Referat Electrice Wind Turbine

17
 FACULTATEA DE INSTALAŢII TURBINE EOLIENE 2011

Transcript of Referat Electrice Wind Turbine

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 1/17

 

FACULTATEA DE INSTALAŢII

TURBINE EOLIENE

2011

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 2/17

 

Capitolul 2

Turbine eoliene

2.1 Generalitati

Morile de vânt datează de mai mult de 2000 de ani. Acestea au fost utilizate în principal pentru măcinatul cerealelor și pentru pomparea apei. Un exemplu mai recent,sunt morile de vânt olandeze, care au apărut în diferite variante şi au fost construite înnumăr mare în secolul al 17 și 18 în Europa. O altă dezvoltare memorabilă a secolului 19 afost Moara de Vest, găsită în zonele rurale din Statele Unite ale Americii.Construcțiile moderne de convertori de energie eoliană au fost dezvoltate în anii 1920, dar doar inainte de anii 80 s-a găsit interes profesional ca o cerere proeminentă a energiilor regenerabile.

Din punctul de vedere al fluidului trebuie să distingem convertoarele de energie eoliană curotor cu for ță de tragere de cele cu rotor cu for ță dinamică.In timp ce rotoarele cu for ță de tragere utilizează direct presiunea vântului și obtin oeficiență scazută de ordinul 0,1…0,2, rotoarele cu for ță dinamică dezvoltă valoriconsiderabil mai mari limitate la aproximativ 0,59.O teorie adecvată a fost publicată la inceputul secolului 19 (Joukowski 1907).Turbinele eoliene moderne sunt în mare parte construite ca maşini cu funcționare rapidă cuax orizontal pe direcţia vântului şi de preferinţă cu elice cu 3 pale.Condiţiile de funcţionare nominale au crescut în mod constant, astfel că puterea instalatămedie pe o unitate este în prezent mai mare de 1.700kW.Pentru Parcurile eoliene offshore evaluările sunt de până la 6.000kW și sunt în stadiul de

pilot.

2.2. Bazele conversiei energiei eoliene

2.2.1. Coeficientul de putere și conversia puterii

Din expresia energiei cinetice, puterea conţinută în vântul care trece prin aria A, cu viteza V1

(2.1)

ρ - este densitatea specifică a aerului care depinde de presiune şi umiditate, pentrucalcule practice se poate presupune ρ ≈ 1.2kg/m3.A - este suprafața circulară de trecere a curenților de aer pe direcția axială a turbinei.Puterea mecanica folosita se obtine prin inmultirea cu un coefficient de putere c p:

(2.2)

In cazul unui current de aer omogen a carui viteză inainte de a ajunge in planul turbinei estev1 sufera o modificare ca urmare a conversiei acestuia ajungând la o viteză v3 in spateleturbinei, a se vedea Fig. 2.1.

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 3/17

 

 

Fig. 2.1. Model fluid idealizat pentru un rotor al unei turbine eoliene (Betz)

O teorie simplificată susține că in planul palelor viteza ajunge la o valoare mediev2=(v1+v3)/2. Pe această bază Betz [Bet26] a demonstrat printr-un calcul simplu că putereautilă maximă este obţinută pentru v3 / v1 = 1 / 3, în cazul în care coeficientul de putere devine

cp = 16/27 ≈ 0, 59.In realitate turbinele eoliene afișează o valoare maximă a coeficientului cp,max=0,4…0,5datorită pierderilor (pierderi la pornirea palelor, pierderi datorita profilelor palelor).Pentru a determina puterea mecanică disponibilă pentru generatorul electric,(pompa)expresia (2.2) trebuie să fie înmulţită cu eficienţa trenului de rulare, ţinând cont de pierderile în lagăre, cuplaje si in cutiile de viteze.Un parametru important al rotoarelor eoliene este raportul vitezei periferice λ, carereprezintă raportul dintre viteza pe circumferinţa palelor şi viteza vântului.

(2.3)

D – este diametrul exterior al palelor si W este viteza unghiulara a rotorului. De remarcateste ca viteza de rotatie n (data conventional la puterea -1) este legată de W pr in s-1

W=2pn/60.Considerand ca in sistemul rotativ puterea este produsul dintre cuplul T si viteza unghiularaW (P=T*W), coeficientul cuplului cT poate fi extras din coeficientul de putere.

