Postopek generiranja električne energije iz vetra vključuje predvsem naslednje korake
Osnovni principi vetrne energije
Veterna energija se pretvori v mehansko energijo
Generiranje električne energije iz vetra uporablja kinetično energijo vetra za vrtenje lopatic vetrenega generatorja. Ko veter preteče skozi lopatice vetrenega generatorja, posebna oblika in kot lopatic pretvarja kinetično energijo vetra v vrtenje mehanske energije lopatic.
Na primer, pri pogostem trilopatičnem vetrenem generatorju je oblika lopatic podobna krilu letala. Ko preteče skozi lopatice, zaradi različnih hitrosti zraka na zgornji in spodnji površini lopatic, se ustvari dvigna in upor, ki dvigna sila pritiska lopatice v vrtenje.
Mehanska energija se pretvori v električno energijo
Vrtenje lopatic se prenese na generator preko valjka, ki je pripegnjen k hu. Rotor znotraj generatorja prereže črte magnetne sile v vrtečem se magnetnem polju, kar ustvari inducirano elektromotorno silo, ki pretvori mehansko energijo v električno energijo.
Na primer, v sinhronem generatorju rotor običajno sestavlja stalni magnet ali navijalni vik, ki ustvarja AC elektromotorno silo v statornem viku, ko rotor vrte. Skozi transformator se napetost izhoda generatorja poviša na ravni, primerni za prenos po mreži, nato pa se električna energija prenese v mrežo.
Sestava sistema vetrne energije
Sklop vetrenega generatorja
Vključuje vetreni kolo (lopatice, kolo in sistem spreminjanja kota), valjek, prestavnik (nekateri neposredni pogoni vetrenih generatorjev nimajo prestavnika), generator, sistem obrata, sistem brezvrednosti in sistem nadzora.
Vetreni generator je ključni komponenta zajemanja vetrne energije, oblika in dolžina lopatic določata učinkovitost zajemanja vetrne energije. Prestavnik se uporablja za pretvorbo nizke hitrosti vetrenega generatorja v visoko hitrost, ki jo zahteva generator. Sistem obrata omogoča, da se vetreni generator vedno poravnava s smerjo vetra, da bi maksimalno zajel vetrno energijo. Sistem brezvrednosti se uporablja za ustavitev delovanja vetrenega generatorja v nujnih primerih. Sistem nadzora je odgovoren za nadzor in nadzor različnih komponent vetrenega generatorja, da zagotovi varno in stabilno delovanje.
Stolp
Uporablja se za podporo vetrenim generatorjem, da lahko zajamejo več vetrne energije na zadostnih višinah. Višina stolpa je običajno določena glede na lokalne vetrne vire in topografske pogoje.
Na primer, v ravnih, odprtih območjih lahko stolpi postanejo relativno visoki za močnejše hitrosti vetra; v gorskih območjih ali območjih s kompleksnim terenom, lahko višina stolpa ostane omejena.
Sistem prenosa in distribucije energije
Vključuje transformatorje, preklopnike, kabelske vode itd., ki se uporabljajo za povišanje napetosti električne energije, ki jo emitira vetreni generator, in dostavo v mrežo.
Transformatorji povišajo nižjo napetost izhoda generatorja na ravni, primerni za prenos po mreži, preklopniki se uporabljajo za nadzor prenosa in distribucije električne energije, kabelske vode pa so odgovorne za prenos električne energije od vetrenega generatorja do transformatorja in mreže.
Način uporabe vetrne energije kot obnovljivega vira energije
Vključevanje v mrežo
Najpogostejša uporaba vetrne energije je njeno vključevanje v mrežo, da bi oskrbovala čisto, obnovljivo energijo električnemu sistemu. Ko se električna energija, ki jo emitira vetreni generator, poviša preko sistema prenosa in preoblikovanja, se posreduje strankam preko mreže.
Električna mreža lahko integrira in upravlja proizvodne vire različnih regij in tipov, da bi zadostila potrebam uporabnikov. Kot nestabilen vir energije mora vetrna energija biti kombinirana z drugimi stabilnimi metodami proizvodnje (kot sta toplinska in hidroelektrična proizvodnja) za zagotavljanje stabilnega delovanja mreže.
Na primer, v območjih, bogatih z vetrnimi viri, se lahko zgradijo veliki vetrni parki, ki vključijo vetrno energijo v mrežo, da bi oskrbovali okoliško območje in celo državo z električno energijo.
Razdeljena proizvodnja
Osim vključevanja v velike električne mreže, se vetrna energija lahko uporablja tudi v sistemih razdeljene proizvodnje. Razdeljena vetrna energija je običajno nameščena blizu uporabnikov, kot so tovarne, šole, skupnosti itd., da bi imeli neodvisno oskrbo z energijo ali kot rezervni vir energije.
Sistem razdeljene proizvodnje vetrne energije lahko zmanjša izgube električne energije med prenosom in poveča učinkovitost uporabe energije. Hkrati lahko poveča zanesljivost in stabilnost električnega sistema ter zmanjša odvisnost od centralizirane mreže.
Na primer, v oddaljenih območjih ali otokih se lahko namestijo majhni vetreni generatorji, da bi zagotovili električno energijo lokalnim prebivalcem in rešili problem brez električne energije ali premalo električne energije.
Integracija tehnologij shranjevanja energije
Zaradi nestabilnosti proizvodnje vetrne energije, da bi bolje izkoristili vetrne vire, se lahko proizvodnja vetrne energije kombinira s tehnologijami shranjevanja energije. Sistem shranjevanja energije lahko shranjuje presežek električne energije, ko je vetrna energija visoka, in jo odpusti, ko je vetrna energija nizka ali ni vetrne energije, da bi zadostil potrebam uporabnikov po električni energiji.
Pogoste tehnologije shranjevanja energije vključujejo baterijsko shranjevanje, pumpiranje, shranjevanje s črtanim zrakom itd. Na primer, sistemi shranjevanja baterijske energije lahko hitro odzivajo na spremembe v proizvodnji vetrne energije, shranjujo in odpustijo električno energijo; pumpirne elektrarne lahko z uporabo presežka električne energije iz vetrne energije pumpirajo vodo na višje in jo shranjujejo, da jo kasneje odpuste za proizvodnjo električne energije, kadar je potrebno.
Sistem komplementarnih virov energije
Vetrna energija se lahko kombinira z drugimi obnovljivimi viri energije (kot so sončna in vodna energija) in tradicionalnimi viri energije (kot je proizvodnja električne energije iz plina) za oblikovanje sistema komplementarnih virov energije, da doseže učinkovito uporabo energije in stabilno oskrbo.
Sistem komplementarnih virov energije lahko izkoristi prednosti različnih virov energije in popravi pomanjkljivosti posameznih virov. Na primer, proizvodnja električne energije iz sončne in vetrne energije ima določeno stopnjo komplementarnosti v času, sončna energija je dovolj dnevno, veter pa je morda večji nočno, in skozi ustrezno konfiguracijo in usklajevanje je mogoče doseči stabilno oskrbo z energijo v vseh pogojih. Hkrati lahko tradicionalni viri energije služijo kot rezervni viri energije, da bi zagotovili podporo z energijo, ko so obnovljivi viri energije nedostatni.
