Pembangkit listrik tenaga angin

Pembangkit listrik tenaga angin (HPP) adalah kompleks fasilitas dan struktur yang saling berhubungan yang dirancang untuk mengubah energi angin menjadi jenis energi lain (listrik, mekanik, termal, dll.).

Turbin angin sebagai bagian utama dari turbin angin, terdiri dari turbin angin, sistem penghantar energi angin ke beban (pengguna) dan pengguna energi angin itu sendiri (masing-masing perangkat: generator mesin listrik, pompa air, pemanas, dll.) .

Turbin angin adalah alat untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik gerak kerja turbin angin. Gerakan kerja yang dilakukan turbin angin bisa berbeda. Pada turbin angin yang ada saat ini, gerak putar melingkar digunakan sebagai gerak kerja. Pada saat yang sama, banyak proposal diketahui (terkadang bahkan diimplementasikan) untuk penggunaan jenis gerakan buruh lainnya, misalnya berosilasi.

Sistem bilah turbin angin (kincir angin) dapat memiliki desain yang berbeda.Pada turbin angin modern, sistem sudu dibuat dalam bentuk sudu padat dengan profil sayap pada penampang (kadang-kadang istilah "bilah" atau turbin angin baling-baling digunakan dalam kasus ini).

Diketahui berhasil mengoperasikan sistem bilah di mana silinder berputar digunakan sebagai pengganti bilah (menggunakan efek Magnus). Ada proposal untuk membuat sistem bilah berdasarkan berbagai jenis bilah dengan permukaan fleksibel (layar).

Oleh karena itu, bilah — Ini adalah komponen baling-baling yang menghasilkan torsi. Sistem bilah turbin angin dengan operasi gerak putar melingkar dapat memiliki sumbu rotasi horizontal atau vertikal.

Saat menghitung dan merancang kincir angin tertentu, selain kondisi angin operasinya, karakteristik kincir angin, kayu jati, dan keseluruhan kincir angin juga harus diperhitungkan. Dalam hal ini, turbin angin diklasifikasikan berdasarkan kriteria berikut:

• jenis energi yang dihasilkan

• tingkat kekuatan,

• janji temu

• Area aplikasi,

• tanda untuk operasi kecepatan konstan atau variabel dari turbin angin,

• metode manajemen,

• jenis sistem transmisi.

Tergantung pada jenis energi yang dihasilkan, semua pembangkit listrik tenaga angin dibagi menjadi energi angin dan energi angin. Turbin angin listrik, pada gilirannya, dibagi menjadi instalasi tertanam yang menghasilkan listrik arus searah atau bolak-balik. Turbin angin mekanis digunakan untuk menggerakkan mesin yang sedang berjalan.

Bergantung pada tujuannya, turbin angin listrik DC dibagi menjadi catu daya yang dijamin oleh angin, dijamin pengguna, dan catu daya tidak dijamin.Turbin angin listrik dengan arus bolak-balik dibagi menjadi otonom, hibrida, beroperasi secara paralel dengan sistem tenaga listrik dengan daya yang sebanding (misalnya, dengan pembangkit diesel), jaringan, beroperasi secara paralel dengan sistem tenaga listrik yang kuat.

Klasifikasi turbin angin berdasarkan area aplikasi ditentukan oleh tujuannya.

Saat menghitung dan mendesain turbin angin dan memilih parameter nominalnya, perlu mempertimbangkan jenis beban (generator listrik, pompa air, dll.), Jenis sistem transmisi tenaga angin ke pengguna, jenis listrik pembangkitan dan sistem penyimpanan.

Sistem transmisi energi angin adalah seperangkat perangkat yang berbeda untuk mentransmisikan daya dari poros roda angin ke poros mesin turbin angin yang sesuai (pengguna) dengan atau tanpa meningkatkan kecepatan rotasi mesin. Dalam energi angin modern, metode transmisi energi mekanis paling sering digunakan.

Sistem pembangkit listrik adalah generator mesin listrik dan seperangkat perangkat (perangkat kontrol, elektronik daya, baterai, dll.) untuk terhubung ke pengguna dengan parameter listrik standar.

Turbin angin dengan daya dari beberapa watt hingga ribuan kilowatt diproduksi dan dioperasikan. Ada empat kelompok: daya sangat rendah - kurang dari 5 kW, daya rendah - dari 5 hingga 99 kW, daya sedang - dari 100 hingga 1000 kW, daya tinggi - lebih dari 1 MW. Turbin angin dari masing-masing kelompok berbeda satu sama lain terutama dalam desain, jenis pondasi, metode pemasangan turbin angin, sistem kontrol, sistem transmisi energi angin, metode pemasangan dan metode pemeliharaan.

Distribusi utama turbin angin sumbu horizontal telah tercapai.

Dalam gambar. Gambar 1 menunjukkan pembangunan ladang angin dan gambaran umum tentang ladang angin.

