Turbine eoliene - deprinderi de comunicare

1. Introducere

În ultimii ani se observă o creștere în intensitate a puterii vântului şi o diversitate mare a direcțiilor din care acesta bate. Acest lucru se datorează în mare parte modificărilor climatice globale. În arealului întreprinderilor mici şi mijlocii au apărut unele care au preocupări în cercetarea şi dezvoltarea unor noi tipuri de sisteme eoliene pentru producerea energiei electrice.

Fig. 1.1 – Evoluția vitezei vântului la nivel global

În urma cercetărilor şi datorită dezvoltărilor din domeniile electronicii de putere şi controlului sistemelor de acţionare, au devenit din ce în ce mai frecvente eolienele cu viteză variabilă, respectiv care permit reglarea vitezei turbine eoliene în funcţie de viteza vântului.

Privind producerea energiei electrice, sistemul prezintă următorii pași: energie cinetică regenerabilă (vânt) - sistemul mecanic de transmitere a mişcării de rotație (rotor) - energie electrică produsă de un dinam (generator) - acumulatori de stocare / rețeaua de distribuţie / alimentare sarcini izolate.

Aero-generatorul utilizează energia cinetică a vântului pentru a antrena arborele rotorului său: aceasta este transformată în energie mecanică, care la rândul ei este transformată în energie electrică de către generatorul cuplat mecanic la turbina eoliană. Acest cuplaj mecanic se poate face fie direct, dacă turbina şi generatorul au viteze de acelaşi ordin de mărime, fie se poate realiza prin intermediul unui multiplicator de viteză.

Sistemele eoliene de conversie au şi pierderi. Astfel, se poate menţiona un randament de cca 58% pentru turbina eoliană, 95% al multiplicatorului. Trebuie luate în considerare, de asemenea, pierderile generatorului şi ale eventualelor sisteme de conversie (convertoare statice).

În funcție de puterea nominală generată, turbinele eoliene sunt de putere mică (puterea nominală este mai mică de 10 kW), de putere medie (puterea nominală este intre 10 kW și 100 kW) sau de putere mare (puterea nominală este mai mare de 100 kW).

Elemente turbină eoliană

Nacela 6, montată pe stâlpul 11, conține principalele elemente componente ale turbinei. Palele 1 sunt montate pe butucul 2. Amplificatorul de turație 3 are rolul de a mări turația necesară la generatorul electric 9. În cazul unor viteze mari ale vântului, care pot pune în pericol buna funcționare a turbinei eoliene, cuplajul cu ambreiajul electromagnetic 4, care primește comandă de la sistemul de control 7, poate întrerupe rotația palelor. În cazul supraîncălzirii, ventilatorul 8 reduce temperatura sistemului. Anemometrul 5 măsoară viteza și determină direcția de acțiune a vântului.

După orientarea axului există mai multe tipuri de eoliene. Exista eoliene cu ax vertical şi eoliene cu ax orizontal. Indiferent de orientarea axului, rolul lor este de a genera un cuplu motor pentru a antrena generatorul.

2. Turbine eoliene cu axa orizontală

Rotorul acestor eoliene are trei pale cu un anumit profil aerodinamic, deoarece astfel se obţine un bun compromis între coeficientul de putere, cost şi viteza de rotaţie a captorului eolian, ca şi o ameliorare a aspectului estetic, față de rotorul cu două pale. Eolienele cu ax orizontal sunt cele mai utilizate, deoarece randamentul lor aerodinamic este superior celui al eolienelor cu ax vertical, sunt mai puţin supuse unor solicitări mecanice importante şi au un cost mai scăzut.

Există două categorii de eoliene cu ax orizontal, ca în figura 1.2 :

– Amonte: vântul suflă pe fața palelor. Palele sunt rigide, iar rotorul este orientat, cu ajutorul unui dispozitiv, după direcţia vântului.

– Aval: vântul suflă pe spatele palelor. Palele sunt flexibile iar rotorul se auto -orientează.