Koji je proces proizvodnje električne energije iz vjetra?

Proces proizvodnje električne energije iz vjetra uglavnom uključuje sljedeće korake

Osnovni principi vjetroenergetike

Energijska konverzija vjetra u mehaničku energiju

Proizvodnja električne energije iz vjetra koristi kinetičku energiju vjetra kako bi se pokrenule lopatice vjetroelektrane. Kada vjetar prođe kroz lopatice vjetroelektrane, specifična forma i kut lopatica pretvaraju kinetičku energiju vjetra u rotacijsku mehaničku energiju lopatica.

Na primjer, za uobičajenu trolopaticnu vjetroelektranu, dizajn lopatica je sličan dizajnu krila aviona, kada vjetar prođe kroz lopaticu, zbog različitih brzina strujanja zraka na gornjoj i donjoj površini lopatice, generira se potisna sila i otpor, a potisna sila će gurnuti lopaticu da se okreće.

Mehanička energija se pretvara u električnu energiju

Rotacija lopatica prenosi se na generator putem spindla pričvršćenog na hub. Rotor unutar generatora preseca linije magnetske sile u rotirajućem magnetskom polju, stvarajući inducirani elektromotorni napon koji pretvara mehaničku energiju u električnu energiju.

Na primjer, u sinkronom generatoru, rotor obično sastoji se od trajnog magneta ili uzbuđivačkog ovojnice koji stvara AC elektromotorni napon u ovojnicama statora dok se rotor okreće. Preko transformatora, napon izlaza generatora podiže se na nivo napona prikladan za prenos mrežom, a zatim se električna energija prenosi u mrežu.

Sastav vjetroenergetske sisteme

Skup vjetroelektrana

Uključujući vjetrokotač (lopatice, hub i varijabilni propeler sistem), spindlu, mjenjač (neki direktno pogonjene vjetroelektrane nemaju mjenjač), generator, sustav za orijentaciju, kočni sustav i kontrolni sustav.

Vjetroelektrana je ključni element za hvatanje vjetra, a oblik i duljina lopatica određuju učinkovitost hvatanja vjetra vjetroelektrane. Mjenjač se koristi za pretvaranje niske brzine vjetroelektrane u visoku brzinu potrebnu generatoru. Sustav za orijentaciju omogućuje vjetroelektrani da se uvijek poravnaju s smjerom vjetra kako bi se maksimalno iskoristio vjetar. Kočni sustav se koristi za zaustavljanje rada vjetroelektrane u hitnim situacijama. Kontrolni sustav je odgovoran za nadgledanje i upravljanje različitim komponentama vjetroelektrane kako bi se osigurala sigurna i stabilna operacija.

Toranj

Koristi se za podršku vjetroelektrana kako bi one mogle hvatati više vjetra na dovoljnoj visini. Visina tornja obično se određuje prema lokalnim vjetrovim resursima i topografskim uvjetima.

Na primjer, u ravnom i otvorenom području, tornjevi mogu biti relativno visoki kako bi se postigla veća brzina vjetra; u planinskom području ili području sa složenim terenom, visina tornja može biti ograničena.

Sustav prenosa i distribucije struje

Uključujući transformatore, prekidače, kabelske linije itd., koji se koriste za povećanje napona struje emitirane od vjetroelektrane i dostavljanje te struje u mrežu.

Transformatori povećavaju niži napon izlaza generatora na nivo prikladan za prenos mrežom, prekidači se koriste za kontrolu prenosa i distribucije električne energije, a kabelske linije su odgovorne za prenos električne energije od vjetroelektrane do transformatora i mreže.

Način korištenja vjetra kao obnovljivog izvora energije

Integracija u mrežu

Najčešće korištenje vjetra je njegova integracija u mrežu kako bi se pružala čista, obnovljiva energija električnom sustavu. Kada se električna energija emitirana od vjetroelektrane poveća preko sistema prenosa i transformacije, ona se šalje klijentima putem mreže.

Električna mreža može integrirati i raspodijeliti proizvodne resurse različitih regija i tipova kako bi zadovoljila potrebe korisnika. Kao nestabilni izvor energije, vjetar treba biti kombiniran s drugim stabilnim metodama proizvodnje (poput termoelektrane, hidroelektrane itd.) kako bi se osigurala stabilna operacija mreže.

Na primjer, u područjima bogatim vjetrom, mogu se izgraditi veliki vjetrofarmi kako bi se vjetar integrisao u mrežu kako bi se pružala struja okolnom području, čak i cijeloj zemlji.

Distribuirana proizvodnja

Pored integracije u velike električne mreže, vjetar može se koristiti i u distribuiranim sistemima proizvodnje. Distribuirana vjetroenergija obično se instalira blizu korisnika, poput fabrika, škola, zajednica itd., kako bi se pružio nezavistan izvor struje ili kao rezervni izvor struje.

Distribuirani sistem proizvodnje vjetra može smanjiti gubitke struje tijekom prenosa i povećati učinkovitost korištenja energije. U isto vrijeme, može unaprijediti pouzdanost i stabilnost sustava snabdijevanja strujom i smanjiti ovisnost o centraliziranoj mreži.

Na primjer, neka udaljena područja ili otoci mogu instalirati male vjetroelektrane kako bi se pružila struja lokalnim stanovništva i riješili problem nedostatka struje.

Integracija tehnologije pohrane energije

Zbog nestabilnosti proizvodnje vjetra, kako bi se bolje iskoristili vjetarski resursi, proizvodnja vjetra može se kombinirati s tehnologijom pohrane energije. Sustav pohrane energije može pohraniti prekomjernu električnu energiju kada je proizvodnja vjetra visoka, a isporučiti električnu energiju kada je proizvodnja vjetra niska ili ne postoji kako bi se ispunile potrebe korisnika za strujom.

Uobičajene tehnologije pohrane energije uključuju pohranu energije baterijama, pumpe, pohranu energije stisnutim zrakom itd. Na primjer, sustavi pohrane energije baterijama mogu brzo reagirati na promjene u proizvodnji vjetra, pohranjujući i isporučujući električnu energiju; pumpne elektrane mogu koristiti prekomjernu struju proizvedenu od vjetra kako bi se voda pumplirala na visinu i pohranila, a isporučila bi se za proizvodnju struje kada je potrebno.

Višestruki energetski komplementarni sustav

Vjetar se može kombinirati s drugim obnovljivim izvorima energije (poput solarnog, hidroenergetske itd.) i tradicionalnim izvorima energije (poput proizvodnje struje prirodnim plinom itd.) kako bi se formirao višestruki energetski komplementarni sustav za učinkovito korištenje energije i stabilno snabdevanje.

Višestruki energetski komplementarni sustav može iskoristiti prednosti različitih izvora energije i nadoknaditi nedostatke pojedinačnih izvora. Na primjer, proizvodnja struje od sunca i vjetra imaju određenu stupnjevu komplementarnosti u vremenu, sunčeva energija je dovoljna tokom dana, a vjetar može biti jači noću, a stabilno snabdevanje strujom svako vrijeme može se postići kroz razumitnu konfiguraciju i raspoređivanje. U isto vrijeme, tradicionalni izvori energije mogu se koristiti kao rezervni izvori struje kako bi se pružila podrška strujom kada su obnovljivi izvori energije nedostatni.