  (2.4)

Cuplul conectat cu puterea conform relatiei (2.2) este:

(2.5)

De observant este ca cuplul variază cu pătratul vitezei vântului v1 iar puterea variază cuviteza vântului la puterea a treia.Figura 2.2 arată caracteristici tipice cp(l1) pentru diferite tipuri de rotor. In afară devaloarea maximă constantă în funcţie de cifra Betz, figura indică o curbă revizuitacp (Schmitz), care ia in calcul abaterea din aval, de la direcţia axială a debitului de aer.Diferenţa este notabilă în regiunea cu viteză mai mică, așa cum a fost calculată de Schmitzşi, înainte de, Glauert.

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 4/17

 

 Împreună cu Fig. 2.3 indicând caracteristici asociate CT(λ), este de ințeles preferinţa actualăpentru rotoare cu trei pale rotoare și cu ax orizontal.Aşa-numitele turbine cu funcţionare rapida cu 3, 2 sau o pală, afisează valori mai mari ale luicp, în timp ce curbele cT indică un cuplu slab la pornirea turbinelor cu funționare rapidă.Din moment ce rotoarele cu una şi două pale sunt problematice cu privire la variaţiile

cuplului şi a zgomotului, rotoare de trei pale sunt în prezent predominante în toate sistemelemoderne de energie eoliană. Rotoarele sunt în mod normal, concepute la valorile λA = 5. . .

8.

Fig. 2.2 Coeficientul tipic de putere pentru diferite tipuri de rotoare in functie de raportulvitezei periferice l.

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 5/17

 

Fig. 2.3 Coeficientul cuplului pentru diferite tipuri de rotoare cu ax orizontal

2.2.2 Puteri si Cuplu

Proprietăţile principale ale rotorului rezultă din forţa de ridicare şi forta de tragere a unei palecum este descrisă de teoria palelor. Să lăsăm o pală de adâncime t şi lăţime b să fie supusă

vitezei vântului v1, a se vedea Fig. 2.4.

Fig. 2.4 Coeficientul cA(a) de ridicare si cw(a) de tragere peste unghiul palei de profilespecifice.

 În funcţie de unghiul de atac a între direcţia vântului şi profilul palei, forţa de ridicare FA şifor ța de tragere FW sunt: 

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 6/17

 

normală pe direcția vântului

pe direcția vântului (2.6)

Reţineţi că aceste component ale fortei sunt îndreptate perpendicular şi paralel cudirecția vântului.Coeficienţii cA şi cW sunt caracteristici pentru un anumit profil de pală, depinzând de unghiula. Exemplul din Fig. 2.4 se aplica unor profile asimetrice [Schm56].Pentru valori mici ale unghiului a (0 ≤ a ≤ 10°), se observă o dependenţă aproapeproporţională cu cA = (5,1.. 5,8) · a, în timp ce cW este relativ mic în intervalul considerat dea. Raportul e = cA / cW se numeşte raportul de alunecare sau raportul de ridicare / tragere.Atunci când rotorul turbinei eoliene se roteşte la o viteză unghiulară W, viteza pecircumferinţă fiecarei pale la o rază r este u(r) = W · r.In planul de rotatie viteza vântului este v2 in direcția axială care este, potrivit teoriei lui Betz,

2 / 3 din viteza v1 a vântului din amonte. Ambele componente insumate geometric daurezultat în viteză c(r), care este îndreptată sub unghiul a în raport cu planul rotorului, veziFig. 2.5.

 În consecinţă, creşteri ale for ței de ridicare dFA şi a forţei de tragere dFW acţionează în zonade creştere (t dr) a palei. Forţa poate fi descrisă prin componentele sale dFt pe direcțietangențială şi în dFa in direcție axială:

(2.7)

Integrând pentru un anumit contur, cuplul poate fi obţinut din for ța tangentială, în timp ceforţele axiale se insumează la forţa de tragere care acţionează axial pe rotor.La vârful palei, r = R, viteza maximă este u(R) = W · R. Reţineţi că viteza relativă a vântuluila vârf este:

 

Un exemplu de cp(l) si curbele asociate cT (l), pentru un rotor cu pale cu unghiuri fixe,conceput pentru un raport al vitezei periferice optime lA=6,5 este aratat in Figura 2.6[Gas07].

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 7/17

 

Fig. 2.6 Curbele coeficientului de putere cp(l) si coeficientul cuplului cT(l) pentru un rotor cutrei pale.

Caracteristicile de bază pentru un rotor rezultă din coeficientul de putere cP(l) și coeficientulcuplului cT(l), (vezi 2.3 și 2.4).  În continuare este definit un coeficient aerodinamic CS, carepermite calcularea forţei de tracțiune axială, a se vedea Fig. 2.7.

