ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII zagadnienia ogólne i … ogolne i wiatr_s.pdf · Z punktu widzenia...

1

Referujący: dr inŜ. Andrzej Latko

Tel.: (0-32) 237-18-31

Autor: dr inŜ. A. Latko

K E N E R

WYDZIAŁELEKTRYCZNY

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGIIzagadnienia ogólne

i energetyka wiatrowa

PLAN REFERATU

PLAN REFERATU:

• WPROWADZENIE• CHARAKTERYSTYKA OŹE• ZASOBY ŚWIATOWE• ZASOBY POLSKIE• DANE O OŹE W POLSCE i w UE• PODSUMOWANIE

DEFINICJA

Definicja źródeł odnawialnychna podstawie (ustawa Prawo Energetyczne z dn. 10. 04. 1997r

Dz. U. Nr 54 z 1997r. Poz. 348 z późniejszymi zmianami)

•Art.3 pkt. 20) Odnawialne źródło energii to źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądówi pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwanąz biomasy, biogazu wysypiskowego, a takŜe biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnychi zwierzęcych.

WPROWADZENIE

PROEKOLOGICZNA ENERGETYKA - atuty:

•poprawa efektywności wykorzystania i oszczędzania surowców energetycznych,

•poprawa stanu środowiska poprzez redukcję zanieczyszczenia atmosfery i wód oraz redukcję wytwarzanych odpadów,

•zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego poprzez rozproszenie źródeł energii,

• tworzenie nowych miejsc pracyprzykład sektora energetyki wiatrowej w Niemczech:na koniec 1995r przy 1000 MW mocy EW w przemyśle energetyki wiatrowej pracowało 16000 pracowników,do 1999r (4443MW) zatrudnienie w tym sektorze wzrosło do 85000 miejsc pracy.

2

WPROWADZENIE

•EKOLOGIA –niepokojące zmiany klimatyczne wywołane najprawdopodobniej przez

nadmierną degradację środowiska naturalnego–zachowanie zasobów paliw kopalnych na przyszłość w celu innego

wykorzystania niŜ energetykaProtokół z Kioto, Deklaracja Madrycka, …

•POLITYKA–ekolodzy sformowali partie polityczne i brali/biorą udział

w promowaniu ekologii poprzez regulacje prawne–niezaleŜność energetyczna–zachowanie swoich zasobów konwencjonalnych–tworzenie nowych miejsc pracyDyrektywy UE (m.in.. „Biała Księga”), rozporządzenia MG

•BIZNES–tworzenie nowych przedsiębiorstw działających na rynku energii

PRZESŁANKI ROZWOJU OŹE:

RODZAJE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH

•energia promieniowania słonecznego (EPS) wrazz pochodnymi,

•energia wnętrza Ziemi – energia geotermalna (EG),

•energia oddziaływań grawitacyjnych – energia pływów (EOG).

Rodzaje pierwotnej energii odnawialnej:

EPS

ENERGIA PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO:•konwersja fotowoltaiczna (EPS � en. elektryczną),•konwersja fototermiczna (EPS � en. cieplną,

� en. elektryczną),•konwersja fotochemiczna, w tym fotobiochemiczną, fotolizęi fotosyntezę (EPS � en. procesów chemicznych).

EPS LICZBOWO:•do zewnętrznej granicy atmosfery ziemskiej dociera 2�10-6 całkowitej EPS,

•gęstość tego strumienia energii (ok. 175PW (Peta 1015)) jest do ok. 3�104 razy większa od mocy wszystkich urządzeń zainstalowanych przez człowieka,

• strumień EPS przenikający przez atmosferę odbija się częściowo (ok. 30%) od powierzchni Ziemi, częściowo (ok. 47%) jest pochłaniany i ponownie wypromieniowywany w kosmos, a tylko ok. 23% moŜna uznać za rzeczywisty strumień promieniowania słonecznego (ok. 40PW).

EG

ENERGIA WNĘTRZA ZIEMI (GEOTERMALNA):

•Strumień energii geotermalnej wnętrza Ziemi oceniany jest na ok. 35 TW (Tera 1012).

•Do celów grzewczych moŜna by wykorzystywać EG przez setki tysięcy lat bez obniŜenia temperatury wnętrza Ziemi.

•Szczególnie przydatne są hydrotermiczne zasoby EG, czyli wysokotemperaturowe mieszaniny wody i pary o tempera-turze 200 (300) °C lub pokłady gorącej wody o tempera-turze 50 (70) °C.

•Obecnie uzasadnione jest wykorzystywanie istniejących odwiertów po poszukiwaniach geologicznych ropy i gazu oraz wykonywanie odwiertów do 2km głębokości.

3

EOG

ENERGIA ODDZIAŁYWAŃ GRAWITACYJNYCH:

•Największe oddziaływanie grawitacyjne na Ziemię wywierająKsięŜyc (z powodu relatywnie niewielkiej odległości) i Słońce (z powodu bardzo duŜej masy).

•Siły tych oddziaływań są jednak niewielkie. Szacuje się, Ŝe strumień tego typu energii wynosi ok. 1.6÷3 TW (Tera 1012).

•Efekty oddziaływań grawitacyjnych są dostrzegalnew postaci pływów morskich, a przede wszystkim oceanicznych.

POTENCJAŁ - ŚWIAT

Przy obecnym poziomie techniki ze źródeł energii odnawialnej (przede wszystkim związanych z EPS) moŜna by wykorzystaćjedynie 17 TW�a (Tera 1012).Wystarczy to mimo wszystko do pokrycia zapotrzebowania energetycznego całego świata.Składowe energii odnawialnej moŜliwe do zagospodarowania przy obecnym poziomie techniki:

• energia słoneczna 2 TW�a,• energia mórz i oceanów 1 TW�a,• energia mechaniczna wiatru 3 TW�a,• energia mechaniczna wody w rzekach 3 TW�a,• energia biomasy 6 TW�a,• energia geotermalna 2 TW�a,• energia pływów 0.05 TW�a,

Rzeczywiste wykorzystanie OŹE jest znacząco mniejsze – zaledwie kilka procent.

