Szélpark alapépítése

Szélturbina nagy részei

Szélturbina toronya

A torony a szélturbina rendkívül fontos eleme, amely támogatja a turbina összes többi részét. Nem csak a turbinát támogatja, de emeli el azt olyan magasra, hogy a lopák végletei biztonságos magasságban forogjanak. Nemcsak azért kell megőriznünk a torony magasságát, hogy elegendő erős szélhez jusson, hanem a torony magassága a turbina teljesítménytől is függ. A kereskedelmi szélerőművekben használt tornyok általában 40 és 100 méter közötti magasságúak. Ezek a tornyok lehetnek hengeres acéltornyaik, rácsos tornyaik vagy betontornyaik. A nagy szélturbinákhoz hengeres acéltornyokat használunk, melyek általában 30-40 méter hosszúságú szakaszokból állnak. Minden szakasz csavarhurokkal van ellátva, melyeket a telepítés helyszínén összekötnek, hogy egy teljes toronyt alkossanak. A teljes torony enyhén kúp alakú, hogy jobb mechanikai stabilitást biztosítson. A rácsos tornyokat különböző acélszövetkezetekből, vasbetonrúrból vagy hengeres acélszövetkezetekből építjük fel. Az összes elem csavarral vagy hártyával van összekötve, hogy a kívánt magasságú teljes toronyt hozza létre. Ezek a tornyok sokkal olcsóbbak, mint az acéltornyok, de nem annyira estétikusak. Bár a szállítás, a szerelés és a karbantartás könnyebb, a modern szélturbina-gyárakban a rácsos tornyok használata kerülendő a szépségi értékek miatt. Egy másik típusú torony, amit kisebb szélturbinákhoz használnak, a támogató dróttal rendelkező egyenes pottytorony. Mivel a támogató drótok miatt nehéz hozzáférni a torony alapjához, ezért ezt a típusú tornyat a mezőgazdasági területeken kerüljük.Egy másik típusú szélturbina torony, amit kisebb telepekhez használnak, a hibrid típusú torony. A hibrid típusú torony egy támogató dróttal rendelkező torony, de az egyetlen különbség, hogy helyett egyetlen középső oszlop használata helyett egy vékony és magas rácsos toronyt használ. A hibrid típusú torony a rácsos és támogató dróttal rendelkező torony kombinációja.

Szélturbina nacelle-je

A nacelle egy nagy doboz vagy kiosk, ami a toronyn fekszik, és a szélturbina összes komponensét tartalmazza. Tartalmazza az elektromos generátort, a hatásátváltót, a sebességváltót, a turbina vezérlőjét, a kábeleket, a fordulatszabályozót.

Szélturbina rotor lapjai

A lapok a szélturbina főleg mechanikai elemei. A lapok a szélenergiát hasznosítható mechanikai energiává alakítják. Amikor a szél a lapokra üt, a lapok elforgatják. Ez a forgás megszerezte a mechanikai energiát, és átadja a tengelynek. A lapokat repülőgép szárnyainak hasonlóan tervezik. A szélturbina lapjai 40 és 90 méter közötti hosszúságúak lehetnek. A lapoknak mechanikailag elég erőseknek kell lenniük, hogy kiálljanak a szélségekkel, még akkor is, ha viharral szemben. Ugyanakkor a szélturbina lapjait lehetőleg könnyűnek kell készíteni, hogy a lapok simán forogjanak. Ehhez a lapokat szigetelt szintetikus anyagokból, szigetelt szerszámgéppel és szigetelt szerszámképpel készítjük.

A modern turbínákban általában három azonos lapot illesztek a középső hubhoz csavarkulccsal. Minden azonos lap 120o-os szöggel van igazítva egymáshoz. Ez a folyamat jobb tömegelosztást és simább forgást biztosít a rendszernek.

Szélturbina tengelye

A közvetlenül a hubhoz csatlakoztatott tengely a lassú sebességű tengely. Amikor a lapok forognak, ez a tengely ugyanazzal a fordulatszámmal forog, mint a forgó hub. Ha lassú sebességű generátort használunk, akkor ezt a tengelyt közvetlenül a generátorra kötjük. De a legtöbb esetben a lassú sebességű főtengelyt egy sebességváltóval kapcsoljuk a gyors sebességű tengelyre. Így a rotorlapok a mechanikai energiát a tengelyre adják, amely végül bejut az elektromos generátorba.

Sebességváltó

A szélturbina nem nagy sebességgel forog, hanem lassú sebességgel. De a legtöbb elektromos generátor nagyobb sebességre van szükség, hogy a kívánt feszültségnél tudjon villamos energiát előállítani. Tehát valamilyen sebesség-megszorító rendszerrel kell elérni a generátortengely nagyobb sebességét. A szélturbina sebességváltója ezt teszi. A sebességváltó jelentősen növeli a sebességet. Például, ha a sebességváltó aránya 1:80, és a lassú sebességű főtengely fordulatszáma 15, akkor a sebességváltó a generátortengely fordulatszámát 15 × 80 = 1200 fordulat per perc-re növeli.

Generátor

A generátor egy elektromos eszköz, ami a tengelytől kapott mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. Általában indukciós generátort használunk a modern szélturbinákban. Korábban szinkron generátorok voltak népszerűek ezen célra. Néha szilárd testes DC generátort is használnak bizonyos szélturbinákban. A tengely sebességét a sebességváltó segítségével növelhetjük, de nem tehetjük a tengely sebességét állandónak. Lehet, hogy a tengely sebességében ingadozások vannak, mert a szélségtől függ. Ezért a rotátor sebessége is változik. Ez befolyásolja a generált villamos energia frekvenciáját és feszültségét. Ahhoz, hogy ezen problémákat megoldjuk, általában indukciós generátort használunk ezen célra.

Mivel az indukciós generátor mindig szinkronizált villamos energiát termel a hozzákapcsolt hálózathoz, függetlenül a rotátor sebességétől. Ha háromfázisú szinkron generátort használunk, akkor először a kimeneti energiát DC-ra rectifikáljuk, majd inverter kör segítségével átalakítjuk a kívánt feszültségű és frekvenciájú AC-ra. Mivel a szinkron generátor által előállított alternatív villamos energia nem állandó feszültségű és frekvenciájú, hanem a rotátor sebességével változik. Ugyanazon okból, néha DC generátort használunk ezen célra. Ilyen esetekben a generátor kimeneti DC energiát invertáljuk a kívánt feszültségű és frekvenciájú AC-ra, mielőtt a hálózatra adnánk át.

Hatásátváltó

Mivel a szél nem állandó, ezért a generátor által előállított elektromos potenciál sem állandó, de stabil feszültségre van szükségünk a hálózat számára. A hatásátváltó egy elektromos eszköz, ami stabilizálja a hálózathoz továbbított alternatív kimeneti feszültséget.

Tipp