Proses penjanaan tenaga angin terutamanya merangkumi langkah-langkah berikut
Prinsip asas tenaga angin
Tenaga angin diubah menjadi tenaga mekanikal
Penjanaan tenaga angin menggunakan tenaga kinetik angin untuk mendorong bilah turbin angin berputar. Apabila angin bertiup melalui bilah turbin angin, bentuk khas dan sudut bilah tersebut mengubah tenaga kinetik angin menjadi tenaga mekanikal putaran bilah.
Sebagai contoh, turbin angin tiga bilah yang biasa, reka bentuk bilahnya serupa dengan sayap pesawat, apabila angin melalui bilah, disebabkan oleh kelajuan udara yang berbeza pada permukaan atas dan bawah bilah, ia akan menghasilkan daya angkat dan hambatan, dan daya angkat akan mendorong bilah berputar.
Tenaga mekanikal diubah menjadi tenaga elektrik
Putaran bilah ditransmisikan ke janaan melalui poros yang dilampirkan kepada hub. Rotor di dalam janaan memotong garis-garis kekuatan magnetik dalam medan magnet berputar, mencipta daya elektromotif yang dipindahkan yang menukar tenaga mekanikal menjadi tenaga elektrik.
Sebagai contoh, dalam janaan sinkron, rotor biasanya terdiri daripada magnet kekal atau lilitan pemagnet yang mencipta daya elektromotif AC dalam lilitan stator seiring dengan putaran rotor. Melalui transformer, voltan output janaan dinaikkan kepada tahap voltan yang sesuai untuk penghantaran grid, dan kemudian tenaga elektrik dihantar ke grid.
Komposisi sistem tenaga angin
Set turbin angin
Termasuk roda angin (bilah, hub roda, dan sistem propeler berubah-ubah), poros, kotak gear (sebahagian turbin angin penggerak langsung tidak mempunyai kotak gear), janaan, sistem yaw, sistem brek, dan sistem kawalan.
Turbin angin adalah komponen utama untuk menangkap tenaga angin, dan bentuk serta panjang bilah menentukan kecekapan penangkapan tenaga angin turbin. Kotak gear digunakan untuk menukar kelajuan rendah turbin angin kepada kelajuan tinggi yang diperlukan oleh janaan. Sistem yaw membolehkan turbin angin selalu berbaris dengan arah angin untuk memaksimumkan penangkapan tenaga angin. Sistem brek digunakan untuk menghentikan operasi turbin angin dalam kecemasan. Sistem kawalan bertanggungjawab untuk memantau dan mengawal komponen-komponen pelbagai turbin angin untuk memastikan operasinya selamat dan stabil.
Menara
Ia digunakan untuk menyokong turbin angin supaya dapat menangkap lebih banyak tenaga angin pada ketinggian yang mencukupi. Ketinggian menara biasanya ditentukan mengikut sumber angin tempatan dan keadaan topografi.
Sebagai contoh, di kawasan rata dan terbuka, menara boleh agak tinggi untuk kelajuan angin yang lebih kuat; Di kawasan pergunungan atau kawasan dengan topografi kompleks, ketinggian menara mungkin terhad.
Sistem penghantaran dan pembahagian tenaga
Termasuk transformer, switchgear, kabel, dll., digunakan untuk menaikkan voltan elektrik yang dikeluarkan oleh turbin angin dan menghantarkannya ke grid.
Transformer menaikkan output voltan rendah dari janaan kepada tahap voltan yang sesuai untuk penghantaran grid, switchgear digunakan untuk mengawal penghantaran dan pembahagian tenaga elektrik, dan kabel bertanggungjawab untuk mentransfer tenaga elektrik dari turbin angin ke transformer dan grid.
Cara menggunakan tenaga angin sebagai sumber tenaga boleh semula jadi
Penggabungan ke dalam grid
Penggunaan paling umum tenaga angin adalah penggabungannya ke dalam grid untuk menyediakan tenaga bersih, boleh semula jadi kepada sistem tenaga. Apabila tenaga elektrik yang dikeluarkan oleh turbin angin dinaikkan oleh sistem penghantaran dan transformasi, ia dihantar kepada pelanggan melalui grid.