POTENCJAŁ - ŚWIAT

energia geotermalna11,7%

energia pływów0,3%

energia mechaniczna wiatru17,6%

energia mechaniczna wody w rzekach17,6%

energia mórz i oceanów 5,9%

energia biomasy35,2%

energia słoneczna 11,7%

POTENCJAŁ - Polska

Prognozy rozwoju źródeł odnawialnych w Polsce są zachęcające. Szacuje się, Ŝe docelowo strumień energii odnawialnej w Polsce wynosi ok. 25 GW w tym:

• energii promieniowania słonecznego 11.7 GW,• energii wiatru 0.2 GW,• energii wody 1.4 GW,• energia biomasy 8.5 GW, w tym:

– słomy 5 GW,– drewna 3 GW,– biopaliw 0.5 GW,

• energii geotermalnej 3.2 GW,

Aktualne wykorzystanie OŹE jest znacząco mniejsze.

4

POTENCJAŁ - Polska

strumień en. promieniowania słonecznego

46,8%

strumień en. z biomasy -drewna12,0%

strumień en. wiatru0,8%

strumień en. z biomasy -słomy 20,0%

strumień en. wody5,6%

strumień en. geotermalnej12,8%

strumień en. z biomasy -biopaliw

2,0%

strumień energii z biomasy stanowi sumarycznie 34.0%

ENERGIA z OŹE w UE

*Mtoe = mln ton ekwiwalentu olejowego 1 Mtoe = 41.9PJ (Peta 1015)

-

285.0

1438.0

201.0

-

100.0

3233.0

47,4

10.3

14.1

1500.0

[%]

Przyrost

30 Mtoe*Pasywne systemy słoneczne

5 GW1.3 GWEn. geotermalna

100 mln m26.5 mln m2En. słoneczna

135 Mtoe*44.8 Mtoe*Biomasa

Energia cieplna

1Inne

10.5En. geotermalna

10.03En. Fotowoltaiczna(w szczycie)

149.5- małe elektrownie

9182.5- duŜe elektrownie

10592.0En. Wodna (łącznie)

402.5En. wiatru

Energia elektryczna

[GW] (Giga 109)[GW]

Planowana wielkośćw 2010r.Wielkość w 1995r.

Rodzaj energii

EN. ELEKTRYCZNA z OŹE w UE

Inne0,00%

Małe el. wodne10,00%

En. fotowoltaiczna (w szczycie)0,03%

DuŜe el. wodne86,81%

En. geotermalna0,53%

En. wiatru2,63%

STR

UK

TU

RA

OŹ

E w

UE w

19

95

Moc elektrowni wodnych łącznie wynosi 92GW, co daje udział 96.81%

EN. ELEKTRYCZNA z OŹE w UE

Moc elektrowni wodnych łącznie wynosi 105GW, co daje udział 70.95%

PLA

NO

WA

NA

STR

UK

TU

RA

OŹ

E w

UE 2

01

0 Inne0,68%

Małe el. wodne9,46%

En. fotowoltaiczna (w szczycie)0,68%

DuŜe el. wodne61,49%

En. geotermalna0,68%

En. wiatru27,03%

5

ENERGIA z OŹE w UE

Ud

ział

en

. z

OŹ

Ew

UE 2

00

6/2

01

0Osiągnięty udział en. z OŹE w konsumpcjien. pierwotnej w 2006 r.

ENERGIA z OŹE w UE

Udziały poszczególnych źródeł odnawialnychw produkcji energii pierwotnej.

STR

UK

TU

RA

OŹ

EE

En. ELEKTRYCZNA z OŹE w UE

Ud

ział

en

. el.

z O

ŹE

w U

E 2

00

6/2

01

0

Osiągnięty udział en. el. z OŹE w konsumpcjien. el. w 2006 r. i planowany udział w 2010 r.

En. ELEKTRYCZNA z OŹE w UE

Udziały poszczególnych źródeł odnawialnychw generacji energii elektrycznej.

STR

UK

TU

RA

OŹ

EE

6

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

EMoc zainstalowana w MW Produkcja energii w TWh

En. ELEKTRYCZNA z WODY (mEW <10MW) w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

MW

En. ELEKTRYCZNA z WODY (mEW <10MW) w UE

EN. ELEKTRYCZNA z WIATRU w UE

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

Moc zainstalowana w MW Produkcja energii w TWh

En. ELEKTRYCZNA z WIATRU w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

MW

7

En. ELEKTRYCZNA z BIOGAZU w UE

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

EProdukcja en.el. w GWh:

ENERGIA z BIOGAZU w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

Mtoe

WYKORZYSTANIE BIOPALIW w UE

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

toe = tona ekwiwalentu olejowego1 toe = 41.9GJ

Konsumpcja2005 w toe:

WYKORZYSTANIE BIOPALIW w UE

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E


Konsumpcja2006 w toe:

8

ENERGIA z BIOPALIWA w UEP

LA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

% biopaliw uŜywanego w transporcie

En. ELEKTRYCZNA z BIOMSAY w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E Produkcja en.el.w TWh:

En. ELEKTRYCZNA z BIOMASY w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E Biomasa - śmieci– produkcja en.el.

w TWh:

ENERGIA z BIOPALIW w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

Mtoe


9

ENERGIA GEOTERMALNA w UEO

SIĄ

GA

NE W

YN

IKI

OŹ

EProdukcja energii elektrycznej(źródła wysokotemperaturowe) Moc zainstalowana w MWe:

ENERGIA GEOTERMALNA w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

MWe

ENERGIA Z FOTOWOLTAIKI w UE

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

Moc zainstalowana w MW:

