolver el problema de falta de electricidad o insuficiencia de electricidad.
Integración de tecnología de almacenamiento de energía
Debido a la inestabilidad de la generación de energía eólica, para aprovechar mejor los recursos eólicos, la generación de energía eólica se puede combinar con la tecnología de almacenamiento de energía. El sistema de almacenamiento de energía puede almacenar energía eléctrica excedente cuando la producción eólica es alta, y liberar energía eléctrica cuando la producción eólica es baja o nula para satisfacer las necesidades de electricidad de los usuarios.
Las tecnologías de almacenamiento de energía comunes incluyen almacenamiento de energía en baterías, almacenamiento de bombeo, almacenamiento de energía de aire comprimido, etc. Por ejemplo, los sistemas de almacenamiento de energía en baterías pueden responder rápidamente a los cambios en la generación de energía eólica, almacenando y liberando energía eléctrica; las centrales de bombeo pueden usar la electricidad excedente de la energía eólica para bombear agua a gran altura y almacenarla, liberándola para generar electricidad cuando sea necesario.
Sistema complementario de multienergía
La energía eólica se puede combinar con otras fuentes de energía renovable (como la solar, la hidráulica, etc.) y fuentes de energía tradicionales (como la generación de energía a gas natural, etc.) para formar un sistema complementario de multienergía para lograr un uso eficiente de la energía y un suministro estable.
El sistema complementario de multienergía puede aprovechar las ventajas de diversas fuentes de energía y compensar las deficiencias de las fuentes de energía individuales. Por ejemplo, la generación de energía solar y eólica tiene cierta complementariedad en el tiempo, la energía solar es suficiente durante el día, y el viento puede ser mayor por la noche, y se puede lograr un suministro de energía estable las 24 horas a través de una configuración y programación razonables. Al mismo tiempo, las fuentes de energía tradicionales se pueden utilizar como fuentes de respaldo para proporcionar apoyo energético cuando las fuentes de energía renovables son insuficientes.