Fig. 2.7 Curba coeficientului de tragere cs(l)

Cu pala rigidă acest coeficient este prea mic pentru un l scăzut, iar fără sarcină (l mare)atinge valori similare cu un plan circular supus la debitul de aer în direcţia normală.Cuplul T, puterea P şi for ța de tragere axială S pot fi exprimate printr-un set de ecuaţiifolosind forţa de referinţă FB care variază cu pătratul vitezei vântului şi este proporţională cusuprafaţa rotorului:

(2.8)

2.3 Regimul vântului si utilizarea acestuia

2.3.1 Distribuția vitezei vântului

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 8/17

 

Regimul vântului este influenţat de efectele regionale şi locale, şi depind de variațiilesezoniere și de scurtă durată. Într-un proiect, pentru a construi un sistem de energie eoliană, in primul rând este nevoie deo expertiză pentru a estima distribuția vitezei vântului la locul în cauză.Regimul actual de vânt poate fi determinat prin măsurare in câmp deschis, de preferinţă la

 înălţimea catargului (stâlpului).Cu toate acestea, arhiva datelor arată variaţii semnificative in ani diferiţi, luni şi zile diferite lao anumită locaţie.Viteza vântului variază în funcţie de înălţimea faţă de sol, influenţată de rugozitateasuprafeței.Presupunând condiţii stabile, dependența vitezei v de înălţimea z poate fi descrisă printr-unprofil logaritmic.Viteza vântului la v2 la inalțimea z2 se calculează luând ca referință viteza v1 și inalțimea z1.

(2.9)unde z0 este lungimea rugozităţii în funcţie de teren; parametrii convenţionali sunt 0,03 mpentru terenuri agricole, 0,1 m pentru arbuşti şi arbori împrăştiați, 0,5. . . 1,6 mpentru pădure.Ecuaţia (2.9) este utilizată la calcularea randamentului energetic de referinţă în stadiul deproiect, a se vedea 2.4.4. În cazul în care regimul vitezei vântului v(t) este dat la o înălţime specificată, deasuprasolului, distribuţia puterii şi a randamentului energiei pot fi evaluate de către statisticidescriptive. În acest scop, vitezei vântului ii sunt atribuite k clase distribuite în mod egal de lăţime Δv cuvalori medii vi (i = 1… K).Măsurători facute in perioade de exact 10 minute sunt alocate celor k clase, astfel încâtfiecare clasă este acoperită de un interval de timp ti. Frecvenţele relative hi ale vitezeivântului în perioada luată în considerare, T pentru 1 d sunt:

cu

(2.10a)Distribiția frecvenţei este reprezentată sub forma unei histograme hi(vi). Figura 2.8a dă unexemplu cu un pas Δv = 1m / s.Este cunoscut faptul că distribuţiile măsurată în practică pot fi aproximate printr-o funcțieWeibull.Distribuţii obţinute în Europa, urmăresc cu o precizie bună, o funcţie Weibull cu factor deformă k = 2, adică o distribuție Rayleigh:

 (2.10b)

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 9/17

 

Figura 2.8b prezintă distribuțiile Weibull cu k ca parametru; Se observă preferinţapentru k = 2, în aproximație, care este distribuţia Raileigh utilizată pe scară largă în practică.

Fig. 2.8 Reprezentarea distribuţiei vitezei vântului. (a) exemplu de histogramă; (b)aproximație prin funcția Weibull (funcția Raileigh pentru k = 2)

2.3.2 Distribuția puterii și energia

O valoare a puterii Pi (vi) poate fi atribuită pentru fiecare clasa i a distribuţiei hi(vi) în conformitate cu (2.2).Este recomandabil să se facă referire la zona Pi cuprinsă in aria A, pentru a obţine o valoarespecific a puterii.

(2.11)Reţineţi că o limitare de putere poate avea loc la o viteză a vântului mai mare. Din direcţiade alimentare specific, urmează o distribuţie de energie normalizată:

(2.12)

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 10/17

 

Fig. 2.9 Histogramele de distribuţie a vitezei vântului şi a randamentului de energienormalizat

Datorită relaţiei dintre putere şi viteza vântului, maximul ei(vi) este considerată în valori alelui vi semnificativ mai mare decât maximul hi (vi). Figura 2.9 dă un exemplu, folosind uninterval Δv = 0.5 m / s.