ENERGIA Z FOTOWOLTAIKI w UE

PLA

NO

WA

NE I

OS

IĄG

AN

E W

YN

IKI

OŹ

E

MW

10

PODSUMOWANIE częściowe

WNIOSKI częściowe:•dalszy wzrost wykorzystania OŹE jest nieunikniony•energia pierwotna:

– najbardziej eksploatowanym źródłem odnawialnym jest biomasa (66%) - odpowiada to zasobom światowym

– drugim co do znaczenia jest woda (23%)– najbardziej niewykorzystane jest promieniowanie słoneczne

•energia elektryczna– najbardziej eksploatowanym źródłem odnawialnym jest woda (63%)– drugim co do znaczenia jest wiatr (18%) i biomasa (17%)– najbardziej niewykorzystane jest promieniowanie słoneczne

•w Polsce energetyka odnawialna jest w początkowej fazie rozwoju

ELEKTROWNIE WIATROWE

WIATR DEFNICJE

WIATR – to ruch cząstek powietrza względem powierzchni ziemi o dwóch składowych poziomych u i v oraz składowej pionowej w. Składowe horyzontalne osiągać mogą wielkości dziesiątek m�s-1, podczas gdy składowa wertykalna w większości przypadków nie przekracza 0,01-0,03 m�s-1. Wyjątek stanowią silne prądy konwekcyjne, kiedy prędkości pionowe mogą sięgać nawet kilkunastu m�s-1.

Wiatr charakteryzuje się trzema elementami: prędkością, kierunkiem i porywistością. Kierunek, jak i prędkość wiatru ulegają szybkim, chaotycznym zmianom, szczególnie wyraźnym w dolnej warstwie atmosfery, a wywołanym turbulentnym charakterem ruchu powietrza. Zjawisko to nazywa się porywistościąwiatru.

Z punktu widzenia energetyki wiatrowej moŜliwe jest wykorzystanie energii wiatru jedynie w dolnej części troposfery, zwanej warstwą graniczną.(troposfera to dolna warstwa atmosfery, która w umiarkowanych szerokościach geograficznych sięga około 9 ÷ 12km, charakteryzuje się zmniejszaniem się temperatury wraz z wysokością)

Warstwa graniczna jest to warstwa atmosfery, w której wyraźny jest bezpośredni wpływ powierzchni ziemi na charakter ruchu powietrza. Jej górna granica wyznaczona jest zanikiem siły tarcia.

Moc wiatru

Moc wiatru jest to energia kinetyczna strugi powietrza odniesiona do czasu przepływu:

323

2

8212 vDvS

t

vm

tE

P kww ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=

⋅

== ρπρ

hPa1013C,15mkg225,121

3-

3

=°=⋅=

⋅⋅==

pt@ρ

vρSP

p ww

Odnosząc moc wiatru do powierzchni poprzecznej przepływającej strugi powietrza uzyskujemy:

11

Moc wiatru

Moc wiatru odniesiona do powierzchni przekroju poprzecznego strugi powietrza:

hPa1013pC,15tmkg225,121

3-

3

=°=⋅=

⋅⋅==

@ρ

vρSP

p ww

Roczny rozkład prędkości wiatru

Roczny rozkład prędkości wiatru jest przedstawiany w postaci rozkładu Weibull’a. Rozkład ten posiada dwa parametry A-współczynnik skali i k-współczynnik kształtu.

( )

−⋅⋅= −k

kk A

vv

A

kvf exp1

( )

−−=k

A

vvF exp1

+=

kΓ

vA

11

( )( )k

k

k

m

k

kA

A

k

kA

k

mΓA

kΓA

kA

1

1

1

2

2

2ln

1

1

21

11

+⋅

⋅

−⋅

+⋅

+⋅

+Γ⋅vśr=

vśr2=

vśrm =

vmodalna =

vmediana =

vPmax =

Gęstość prawdopodobieństwa wg Weibull’a:

Dystrybuanta gęstości prawdopodobieństwa wg Weibull’a:

Właściwości rozkładu Weibull’a:

Współczynnik skali A:

+Γ⋅⋅⋅=k

Apw

31

2

1 3ρ

Gęstość mocy [W�m-2]:


Rozkład Weibull’a dla vśr=8 m�s-1 i róŜnych wartości współczynnika kształtu k:

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

v [m/s]

f(v)

k=1

k=1.5

k=2

k=2.5

k=3


( )

⋅−⋅⋅=

−⋅⋅=2

2

2

2 4exp

2exp

2

v

vπ

v

vπ

A

vv

Avf

( )

⋅−−=

−−=22

4exp1exp1

v

vπ

A

vvF

π

v

Γ

vA

⋅=

+= 2

21

1

Często zamiast ogólnego rozkładu Weibull’a stosowany jest rozkład Rayleigh’a. Jest on wystarczającym przybliŜeniem dla naszego połoŜenia geograficznego. Rozkład Rayleigh’a jest szczególnym przypadkiem rozkładu Weibull’a dla k=2.

( )modalnaPmax

mediana

modalna

22

2ln

2

2

22

11

vAv

Av

Av

πAΓAv

⋅=⋅=

⋅=

⋅=

⋅=

+⋅=

Gęstość prawdopodobieństwa wg Rayleigh’a:

Dystrybuanta gęstości prawdopodobieństwa wg Rayleighl’a:

Współczynnik skali A:

Właściwości rozkładu Rayleigh’a:

( ) ( ) 32934.14

5.22

1 33 ⋅⋅⋅⋅

≅Γ⋅⋅⋅= vApw ρππ

ρ

Gęstość mocy [Wm-2]:

12


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

×10-1f(v)

F(v)

[%]

1sm6 −⋅=v

11 rokh42,1sm20 −− ⋅=⇒⋅≥ tv11 rokh01,0sm25 −− ⋅=⇒⋅≥ tv

1sm8 −⋅=v

11 rokh65sm20 −− ⋅=⇒⋅≥ tv11 rokh4sm25 −− ⋅=⇒⋅≥ tv

v

v

Potencjał wiatru

Potencjał wiatru musi być liczony w oparciu przynajmniej o roczny rozkład prędkości najlepiej na podstawie pomiarów.

