O processo de geração de energia eólica inclui principalmente as seguintes etapas
Os princípios básicos da energia eólica
A energia eólica é convertida em energia mecânica
A geração de energia eólica utiliza a energia cinética do vento para impulsionar as pás de um aerogerador a girar. Quando o vento passa pelas pás de um aerogerador, a forma especial e o ângulo das pás convertem a energia cinética do vento na energia mecânica rotativa das pás.
Por exemplo, o aerogerador com três pás comum, o design da pá é semelhante ao de uma asa de aeronave, quando o vento passa pela pá, devido às diferentes velocidades do fluxo de ar nas superfícies superior e inferior da pá, gerará sustentação e resistência, e a força de sustentação empurrará a pá para girar.
A energia mecânica é convertida em energia elétrica
A rotação das pás é transmitida ao gerador através de um eixo acoplado ao cubo. Um rotor dentro do gerador corta as linhas de força magnética em um campo magnético rotativo, criando uma força eletromotriz induzida que converte a energia mecânica em energia elétrica.
Por exemplo, em um gerador síncrono, o rotor geralmente consiste em um ímã permanente ou uma bobina excitadora que cria uma força eletromotriz alternada na bobina do estator à medida que o rotor gira. Através do transformador, a tensão de saída do gerador é elevada para o nível de tensão adequado para a transmissão na rede, e então a energia elétrica é transmitida para a rede.
Composição do sistema eólico
Conjunto de aerogerador
Incluindo a roda de vento (pás, cubo e sistema de propulsor variável), eixo, redutor (alguns aerogeradores de acionamento direto não têm redutor), gerador, sistema de guinada, sistema de frenagem e sistema de controle.
O aerogerador é um componente-chave para capturar a energia eólica, e a forma e o comprimento da pá determinam a eficiência de captação de energia eólica do aerogerador. O redutor é usado para converter a baixa velocidade do aerogerador na alta velocidade necessária para o gerador. O sistema de guinada permite que o aerogerador seja alinhado com a direção do vento o tempo todo para maximizar a captação de energia eólica. O sistema de frenagem é usado para parar a operação do aerogerador em caso de emergência. O sistema de controle é responsável por monitorar e controlar os diversos componentes do aerogerador para garantir sua operação segura e estável.
Torre
É usada para suportar os aerogeradores para que eles possam capturar mais energia eólica em alturas suficientes. A altura da torre é geralmente determinada de acordo com os recursos eólicos locais e as condições topográficas.
Por exemplo, em áreas planas e abertas, as torres podem ser relativamente altas para velocidades de vento mais fortes; em áreas montanhosas ou com terreno complexo, a altura da torre pode ser limitada.
Sistema de transmissão e distribuição de energia
Incluindo transformadores, equipamentos de comutação, cabos, etc., usados para elevar a tensão da eletricidade emitida pelo aerogerador e entregá-la à rede.
Transformadores elevam a tensão de saída mais baixa do gerador para um nível de tensão adequado para a transmissão na rede, equipamentos de comutação são usados para controlar a transmissão e distribuição de energia elétrica, e cabos são responsáveis por transferir a energia elétrica do aerogerador ao transformador e à rede.
Uma maneira de usar a energia eólica como fonte de energia renovável
Integração na rede
O uso mais comum da energia eólica é sua incorporação na rede para fornecer energia limpa e renovável ao sistema de energia. Quando a energia elétrica emitida pelo aerogerador é elevada pelo sistema de transmissão e transformação, ela é enviada ao cliente através da rede.
A rede elétrica pode integrar e distribuir os recursos de geração de energia de diferentes regiões e tipos para atender à demanda dos usuários. Como uma fonte de energia instável, a energia eólica precisa ser combinada com outros métodos de geração de energia estáveis (como a geração térmica, hidrelétrica, etc.) para garantir a operação estável da rede.
Por exemplo, em áreas ricas em recursos eólicos, grandes parques eólicos podem ser construídos para integrar a energia eólica na rede, fornecendo eletricidade para a região circundante e até mesmo para todo o país.
Geração distribuída
Além de ser integrada em grandes redes de energia, a energia eólica também pode ser usada em sistemas de geração distribuída. A geração eólica distribuída geralmente é instalada perto dos usuários, como fábricas, escolas, comunidades, etc., para fornecer aos usuários um suprimento de energia independente ou como fonte de energia de backup.
O sistema de geração eólica distribuída pode reduzir as perdas de eletricidade no processo de transmissão e melhorar a eficiência da utilização de energia. Ao mesmo tempo, pode aumentar a confiabilidade e estabilidade do sistema de energia e reduzir a dependência de uma rede centralizada.
Por exemplo, algumas áreas remotas ou ilhas podem instalar pequenos aerogeradores para fornecer eletricidade aos residentes locais e resolver o problema de falta ou escassez de eletricidade.
Integração de tecnologia de armazenamento de energia
Devido à instabilidade da geração de energia eólica, para fazer melhor uso dos recursos eólicos, a geração de energia eólica pode ser combinada com tecnologia de armazenamento de energia. O sistema de armazenamento de energia pode armazenar energia elétrica excedente quando a geração eólica é alta e liberar energia elétrica quando a geração eólica é baixa ou inexistente para atender às necessidades de energia dos usuários.
Tecnologias comuns de armazenamento de energia incluem armazenamento de energia em baterias, armazenamento de energia por bombeamento, armazenamento de energia por compressão de ar, etc. Por exemplo, sistemas de armazenamento de energia em baterias podem responder rapidamente às mudanças na geração de energia eólica, armazenando e liberando energia elétrica; centrais de armazenamento por bombeamento podem usar a energia elétrica excedente da geração eólica para bombear água para cima e armazená-la, liberando-a para gerar eletricidade quando necessário.
Sistema complementar de multi-energias
A energia eólica pode ser combinada com outras fontes de energia renovável (como a solar, a hidráulica, etc.) e fontes de energia tradicionais (como a geração de energia a gás natural, etc.) para formar um sistema complementar de multi-energias para alcançar o uso eficiente de energia e o fornecimento estável.
O sistema complementar de multi-energias pode aproveitar plenamente as vantagens de várias fontes de energia e compensar as deficiências de fontes de energia individuais. Por exemplo, a geração de energia solar e a geração de energia eólica têm um certo grau de complementariedade no tempo, a energia solar é suficiente durante o dia, e o vento pode ser maior à noite, e um fornecimento de energia estável em todas as condições climáticas pode ser alcançado através de uma configuração e programação adequadas. Ao mesmo tempo, as fontes de energia tradicionais podem ser usadas como fontes de energia de backup para fornecer suporte de energia quando as fontes de energia renováveis são insuficientes.