2.3.3 Puterea și caracteristicile cupluluiPuterea livrată de către o turbină eoliană este o funcţie a raportului vitezei periferice (a se

vedea Fig. 2.3) şi, prin urmare, depinde de viteza vântului şi viteza de rotaţie.Figura 2.10 prezinta o reprezentare a puterii şi a cuplului unui rotor cu o poziţie fixă apalelor, cu valori ale vitezei vântului ca parametru.

Fig. 2.10 Puterea si caracteristicile randamentului vs. viteza de rotație (v N = 12m / s)

In exemplu viteza vântului este de 12 m/s. Design-ul este in așa fel incât, la aproximativ v =8 m/s raportul vitezei periferice este optim, l=lopt. Maxima de putere este indicată de valoareacubică a lui v. Din caracteristica de putere, se observă că P / PN = 1 la n / nN = 1.Măsuri pentru limitarea puterii la viteze ale vântului mai mari nu sunt luate în considerare îngrafice.Graficele sunt analitic derivate dintr-o curbă a coeficientului de putere, a se vedea Fig. 2.3.Atunci când cp (l), este dată ca o funcţie empirică, de exemplu, în formă de tabel, atuncicurbele din Fig. 2.8 pot fi calculate de către următorul algoritm pentru un design specific.

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 11/17

 

- lA raportul vitezei periferice proiectate şi cpA = cp (lA) coeficientul de putere optimă arotorului,

- lN raportul vitezei periferice pentru condițile nomianle, cu cp, N = cp (lN),- vN viteza vântului pentru condițile nominale.

Raportul lN / lA poate fi ales. În cazul unui sistem de viteză constantă pentru funcţionarea la n/ nN = 1 viteza vântului la care cp este optim, se calculează cu:

(2.13)

Pentru a calcula puterea şi curbele de cuplu, parametrul vitezei vântului vi este ales.Următoarele ecuaţii sunt normalizate pentru a da P, T şi n referite la valorile evaluate.

Cantităţile de bază pentru condiţile evaluate sunt dupa cum urmează:

unde:r, A sunt la fel ca în (2.2), si cT la fel ca în (2.4); n este în min-1.Exemplul din Fig. 2.10 se bazează pe cp (l) curba din Fig. 2.6, din care lA = 6,5 şi cp, A = 0,52.

Viteza vântului nominală este aleasă vN = 12 m/s, şi cp optim este atribuit vA = 8 m/s. În conformitate cu (2.13) raportul vitezei periferice in condiții nominale ar trebui să fie lN= lA(vA / vN), a fost ales lN = 4, 5, cu cp, N = 0, 448.

2.4 Caracteristicile puterii și randamentul energiei

2.4.1 Controlul si limitarea puterii

2.4.1.1 Mecanismul de blocareVariaţia unghiului palei este un mijloc de a controla cuplul rotorului şi puterea din parteavântului şi, în acelaşi timp, oferă putere şi limitare de viteză la viteze mari ale vântului. În mod normal, mecanismul de blocare este propulsat de o unitate hidraulică sau electrică.

Rotoarele controlate prin blocare predomina în toate sistemele mari.Rotoarelor echipate cu mecanism de blocare, unghiul palei este ajustabil, obiectul unuicontroler relevant. Blocajul este, de asemenea, utilizat pentru limitare de putere la un raportal vitezei periferice de peste o valoare predefinită prin rotirea palelor impotriva vantului.Prin cresterea unghiului puterea maximă şi cuplul sunt reduse, iar maximele sunt transferatela valori l mai mici. Fără sarcină raportul vitezei periferice este redus, în timp ce coeficientulde cuplu prezintă valori crescute la pornire. Coeficientul de tragere este semnificativ mairedus. Curbe principale ale unui model, bazate pe figura de referinţă 2.6 sunt prezentate înFig. 2.11.

2.4.1.2 Mecanismul de blocareDin motive de siguranţă şi pentru a evita suprasarcina, este necesara o limitare a puteriigenerată de o viteză de rotaţie mai mare decât viteza presetată. Aceasta se poate realiza

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 12/17

 

prin diferite metode. O metoda simplă este de a intoarce rotorul din direcția vântului, cum seface la morile din vest.Pentru rotoarele fără posibilitate de bloccare a palelor modificarea unghiului poate fi utilizat, în cazul în care din cauza unei treceri a fluxului de aer laminar la cel turbulent se crează unefect de frânare.