NIE MOśNA POSŁUGIWAĆ SIĘ WYŁĄCZNIE ŚREDNIĄ ROCZNĄPRĘDKOŚCIĄ WIATRU

Przykład obliczeniowy:

Zakładamy, Ŝe badane miejsce charakteryzuje się:• średnią roczną prędkością wiatru 8 m�s-1

• obliczenia przeprowadzono dla wybranych współczynników kształtu k rozkładu Weibull’a

• obliczono gęstość mocy korzystając z zaleŜności na moc wiatru podstawiając średnią roczną prędkość wiatru

140.4157.7191.0271.9600.0pw-w/pw [%]

313.6313.6313.6313.6313.6pw [Wm-2]

440.4494.7598.9852.31881.6pw-Wiebull[Wm-2]

8.958889.016489.027038.861868.0A

32.52.01.51.0k


Rozkład Weibull’a dla vśr=8 m�s-1 i róŜnych wartości współczynnika kształtu k. Dodatkowo odpowiadające rozkładom prędkości rozkłady gęstości mocy:(rozkład gęstości mocy wyliczono odnosząc go do gęstości mocy pw-Weibull)

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

v [m/s]

f(v),

pw

(v)

k=1

k=1.5

k=2

k=2.5

k=3

k=1 pw

k=1.5 pw

k=2 pw

k=2.5 pw

k=3 pw

( ) ( )Weibullw

3

2

1

−

⋅⋅⋅=p

vfvρvpw

Zasoby wiatru - POLSKA

Uwagi:na wysokości:

h=10m npg:I - >114.2 Wm-2, 4.6ms-1

II - >85.6 Wm-2, 4.18ms-1

III - >57.1 Wm-2, 3.65ms-1

IV - >28.5 Wm-2, 2.9 ms-1

V - <28.5 Wm-2, 2.9 ms-1

Uwagi:na wysokości:

h=30m npg:I - >171.2 Wm-2, 5.27ms-1

II - >114.2 Wm-2, 4.6ms-1

III - >85.6 Wm-2, 4.18ms-1

IV - >57.1 Wm-2, 3.65ms-1

V - <57.1 Wm-2, 3.65ms-1

13

Zasoby wiatru - EUROPA

Rozkład potencjału wiatru dla zachodniej Europy na wysokości 50m npg.

PRZETWARZANIE ENERGII WIATRU

SPOSOBY PRZETWARZANIA ENERGII WIATRU:• wykorzystanie czołowego parcia wiatru,• wykorzystanie bocznego oddziaływania wiatru.

Ilość energii jaką niesie ze sobą strumień wiatru nie moŜe być w całości przekazana silnikowi wiatrowemu. Gdyby było to fizycznie moŜliwe, zgodnie z zasadą zachowania energii, prędkość wiatru za silnikiem wiatrowym zredukowana zostałaby do zera.

Mechanizm przejmowania energii przez pędnik pracujący oporem.PoniŜszy rys. przedstawia pojedynczą, wyizolowaną łopatkę poruszającą się z prędkością v2 po torze prostoliniowym o kierunku zgodnym z kierunkiem wiatru.Wiatr wieje z prędkością v1 i oddziałuje na powierzchnię łopatki parciem (oporem) aerodynamicznym Fx.

v1

v2

Fx


0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.05

0.1

0.15

⋅=

1

2

0 v

v

Pc

P

c

ξ

x

t

x

t

x

t

c

ξ

1

2

v

v

ξt – współczynnik teoretycznego wykorzystania mocy wiatru (określany jako stosunek mocy wiatru oddawanej bez strat urządzeniu wiatrowemu do całkowitej mocy wiatru):

( ) λλcv

v

v

vc

P

Pξ xx

tt ⋅−⋅=⋅

−⋅== 2

1

2

2

1

2

0

11

1

2

v

vλ =


Mechanizm przejmowania energii przez pędnik wykorzystujący boczne parcie strumienia powietrza (siłę nośną).

W przypadku, gdy płaszczyzna poddana działaniu wiatru o prędkości względnej v, zajmuje względem jego kierunku połoŜenie skośne, siła oddziaływania wiatru na płaszczyznę, nazywana siłą aerodynamiczną Fa, będzie równieŜ skierowana skośnie. Kąt α jaki tworzy płaszczyzna z kierunkiem wiatru, nazywa się kątem natarcia. Siłęaerodynamiczną Fa moŜna rozłoŜyć na dwie składowe: zgodną z kierunkiem wiatru –Fx – siłę oporu czołowego oraz na składową prostopadłą do kierunku wiatru – Fz –siłę nośną.

Fxl

α

Fad

v

Fz

14


JeŜeli na skośne działanie wiatru będzie wystawiony płat o profilu opływowym, to zaleŜności między siłami są w tym przypadku takie same jak dla skośnie ustawionej płaszczyzny Fx, Fz. W tym przypadku za kąt natarcia α przyjmuje się kąt, jaki z kierunkiem wiatru tworzy cięciwa profilu, zaś pole S – rzut płata na płaszczyznęprzeprowadzoną przez cięciwę. Za punkt zaczepienia wypadkowej siły aerodynamicznej Fa przyjmuje się punkt przecięcia się tej siły z cięciwą profilu, punkt ten nazywa się środkiem parcia profilu.

l

α

d

v

Fx

Fa

Fz


Bezwzględne wartości aerodynamiczne współczynników profilów opływowych (cx i cz) są znacznie korzystniejsze od współczynników płyt płaskich. Tłumaczy się to tym, Ŝe przepływ powietrza w sąsiedztwie profilu jest warstwowy, poszczególne strugi powietrza spływają z profilu bez zaburzeń i bez tworzenia wirów. Natomiast na skutek niekorzystnego pod tym względem kształtu płaszczyzny następuje oderwanie się od niej części strugi powietrza, powodując przy spływie zaburzenia i wiry, a w wyniku większe opory a mniejszą siłę nośną.