Grid tenaga boleh mengintegrasikan dan mendeploi sumber-sumber penjanaan tenaga pelbagai wilayah dan jenis yang berbeza untuk memenuhi permintaan pengguna. Sebagai sumber tenaga yang tidak stabil, tenaga angin perlu dikombinasikan dengan kaedah-kaedah penjanaan tenaga yang stabil (seperti penjanaan tenaga termal, hidroelektrik, dll.) untuk memastikan operasi grid yang stabil.
Sebagai contoh, di kawasan yang kaya dengan sumber angin, ladang angin berskala besar boleh dibina untuk mengintegrasikan tenaga angin ke dalam grid untuk menyediakan tenaga kepada kawasan sekitar dan bahkan negara secara keseluruhan.
Penjanaan tersebar
Selain daripada penggabungan ke dalam grid tenaga besar, tenaga angin juga boleh digunakan dalam sistem penjanaan tersebar. Penjanaan tenaga angin tersebar biasanya dipasang berhampiran pengguna, seperti kilang, sekolah, komuniti, dll., untuk menyediakan bekalan tenaga bebas kepada pengguna atau sebagai sumber tenaga sandaran.
Sistem penjanaan tenaga angin tersebar boleh mengurangkan kerugian elektrik dalam proses penghantaran dan meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga. Pada masa yang sama, ia boleh meningkatkan kebolehpercayaan dan kestabilan sistem tenaga dan mengurangkan kebergantungan pada grid pusat.
Sebagai contoh, beberapa kawasan terpencil atau pulau boleh memasang turbin angin kecil untuk menyediakan tenaga elektrik kepada penduduk tempatan dan menyelesaikan masalah tiada tenaga atau kurang tenaga.
Penggabungan teknologi penyimpanan tenaga
Disebabkan ketidakstabilan penjanaan tenaga angin, untuk membuat penggunaan yang lebih baik sumber angin, penjanaan tenaga angin boleh dikombinasikan dengan teknologi penyimpanan tenaga. Sistem penyimpanan tenaga boleh menyimpan tenaga elektrik berlebihan apabila tenaga angin tinggi, dan mengeluarkan tenaga elektrik apabila tenaga angin rendah atau tiada tenaga angin untuk memenuhi keperluan tenaga pengguna.
Teknologi penyimpanan tenaga yang biasa termasuk penyimpanan tenaga bateri, penyimpanan air terjun, penyimpanan udara terkompres, dll. Sebagai contoh, sistem penyimpanan tenaga bateri boleh merespon dengan cepat kepada perubahan penjanaan tenaga angin, menyimpan dan mengeluarkan tenaga elektrik; Stesen penyimpanan air terjun boleh menggunakan tenaga elektrik berlebihan dari tenaga angin untuk memompa air ke atas dan menyimpannya, mengeluarkannya untuk menjana tenaga elektrik apabila diperlukan.
Sistem pelengkap multi-tenaga
Tenaga angin boleh dikombinasikan dengan sumber-sumber tenaga boleh semula jadi lain (seperti tenaga suria, tenaga hidro, dll.) dan sumber-sumber tenaga tradisional (seperti penjanaan tenaga gas alam, dll.) untuk membentuk sistem pelengkap multi-tenaga untuk mencapai penggunaan tenaga yang efisien dan bekalan yang stabil.
Sistem pelengkap multi-tenaga boleh memanfaatkan kelebihan pelbagai sumber tenaga dan mengimbangi kekurangan sumber tenaga tunggal. Sebagai contoh, penjanaan tenaga suria dan tenaga angin mempunyai tahap pelengkapan tertentu dari segi masa, tenaga suria mencukupi pada siang hari, dan angin mungkin lebih besar pada malam, dan bekalan tenaga stabil sepanjang masa boleh dicapai melalui konfigurasi dan penjadualan yang wajar. Pada masa yang sama, sumber-sumber tenaga tradisional boleh digunakan sebagai sumber tenaga sandaran untuk menyediakan sokongan tenaga apabila sumber-sumber tenaga boleh semula jadi tidak mencukupi.