Fig. 2.11 Coeficienţii de putere, cuplu şi de tragere in raport cu raportul vitezei periferice cuunghiul de franare ca parametru

Fig. 2.12 Schiţa unei pale cu un flux de aer laminar şi turbulent

Fig. 2.12 ilustrează efectul, unde α este unghiul dintre planul palei şi direcţia vântului dinsens opus (ca în figura 2.4.) și ϑ unghiul dintre rotor şi planl palelor.O variantă a metodei de blocare este aşa-numita blocare activă în cazul în care lamele suntintoarse automat în direcţia vântului atunci când este atinsă o viteză prestabilită. Figura 2.13ilustrează proprietăţile specifice.

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 13/17

 

Fig. 2.13 Ilustrarea blocajului, blocajului-activ şi a efectului de blocare

 În timp ce în blocajul curentului de aer se produce cu poziţia rigidă a palei, în blocarea-activăpalele efectuează o variaţie a unghiului în vânt pentru a controla fluxul de aer, în cele dinurmă in mecanismul de blocare pentru a micsora zona activă a rotorului variația unghiului se

efectuează fără intreruperea fluxului de aer.

2.4.2 Clase de vânturiSistemele energetice eoliene pot fi atribuite unor clase diferite de vânt. Clase standardizatede IEC sunt utilizate în mod obişnuit (a se vedea tabelul 2.1).

Table 2.1 Tipuri de clase de vânt IECIEC clase de vânturi I II III IVExtremele in 50 de ani , m/s 50 42.5 37.5 30Vitezele medii, m/s 10 8.5 7.5 6

Clase reflectă dependenţa de locurile cu vânt puternic sau slab. Valorile de referinţă sunt la viteza medie a vântului la înălţime şi o extremă care statistic se întâmplă cam 10 min valoarea medie doar o singură dată în 50 de ani.Reţineţi că în Germania există, de asemenea, o clasificare a zonelor de vânt dată deInstitutul German pentru tehnica construcților (DIBT).

2.4.3 Caracteristicile sistemului energeticCel mai important pentru orice sistem de energie eolienă este curba de putere.Curbele măsurate ale puterii debitate, împreună cu cunoştinţe despre viteza medie avântului şi proprietăţile distribuţiei (de exemplu, Rayleigh), indispensabile pentru estimarearandamentului anual de energie.Figura 2.14 prezinta curbe tipice de alimentare pentru sisteme de blocare controlata şisisteme de franare controlate.Mai jos de o viteza a vantului predefinită, în mod normal, viteza vântului evaluată, curba deputere urmărește să urmeze o funcţie v3 folosind cp(λ) optim. Reţineţi că generarea deenergie electrică utilă începe numai de la o limită de viteză a vântului, în mod normal între 3şi 4 m / s.Limitare de putere la viteze ale vantului de mai sus valoarea nominală este efectuată decătre oricare dintre sistemele de control:- Controlul blocajului, în cazul în care puterea este controlată de puterea nominală la unprag al vitezei vântului mai sus decât cel prestabilit (cele mai multe ori viteza nominală),- Controlul franarii, în cazul în care un fenomen tranzitoriu, când se observă o depăsire avitezei pentru viteze ale vantului mai mari decât valoarea nominală.

Un număr de valori caracteristice ale vitezei vântului sunt specificate pentru fiecare turbinăeolienă:Viteza medie vav (de exemplu, 10 m sau 30 m deasupra solului),

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 14/17

 

Viteza optimă vopt la lopt (cel mai bun punct)Viteza la un randament maxim al energieiValoarea vitezei de la care limitarea puteri începe să lucreze. Acest punct se numeşte vitezanominală a vântului,Viteza, la care turbina începe sa fie sursă de alimentare.

Viteza, la care turbina se oprește din motive de siguranţă.Viteza de supravieţuire, in vederea unei asumate "furtuni o dată in secol".Regulamentul cere ca un convertor de energie eoliana să aibă două sisteme independentede frânare, în cazul în care prima serveşte drept frână principală, iar a doua ca frână pentrureparații.Oprirea trebuie să se facă la o viteză maximă a vântului, de obicei, de 25 m / s.

Fig. 2.14 Curbele tipice de alimentare pentru sistemele de blocare controlate şi de franarecontrolate

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 15/17

 

Fig. 2.15 Schiţa pentru un setup de măsurare

Fig. 2.16 Curba de putere stabilită pentru un sistem de 1800 kW În practică, curbele de putere sunt determinate prin încercări, în mod normal, executate într-un centru de testare recunoscut. Măsurătorile sunt preluate şi se înregistrează între vitezade intrare si viteza de iesire dar cel puţin până la 18 m / s. Un grafic este trase P electriceactiv, împreună cu cp coeficient de putere faţă de viteza vântului v.