MoŜliwości odzyskiwania energii z wiatru wykorzystując boczne parcie wiatru określił niemiecki fizyk Albert Betz.

Prawo Betz’a mówi, Ŝe moŜna przekonwertować tylko 16/27 (albo 59%) energii kinetycznej wiatru na energię mechaniczną turbiny. Prawo to zostało ogłoszone w 1919r.

W celu wyjaśnienia prawa Betz’a poniŜej przeanalizowano w uproszczony sposób zjawiska jakie zachodzą przy przejściu strumienia powietrza przez turbinęusytuowaną prostopadle do kierunku wiatru.


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

1

2

v

v

=

1

2

0 v

v

P

Pξ t

t

Charakterystyka współczynnika teoretycznego wykorzystania mocy wiatru ξt=f(v2/v1)

15

SILNIKI WIATROWE - rodzaje

Podział silników wiatrowych ze względu na usytuowanie osi obrotu względem kierunku wiatru:• silniki o osi obrotu usytuowanej poprzecznie do kierunku wiatru, tj. wykorzystujące głównie czołowe parcie wiatru – pracujące oporem, (silniki bębnowe - A, karuzelowe - B, rotorowe - C) oraz parcie boczne wiatru – pracujące siłą nośną(silnik Darrieus’a - D),

v

v

v

A B C D

SILNIKI WIATROWE - rodzaje

Podział silników wiatrowych ze względu na usytuowanie osi obrotu względem kierunku wiatru:• Silniki o osi obrotu usytuowanej równolegle do kierunku wiatru wykorzystująoddziaływanie boczne wiatru – napędzane są aerodynamiczną siłą nośną (A) silnik skrzydłowy – wiatrak, B) silnik wielołopatkowy (wolnobieŜny), C) silnik śmigłowy (szybkobieŜny))

AB

C

SILNIKI WIATROWE - charakterystyki

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.05

0.2

0.3

0.4

0.5

0.60.4

0.3

0.2

0.1

λnB

cm max A

współczynnik momentu napędowego c m

współczynnik wykorzystania energii wiatru cp

A silnik szybkobieŜny λnA = 5

cm n A

λ0B λnA

cp cm

cp max A

cp max B

cm r A

cm r B

cm n A

λ0A

B silnik średniobieŜny λnB = 1.2

λ0

0


WyróŜniono następujące charakterystyczne wielkości: • λn – znamionowa wartość współczynnika szybkobieŜności osiągana przy maksymalnej wartość współczynnika wykorzystania energii wiatru cp max,

• λ0 – wartość współczynnika szybkobieŜności przy biegu jałowym osiągana przy zerowej wartości współczynnika momentu napędowego cm=0,

• cm r – wartość współczynnika momentu napędowego przy rozruchu odpowiadająca momentowi rozruchowemu przy szybkobieŜności λ=0,

• cm n – znamionowa wartość współczynnika momentu napędowego odpowiadająca momentowi znamionowemu przy szybkobieŜności λn.

Na podstawie pokazanych charakterystyk moŜna wyciągnąć następujące wnioski:• dla silników średniobieŜnych:

–charakteryzują się duŜym momentem rozruchowym równym maksymalnemu,–monotoniczny malejący przebieg charakterystyki współczynnika momentu napędowego cm(λ) gwarantuje stabilną pracę w całym zakresie szybkobieŜności,–osiągają niŜszy współczynniki wykorzystania energii cp max,

–λ0 jest około 2 razy większa od λn, przy czym bieg jałowy nie zagraŜa konstrukcji mechanicznej wirnika silnika wiatrowego,

16


SIL

NIK

I W

IATR

OW

E –

turb

iny w

iatr

ow

e

SIL

NIK

I W

IATR

OW

E –

turb

iny w

iatr

ow

e

Tu

rbin

y w

iatr

ow

e -

skła

dan

ie p

ręd

kośc

iR/3

R/2

R

vu3

vu1

v1

v2

v3

vw vw vw

α1

α2

α3

β1β2β3

vu2

17

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a

Rozmieszczenie elementów elektrowni wiatrowej znajd ujących si ę w gondoli:

1. Piasta wirnika2. Łopata wirnika3. Wał wolnoobrotowy4. Motoreduktor obrotu gondoli5. Mechanizm zmiany k ąta poło Ŝenia

łopat ϑϑϑϑ6. 6. 6. 6. Przekładnia mechaniczna

7. Hamulec tarczowy8. Generator elektryczny9. Anemometr i ster kierunku wiatru10. ŁoŜysko wie ńcowe gondoli11. Chłodnica oleju przekładniowego

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

N50N43

N54 N60

18

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

N50N43

N54 N60

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

19

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

gon

dola

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

wie

Ŝa

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

bu

dow

a,

wie

Ŝa

20

ROZWÓJ WIELKOŚCI EW

0.17MW 0.6MW 1MW 2MW 3.6MW 4.5MW �� 5MW@116mM(ultibird)5000 DFIG, EUROS

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

stero

wan

ie m

ocą

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

stero

wan

ie m

ocą

W typowych śmigłowych silnikach wiatrowych, uŜywanych w elektrowniach wiatrowych, ilość energii odzyskiwanej z wiatru zaleŜy od kąta natarcia. Kąt ten zmienia się zarówno z prędkością wiatru jak i z prędkością wirnika silnika wiatrowego. Istnieją dwa główne sposoby sterownia mocą w elektrowniach wiatrowych:

• poprzez zmianę kąta ustawienia łopat wirnika (pitch)

• poprzez wykorzystanie efektu odrywania (stall, active-stall)

STEROWANIE MOCĄ W EW

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

stero

wan

ie m

ocą

regulacja mocy przez zmian ę

kąta ustawienia łopat (pitch)

P

v

P

v

regulacja mocy przy pomocy efektu odrywania (stall)

Pn

Pn

vstart vn vstop vstopvnvstart


21

Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

stero

wan

ie m

ocą

Na podstawie charakterystyki mocy w funkcji prędkości wiatru dla obu typów silników wiatrowych moŜna wyróŜnić cztery zakresy pracy:

1. PoniŜej prędkości wiatru vstart, kiedy elektrownia jest wyłączona i pozostaje w stanie czuwania.

2. W zakresie prędkości wiatru od vstart do vn, kiedy elektrownia pracuje z moŜliwie maksymalnie wysokim współczynnikiem cp.

