Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Wybrane aspekty energetyki wiatrowej w Polsce (część 2.)

Selected aspects of wind energy in Poland – part 2
Energetyka wiatrowa w Polsce
Energetyka wiatrowa w Polsce
Rys. redakcja EI

Rozwój energetyki wiatrowej w Polsce to zjawisko dość nowe o dużej dynamice zmian. Warto zwrócić uwagę na wykorzystywane w siłowniach wiatrowych zaawansowane układy sterowania i regulacji, które są wciąż udoskonalane. Z kolei z uwagi na duże lepsze warunki wietrzne szansą na dalszy rozwój energetyki wiatrowej w Polsce są z całą pewnością farmy wiatrowe morskie.

Rys. 1. Budowa elektrowni wiatrowej na przykładzie turbiny Vestas. Dzięki uprzejmości Vestas Wind Systems A/S [47]
Rys. 1. Budowa elektrowni wiatrowej na przykładzie turbiny Vestas. Objaśnienia: 1. Sterownik piasty; 2. Cylinder systemu sterowania łopatami; 3. Oś główna; 4. Chłodnica oleju; 5. Skrzynia przekładniowa; 6. Sterownik VIP z konwerterem; 7. Hamulec postojowy; 8. Dźwig serwisowy; 9. Transformator; 10. Piasta wirnika; 11. Łożysko łopaty; 12. Łopata; 13. Układ blokowania wirnika; 14. Układ hydrauliczny; 15. Tarcza hydraulicznego układu hamowania wirnika; 16. Pierścień układu kierunku; 17. Rama; 18. Koła zębate układu kierunku; 19. Generator; 20. Chłodnica generatora. Rys. udostępnienie Vestas Wind Systems A/S [47]

Układy sterowania i regulacji stosowane w siłowniach wiatrowych

Turbina wiatrowa ma na celu przetwarzanie energii wiatru na energię elektryczną w sposób efektywny i bezpieczny. Aby wykonywać to zadanie, musi mieć szereg układów sterowania i regulacji, które mogą oddziaływać zarówno na turbinę, jak i przekształtnik energoelektroniczny. Przykładowa budowa turbiny wiatrowej została pokazana na rys. 1.

Najważniejszą częścią siłowni wiatrowej jest jej turbina, która obracając się (z prędkością 15–20 obr./min) napędza poprzez przekładnie generator (obracający się z prędkością około 1500 obr./min). Jej parametry konstrukcyjne decydują o właściwościach całej siłowni, a w szczególności o mocy i prędkości obrotowej oraz końcowych gabarytach urządzenia.

W oparciu o dobór turbiny wiatrowej dobierane są kolejne elementy urządzenia, takie jak np. generator, wieża, przekładnia. Najczęściej stosowanymi turbinami są konstrukcje trzypłatowe, które łączą wysoką sprawność z niskimi kosztami i małą awaryjnością.

Obok turbiny nieodzowną rolę w wytwarzaniu energii elektrycznej grają generatory. W siłowniach wiatrowych najczęściej można spotkać cztery rodzaje prądnic:

  • asynchroniczne z wirnikiem klatkowym,
  • asynchroniczne z regulowaną liczbą par biegunów stojana,
  • asynchroniczne podwójnie zasilane z wirnikiem uzwojonym,
  • synchroniczne bezpośrednio napędzane.

Każde z zastosowanych rozwiązań posiada swoje wady i zalety [48].

Układy z generatorem synchronicznym, ze względu na brak konieczności stosowania przekładni, są niekiedy nazywane układami bezprzekładniowymi. Poprzez podłączenie siłowni wiatrowej do SEE poprzez przekształtnik energoelektroniczny, znaczne zmiany prędkości obrotowej turbiny, a więc i częstotliwości są nieistotne. Poprzez zastosowanie tego rozwiązania można ograniczyć koszty związane z przekładnią oraz jej dodatkowymi układami jak np. układ chłodzenia.

Czytaj też: Wybrane aspekty energetyki wiatrowej w Polsce (część 1.) >>

Do wad stosowania generatorów synchronicznych w turbinach wiatrowych należy zaliczyć skomplikowaną konstrukcję, wymagającą stosowania znacznej liczby par biegunów (powyżej 40) oraz duży ciężar.

Schemat pracy turbiny z generatorem synchronicznym został pokazany na poglądowym rys. 2.

Rys. 2. Schemat pracy turbiny z generatorem synchronicznym; rys. archiwum autorów (P. Piotrowski, M. Zawistowski)
Rys. 2. Schemat pracy turbiny z generatorem synchronicznym; rys. archiwum autorów (P. Piotrowski, M. Zawistowski)

Większość elektrowni posiada generatory asynchroniczne, których prędkość synchroniczna równa się 750 i 1500 obr./min. W celu osiągnięcia prędkości tego rzędu konieczne jest stosowanie przekładni mechanicznej o przekładni zazwyczaj większej niż 60x.

Prostota konstrukcji, łatwość i znaczne możliwości sterowania, przy zachowaniu niskich kosztów inwestycyjnych i operacyjnych to główne zalety generatorów asynchronicznych.