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 16/17

 

Un grafic este trasat cu puterea electrică activă, împreună cu cp coeficientul de putere faţăde viteza vântului v. Un exemplu de o turbină de 1800 kW la o viteză de 14 m / s esteprezentată în Fig. 2.16, în formă de curbe de putere P(v) şi coeficient de putere cp(v).Măsurătorile şi cantităţile care urmează să fie înregistrate sunt ilustrate în Fig. 2.15 [DEWI].Figura 2.16 este tipică pentru un model in care viteza vântului specificat este de 14 m/s, cu o

dependenta de putere de v

3

. Coeficientul de putere atinge maximul la 8 m/s într-o regiuneapropiată de viteza medie.Un punct de vedere asupra valorilor de putere specifice disponibile în prezent WES estedată în următoarele două figuri, pe baza datelor furnizate de către producători [BWE07],care acoperă evaluări de 850kW şi mai sus de atât.Ele dau o imagine de ansamblu asupra diametrelor rotorului D şi vitezele rotorului (valorisuperioare în cazul sistemelor de viteză variabilă) nm comparativ cu putere nominală, Fig.2.17.Mai mult, Fig. 2.18 prezintă puterea specifică şi anume raportul dintre puterea WER evaluatăşi zona de măturat.

 În conformitate cu orientarea liniei valorile agreate între 0,35 şi 0,45 kW/m2, cu tendinţa de a

creşte odată cu creşterea de randament.Partea dreaptă a Fig. 2.18 arată, de asemenea, pentru o varietate de sisteme de 2000kW,randamentul energetic specific anual faţă de inaltimea pilonului.Aici pot fi observate traiectoria liniei de la valorile din intervalul 900. . . 1100 (kWh/a)/ m2 .

Fig. 2.17 Diametrul rotorului şi vitezele de rotaţie a sistemelor de 850kW şi de mai sus.

Fig. 2.18 Puterea specifică a sistemelor mai mari de 850 kW şi randamentul energetic dereferinţă a sistemelor de 2000kW.

2.4.4 Randamentul energetic anualRandamentul anual de energie depinde de distribuția vitezei vântului în locaţia sistemului la înălţimea nacelei şi de parametrii de proiectare a maşinii.Un parametru caracteristic este raportul dintre viteza medie anuală a vântului şi vitezavântului pentru care a fost proiectată. În conformitate cu anumite ipoteze (distribuția vitezei vântului Rayleigh, coeficientul deputere proiectat cp = 0,46), Fig. 2.19 prezintă curbele relative anuale de randament energeticin sarcină maximă [Gas07].

5/13/2018 Referat Electrice Wind Turbine - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/referat-electrice-wind-turbine 17/17

 

Având în vedere raporturile de proiectare (nominală / viteza medie) a vântului de 1,5. . . 2,este evident că caracteristica relativă in sarcină maximă, nu sunt mai mari decât 20. . . 35%.

Un randament de referinţă este definit în Germană EEG [BRD04]. O locaţie de referinţă esteun loc cu o distribuție Rayleigh a vitezei vantului de 5,5 m / s medie la o inaltime a stâlpului

de 30 m, cu o curbă de nivel logaritmică şi 0,1 m rugozitate.

Fig. 2.19 Randamentul energetic anual la incarcare maximă in raport cu raportul vitezelor nominală și medie a vântului.

Fig. 2.20 Randamentul energetic aşa cum este înregistrată în Germania şi Austria in kWh/m2

pe lună.

Randamentul de referinţă se calculează ca: energia furnizată de un anumit tip de sistemeolian cu trei inaltimi ale pilonului la locul de referinţă, pe baza unei caracteristici de puteremăsurată in decursul a peste 5 ani.Expertiza este necesară ca sistemul să fie capabil de cel puţin 60% din randamentul dereferinţă, în scopul de a primi preţul energiei stabilit pentru utilizare.Randamentul energetic pe lună depinde de perioada anului.Pentru două ţări de pe emisfera nordică, Austria şi Germania, valorile raportate in intervalul2002-2005 de parcurile eoliene de pe uscat, colectate într-o bază de date sunt vizualizate inFig. 2.20 (Sursa: Betreiber-Datenbasis şi Interessengemeinschaft Windkraft Austria).