3. W zakresie prędkości wiatru od vn do vstop, kiedy elektrownia pracuje i ogranicza moc do wartości znamionowej.

4. PowyŜej prędkości wiatru vstop, kiedy elektrownia jest wyłączona i pozostaje w stanie czuwania.


Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

stero

wan

ie m

ocą • poprzez odstawianie wirnika od kierunku wiatru, spotyane w elektrowniach małych mocy rzędu pojedynczych kW i mniejszych

• poprzez zastosowanie sterowanych klap (podobnie jak w samolotach), bardzo rzadko obecnie spotykane

• poprzez zastosowanie układu przekształtnikowego pośredniczącego między generatorem a siecią


Ele

ktr

ow

nia

wia

trow

a –

stero

wan

ie m

ocą • kolejną moŜliwość wpływu na moc generowaną przez elektronie daje

zastosowanie układu przekształtnikowego pośredniczącego między generatorem a siecią


Zastosowanie układów przekształtnikowych pozwala na pracęelektrowni ze zmienną prędkością obrotową.

Daje to następujące korzyści:

• poprawę wykorzystania energii wiatru,• zmniejszenie obciąŜeń w mechanicznym ciągu przenoszenia mocy,• złagodzenie niekorzystnego oddziaływania na sieć przy właściwie

dobranych filtrach wyŜszych harmonicznych (efekt migotania).

• zwiększenie złoŜoności układu, co potencjalnie powoduje zmniejszenie niezawodności,

• wprowadzanie dodatkowych strat przetwarzania,• zwiększenie kosztów produkcji.

Wady układów przekształtnikowych:

ROZWÓJ TECHNOLOGII W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH

�Gearless

��Variable speed

��Pitch

��Gearbox

�Limited variable speed

��Fixed speed

�Active stall

��Stall

ORIGINALDANISH

CONCEPT

CZAS

22

UKŁADY GENERACJI EN-EL W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH

Układy generacji energii elektrycznej w elektrowniach wiatrowych:

• generatory elektryczne:

- asynchroniczne – klatkowe i pierścieniowe,

- synchroniczne – ze wzbudzeniem elektromagnetycznym (w tym bezszczotkowe) i z magnesami trwałymi.

• układy przekształtnikowe w zaleŜności od zastosowanego generatora elektrycznego.


Przekładnia ASG~

~_

_DC

n f

Przekładnia ASG

~

n f

_ ~

_

Przekładnia ASG

~

n f

~

Układy przetwarzania z generatorami asynchronicznym i:

klatkowymi pier ścieniowymi

n=(1-s) f/p, s=0 ÷ -0.08 (sn)

n=0.8 ÷ 1.2 f/p

n=1 ÷ 1.3 f/p

n=0.8 ÷ 1.2 f/p

bezpośrednie sprzęŜenie z siecią asynchroniczna kaskada stałego momentu

generator asynchroniczny podwójnie zasilanysprzęŜenie z siecią przez przekształtnik energoelektroniczny

Przekładnia ASG

n f


Układy przetwarzania z generatorami synchronicznymi :

ze wzbudzanym wirnikiem z wirnikiem z magnesami trwałymi

n=0.5 ÷ 1.2 nn n=0.7 ÷ 1.2 nn

sprzęŜenie z siecią przez przekształtnik energoelektroniczny

sprzęŜenie z siecią przez przekształtnik energoelektroniczny

Przekładnia~

~_

_DC

n fPrzekładnia SG

~

~_

_DC

n f


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

AS

G D

wu

stro

nn

ie Z

asi

lan

y

Przekładnia ASG

~

n f

~

W elektrowniach wiatrowych coraz szerzej stosowane są generatory asynchroniczne pierścieniowe z podwójnym zasilaniem. W rozpatrywanym rozwiązaniu (4-kwadrantowy przekształtnik) istnieje moŜliwość sterowania współczynnikiem mocy elektrowni cos(ϕ). Prędkość wirowania zmienia sięwzakresie: n=0.8...1.2f/p. Podstawową zaletą tego typu rozwiązania jest to, Ŝe dla tego typu układu znaczne ograniczona jest moc przetwarzana przez przekształtnik energoelektroniczny w stosunku do mocy generowanej do sieci. Pozwala to na ograniczenie kosztów budowy tego typu elektrowni. Takie rozwiązanie znajduje coraz więcej zastosowań w elektrowniach duŜych mocy powyŜej 1MW (obecnie elektrownie tego typu osiągają moc na poziomie 3.6MW). W zasadzie jest to jeden z obowiązujących standardów.