Beras. 1. Desain pembangkit listrik tenaga angin: 1 — turbin angin (kincir angin), 2 — turbin angin, 3 — generator, 4 — gearbox, 5 — meja putar, 6 — alat pengukur, 7 — tiang turbin angin berisi turbin angin dan generator listrik yang terhubung ke poros turbin angin secara langsung atau melalui gearbox.

Turbin angin berisi turbin angin dan generator listrik yang terhubung ke poros turbin angin secara langsung atau melalui gearbox.

Ladang angin (WPP) terdiri dari beberapa turbin angin yang beroperasi secara paralel dan memasok listrik yang dihasilkan ke sistem tenaga.

Alat pengukur memberikan sinyal untuk memutar kepala angin ketika arah atau kekuatan angin berubah, dan juga menyesuaikan sudut putaran bilah tergantung pada kekuatan angin.

Ada turbin angin untuk 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. Turbin angin 500 kW memiliki: tiang dengan tinggi 40-110 m, kepala angin dengan massa 15-30 ton, frekuensi putaran n = 20-200 rpm, kecepatan rotor generator 750- 1500 rpm (penggerak dengan gigi) atau 20-200 rpm (penggerak langsung).

Sebagai generator di turbin angin, generator tupai asinkron sering digunakan, yang berbeda dari generator sinkron dalam hal keandalan yang lebih besar, kesederhanaan desain, dan bobot yang lebih ringan, yang diperlukan untuk meningkatkan keandalan pembangkit listrik tenaga angin.

Turbin angin dapat beroperasi secara mandiri atau paralel dengan sistem tenaga.Selama operasi otonom, kecepatan putaran turbin angin HP tidak diatur atau dipertahankan dalam ± 50%, oleh karena itu frekuensi dan tegangan terminal generator tidak konstan, yaitu daya listrik yang dihasilkan berkualitas buruk, dan pengguna turbin angin seperti itu seringkali tidak memiliki persyaratan kualitas tinggi (terutama perangkat pemanas). Untuk mendapatkan energi berkualitas tinggi, digunakan stabilisator yang terdiri dari penyearah, inverter, dan baterai.

Turbin angin yang kuat beroperasi secara paralel dengan sistem tenaga (Gbr. 2). Koneksi paralel ini memastikan bahwa frekuensi, voltase, dan kecepatan turbin angin konstan. Daya yang diberikan generator ke jaringan tergantung pada torsi mesin dan ditentukan oleh kekuatan angin.

Kemungkinan kerjasama turbin angin dengan jaringan dengan koneksi melalui konverter frekuensi menengah pada frekuensi variabel rotasi turbin angin.

Ketika generator asinkron digunakan, turbin angin juga dapat beroperasi pada kecepatan variabel, dan generator memasok listrik berkualitas tinggi ke jaringan Untuk eksitasi, generator asinkron mengkonsumsi daya reaktif dari jaringan atau dari bank kapasitor khusus, dan generator sinkron itu sendiri menciptakannya.

Beras. 2… Operasi paralel pembangkit listrik tenaga angin dengan sistem catu daya yang kuat: VD — mesin angin, R — kotak roda gigi, G — generator, V — penyearah, I — inverter, U — unit kontrol, ES — sistem tenaga

Karakteristik pembangkit listrik tenaga angin sistem (WPP):

1. Mereka berada di tempat-tempat dengan potensi angin kencang.

2.Mereka memiliki kapasitas unit daya: 1500-2000 kW dan lebih banyak untuk pangkalan kontinental dan 4000-5000 kW untuk pangkalan laut dan pantai.

3. Generator asinkron dengan rotor tupai dan sinkron (seringkali dengan eksitasi magnet permanen) dengan tegangan generator rendah (0,50-0,69 kV) digunakan.

4. Efisiensi stasiun rendah — 30-40%.

5. Kurangnya beban panas.

6. Kemampuan manuver yang tinggi, tetapi ketergantungan penuh pada kondisi cuaca.

7. Kisaran kecepatan angin operasi dari 3,0-3,5 hingga 20-25 m / s. Ketika kecepatan angin kurang dari 3,0-3,5 m / s dan lebih dari 20-25 m / s, turbin angin terputus dari jaringan dan dipasang pada posisi tidak berfungsi, dan ketika kecepatan angin pulih, turbin angin terhubung ke jaringan dan dipercepat menggunakan generator yang beroperasi dalam mode mesin.

8. Kurangnya pilihan daya listrik pada tegangan genset (kecuali untuk kebutuhan sendiri).

9. Transmisi listrik ke konsumen pada tegangan 10, 35, 110, kV.

Energi angin modern di banyak negara di dunia merupakan bagian dari sistem energi, dan di beberapa negara merupakan salah satu komponen utama energi alternatif berdasarkan sumber energi terbarukan. Baca selengkapnya di sini: Perkembangan energi angin di dunia