23


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

AS

G D

wu

stro

nn

ie Z

asi

lan

y

Silnywiatrs<0

Szczelinapowietrzna

Słabywiatrs>0

WałP

WałP

StojanP

StojanP

WirnikP

WirnikP

Sieć z

asila

jąca

Rozpływ mocy w róŜnych trybach pracy

Tryb pracy:nadsynchroniczny

Tryb pracy:podsynchroniczny


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

AS

G D

wu

stro

nn

ie Z

asi

lan

y

AG~ Pm

Pr Q

r

Pw Q

w

Filtr LCPsQs

Wył Wył

PC Q

C

SIEĆEE

DC

nn

SN

Trafo

FNsieć FNwirnik


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

AS

G D

wu

stro

nn

ie Z

asi

lan

y

Układ składa się z toru zasilania wirnika i stojana niezaleŜnie przyłączanych przez wyłączniki. Stojan jest przyłączony bezpośrednio do sieci załączanie wyłącznika od strony sieci odbywa się po wstępnym namagnesowaniu generatora od strony wirnika i zsynchronizowaniu z napięciem sieci. Tor zasilania wirnika składa się z 4-kwadrantowej przetwornicy częstotliwości z pośredniczącym obwodem prądu stałego i filtra sieciowego. Filtr sieciowy pełni rolę filtra wyŜszych harmonicznych generowanych przez falownik napięciowy od strony sieci (FNsieć) i dodatkowo jako zasobnik energii biernej do wzbudzania i kompensacji generatora. Przy czym filtr sieciowy zapewnia jedynie część energii biernej do kompensacji maszyny rozszerzając moŜliwości kompensacyjne układu kaskady. Kompensacja układu jest realizowana przede wszystkim przez oba falowniki sieciowy (FNsieć) i w wirniku (FNwirnik). Przekształtnik sieciowy (FNsieć) reguluje napięcie w obwodzie DC i współczynnik mocy układu. Przekształtnik zasilający wirnik (FNwirnik) reguluje bezpośrednio moment generatora i współczynnik mocy układu. Oba przekształtniki wykonywane są na bazie modułów mocy składających się z tranzystorów mocy IGBT z radiatorem i zabezpieczeniami. Układy tego typu pracują przy napięciu do 480V lub 690V, stosując tranzystory IGBT o napięciu odpowiednio 1200V i 1400V


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

AS

G D

wu

stro

nn

ie Z

asi

lan

y

• tylko dwa przekształtniki połączone w szereg przetwarzające moc wirnika (zwykle 20 ÷ 30% generowanej mocy)

• małe straty przetwarzania 0.6÷0.9% generowanej mocy

• indukcyjność filtru linii zasilającej wynosi 3÷4,5% (12÷15% w odniesieniu do mocy wirnika)

• moŜliwość kompensowania sieci zasilającejPodst

awow

e za

lety

• maszyna pierścieniowa nie jest tanim rozwiązaniem

• ograniczony zakres zmienności prędkości obrotowej (80÷120% do 70÷130%) związany z przetwarzaniem mocy wirnika (zwykle 20÷30% generowanej mocy)

• przekształtnik wirnika pracuje przy bardzo niskiej częstotliwości dlatego zawory muszą być dwukrotnie przewymiarowane

• napięcie o duŜej zmienności (wysokie du/dt) podawane do uzwojeńwirnika

• skomplikowana procedura synchronizacji i niestandardowe zabezpieczenia

Podst

awow

e w

ady

24


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

SG

Drugim standardem jest stosowanie generatora synchronicznego sprzęgniętego z siecią za pomocą przekształtnika AC/AC z pośredniczącym obwodem prądu stałego. Obecnie przekształtniki sprzęgające mają postaćprostownika diodowego i falownika tranzystorowego PWM. Układy takie mają mniejszą zawartość harmonicznych, a ponadto mają moŜliwość pracy bez poboru mocy biernej z sieci. Prędkość generatora jest zmienna i sterowana w zakresie n=0.5...1.2f/p. W elektrowniach tych dzięki zastosowaniu na tyle wolnobieŜnych generatorów synchronicznych, Ŝe moŜna było bezpośrednio połączyć wał turbiny wiatrowej z wałem generatora ograniczono do minimum liczbę elementów wirujących eliminując przekładnie mechaniczną. Tego typu konstrukcje są budowane i ciągle rozwijane. Obecnie elektrownie tego typu osiągają moc 4.5MW i naleŜą do największych seryjnie produkowanych.

Przekładnia SG~

~_

_DC

n f


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

SG

Podstawowe układy sprzęgające generator synchroniczny z sieciąelektroenergetyczną to:

• układ z falownikiem prądu,

• układ z falownikiem napięcia

Wspólnym dla obu układów jest pierwszy stopień przetwarzania jakim jest prostownik diodowy. Bardzo często w elektrowniach wiatrowych sąstosowane generatory synchroniczne sześciofazowe. W tym przypadku prostownik diodowy jest budowany jako mostkowy 12-pulsowy. MoŜna tym sposobem ograniczyć znacznie odkształcenie prądu generatora. Dalsze układy róŜnią się w zaleŜności od zastosowanego falownika sieciowego prądowego lub napięciowego.


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

SG

Układ z falownikiem prądu wydaje się być idealnym rozwiązaniem, z punktu widzenia sterowania, w przypadku współpracy ze sztywną sieciąelektroenergetyczną będącą źródłem o charakterze napięciowym. W tym przypadku obwód pośredniczący napięcia stałego składa się z dławika. Problemem jest gorsza sprawność układu. Układ ma moŜliwośćkompensowania sieci elektroenergetycznej.

SG~

nnSN

Trafo

SIEĆ

EE

FP PDDC

EW

z g

en

era

tore

m

syn

chro

nic

znym

i

falo

wn

ikie

m p

rąd

u


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

SG W większości zastosowań dominuje układ z falownikiem napięcia. W

obwodzie pośredniczącym zastosowany jest przekształtnik DC/DCpodwyŜszający (typu boost). PodwyŜszanie napięcia jest konieczne szczególnie przy słabym wietrze, kiedy generator pracując z niskąprędkością obrotową nie jest w stanie wytworzyć odpowiednio wysokiego napięcia, Ŝeby falownik napięciowy mógł oddawać generowaną moc do sieci (UDC>Usieci max).

Falowniki w prezentowanych układach wykonywane są, podobnie jak w przypadku kaskady asynchronicznej, na bazie modułów mocy składających się z tranzystorów mocy IGBT z radiatorem i zabezpieczeniami.

SG~

nnSN

Trafo

SIEĆ

EE

FN PDBOOST

DC

EW

z g

en

era

tore

m

syn

chro

nic

znym

i

falo

wn

ikie

m n

ap

ięci

a

25

WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

SG

–p

rzykła

d p

rakty

czn

y

WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

SG

–p

rzykła

d p

rakty

czn

y


WY

BR

AN

E R

OZ

WIĄ

ZA

NIA

SG

• teoretycznie nie ma dolnego i górnego limitu prędkości obrotowej

• generowana moc i napięcie rośnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej

• moŜliwość kompensowania sieci zasilającej

• prosty układ przekształtnikowy (prostownik diodowy) od strony generatora

• napięcie o duŜej zmienności (du/dt) nie występuje na uzwojeniach generatora

• moŜliwość pracy na wydzieloną sieć w przypadku awarii w sieci elektroenergetycznej (praca wyspowa)

Podst

awow

e za

lety

• dwa (trzy) przekształtniki, pracujące w szereg, przetwarzają pełnągenerowaną moc

• straty przetwarzania na poziomie 2÷3% generowanej mocy

• duŜa pojemność kondensatora w pośredniczącym obwodzie napięcia stałego

• indukcyjność w linii zasilającej wynosi 10÷15% w odniesieniu do generowanej mocy

Podst

awow

e w

ady

ELEKTROWNIACH WIATROWYCH

OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ć

Okresowe zmiany generowanej mocy wywoływane przez:

• Efekt cienia wieŜy (wirnik po zawietrznej) lub efekt spiętrzenia (wirnik po dowietrznej).

�� Oscylacje momentu napędowego w zakresie pojedynczych herców, mogące dochodzić nawet do 15% wartości znamionowej, wywołane przechodzeniem łopaty silnika wiatrowego przez cień wieŜy.

• Pionowy profil wiatru.

�� Prędkość wiatru wzrasta w wysokością, co w efekcie powoduje sinusoidalną modulację mocy wyjściowej.

• Błąd kąta ustawienia wirnika.

�� Płaszczyzna wirnika nie moŜe nadąŜnie śledzić kierunku wiatru z uwagi na duŜą szybkość zmian kierunku wiatru. Z reguły dopuszczalny jest pewien mały błąd ustawienia wirnika względem kierunku wiatru, co powoduje równieŜ niewielkie sinusoidalne modulowanie mocy wyjściowe.

26


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ćokre

sow

e z

mia

ny g

en

ero

wan

ej

mo

cy

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15

iG

t[s]


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ćzm

ian

y p

ręd

kośc

i w

iatr

u



P

v

Pn

vstart vn vstop


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ćzm

ian

y p

ręd

kośc

i w

iatr

u

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

00:0

000

:06

00:1

000

:16

00:2

400

:31

00:3

600

:43

00:5

000

:55

01:0

001

:06

01:1

501

:21

01:2

801

:36

01:4

801

:59

02:0

802

:17

02:2

402

:38

02:5

003

:05

03:2

803

:38

03:4

604

:33

05:0

305

:35

06:1

8

PrzebiegiP(t),Q(t),S(t)

[kWkVArkVA]

t[min:s]


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ć

Nieokresowe, stochastyczne wahania generowanej mocy wywoływane przez:

Zmiany prędkości wiatru.

�� Stochastyczne zmiany prędkości wiatru przenoszą się na fluktuacjęgenerowanej mocy. Mogą one mieć charakter zarówno powolnych jak i szybkich (przy podmuchach i porywistym wietrze) zmian.

Synchronizacja generatora z siecią – załączenie EW.

�� PrzetęŜenia prądowe powstające przy załączaniu generatora do sieci elektroenergetycznej mogące wywoływać krótkotrwałe wahania napięcia. Elektrownia jest załączana przy warunkach wiatrowych pozwalających na pracę generatorową.

Nagłe wyłączanie duŜej mocy.

�� Szczególnie istotne przy zbyt silnym wietrze (powyŜej 20..25 m/s), kiedy ze względu na bezpieczeństwo obiektu istnieje konieczność wyłączenia elektrowni, co w efekcie moŜe powodować nagłe wahania napięcia w sieci elektroenergetycznej.

27


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ćro

zru

ch



P

v

Pn

vstart vn vstop


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ćro

zru

ch

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23

iGuG

t[s]


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ćro

zru

ch

iG

t [s]

Przekładnia ASG

n f


OD

ZIA

ŁY

WA

NIE

NA

SIE

Ćza

trzy

man

ie p

rzy d

uŜe

j m

ocy



P

v

Pn

vstart vn vstop

28


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

×10-1f(v)

F(v)

[%]

=sm

6v

=⇒

≥rokh

42.1tsm

20v

=⇒

≥rokh

01.0tsm

25v

=sm

8v

=⇒

≥rokh

65tsm

20v

=⇒

≥rokh

4tsm

25v

v

v


PO

DS

UM

OW

AN

IE

ZASTOSOWANIE PRZEKSZTAŁTNIKÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH POZWOLIŁO NA

ZWIĘKSZENIE EFEKTYWNOŚCI EW

PRZEKSZTAŁTNIKI BUDOWANE SĄ CZĘSTO ZE ZINTEGROWANYCH INTELIGENTNYCH MODUŁÓW MOCY

IGBT

WSPÓŁCZEŚNIE DOMINUJĄ DWAPODSTAWOWE ROZWIĄZANIA:

z generatorem asynchronicznym podwójnie zasilanymoraz

z generatorem synchronicznym z falownikiem napięcia

PRZEKSZTAŁTNIKI ENERGOELEKTRONICZNE SĄOBECNIE STANDARDOWYM WYPOSAśENIEM EW

NAJWYśSZYCH MOCY

Autor: dr inŜ. A. Latko

K E N E R

WYDZIAŁELEKTRYCZNY

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGIIzagadnienia ogólne

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

Referował: dr inŜ. Andrzej Latko

Tel.: (0-32) 237-18-31

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII zagadnienia ogólne i … ogolne i wiatr_s.pdf · Z punktu widzenia...

Documents

Transcript of ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII zagadnienia ogólne i … ogolne i wiatr_s.pdf · Z punktu widzenia...