Spośród tej grupy wyróżnić można dwa typy maszyn:

  • klatkowe – ze stałą prędkością obrotową,
  • pierścieniowe – z możliwością pracy przy różnych prędkościach obrotowych.

Prądnice asynchroniczne zazwyczaj budowane są jako maszyny o przełączalnej liczbie par biegunów, co pozwala im pracować z prędkością synchroniczną 750 obr./min przy małych podmuchach wiatru i dwukrotnie większą przy większych porywach wiatru. Czasami stosowano rozwiązanie oparte na zastosowaniu dwóch generatorów o różnych prędkościach synchronicznych, jednak ze względu na koszty rozwiązanie to jest coraz rzadziej stosowane.

Literatura: 

  1. Sokołowski J.,  Stryjecki M.,  Witoński M., „Kolejna szansa dla OZE, inwestycje w offshore”, czas. Czysta Energia, nr.5 2012
  2. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/12/Foundations_NREL.jpg/800px-Foundations_NREL.jpg
  3. Podsumowanie konferencji „Morska energetyka wiatrowa kołem zamachowym polskiej gospodarki” Warszawa, marzec 2017
  4. https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/energia-elektryczna/odnawialne-zrodla-ener/potencjal-krajowy-oze/5753,Moc-zainstalowana-MW.html 
  5. http://pawel-dabrowski.blogspot.com/2010/07/potencja-oze-w-polsce-energia-wiatrowa.html 
  6. http://irena.org/publications/2018/Jan/Renewable-power-generation-costs-in-2017 
  7. https://tge.pl/pl/536/ceny-okresowe-oze 
  8. http://g2.forsal.pl/p/_wspolne/pliki/3103000/3103166-wykres-1.jpg 
  9. https://biznesalert.pl/ustawa-odleglosciowa-ograniczenia-wiatraki/
  10. https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/energia-elektryczna/odnawialne-zrodla-ener/potencjal-krajowy-oze/5753,Moc-zainstalowana-MW.html
  11. Dziennik Ustaw 2016 Poz. 961 tom 1
  12. https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/energia-elektryczna/odnawialne-zrodla-ener/potencjal-krajowy-oze/5755,Ilosc-energii-elektrycznej-wytworzonej-z-OZE-w-latach-2005-2016-potwierdzonej-wy.html
  13. http://www.elektro.info.pl/aktualnosc/id8282,polenergia-odnotowala-rekordowa-produkcje-farm-wiatrowych
  14. http://www.elektro.info.pl/aktualnosc/id7710,morska-energetyka-wiatrowa-alternatywa-dla-starych-blokow-weglowych
  15. https://www.pse.pl/-/raport-2017-kse#r3_6 
  16. Program rozwoju morskiej energetyki i przemysłu morskiego w Polsce, Zespół autorski pod kierownictwem Macieja Stryjeckiego
  17. http://www.gospodarkamorska.pl/Stocznie,Offshore/jackety-z-drugiego-kontraktu-st3offshore-wedruja-do-klienta.html
  18. http://assets.e-czytelnia.abrys.pl/image/archiwum/DSCZE/2009-11/image001.jpg 
  19. https://st3-offshore.com/pl/strona-glowna/ 
  20. http://www.polenergia.pl/pol/sites/default/files/news/pdf/2018-03-05_polenergia_i_statoil_zamierzaja_wspolnie_zbudowac_farmy_wiatrowe_na_baltyku.pdf 
  21. Rozwój morskiej energetyki wiatrowej w Polsce, Perspektywy i ocena wpływu na lokalną gospodarkę, McKinsley&Company, 2016
  22. http://forsal.pl/artykuly/1109434,pge-szacuje-koszt-budowy-morskich-farm-wiatrowych-na-12-14-mld-zl.html
  23. http://www.baltyk2.pl/ 
  24. http://www.baltyk3.pl/ 
  25. http://www.polenergia.pl/pol/sites/default/files/attachments/page/2017-04-24_polenergia_otrzymala_druga_decyzje_srodowiskowa_na_budowe_farmy_wiatrowej_na_baltyku.pdf 
  26. dr hab. inż. Bogusław Karolewski, „Obliczanie parametrów małej elektrowni wiatrowej”, elektro.info 6/2014
  27. Ryszard Tytko, „Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej”, Kraków 2016
  28. http://ioze.pl/energetyka-wiatrowa/metody-regulacji-mocy-elektrowni-wiatrowej
  29. http://zasoby1.open.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_odnaw_zrodla_en/files/regulacja.htm#stall
  30. http://elektrownie-wiatrowe.opx.pl/Menu/Budowa_lopaty.html 
  31. http://agroenergetyka.pl/articles/87/pdf/V80_pol.pdf
  32. http://www.epd.gov.hk/eia/register/report/eiareport/eia_1242006/html/EIA_Report/Annex%20A3.3.pdf
  33. Zaczerpnięto z programu MatLab2014
  34. http://globenergia.pl/psew-nadpodaz-zielonych-certyfikatow-wzrosla-w-pierwszym-polroczu-2017-r-o-kolejna-twh/ 
  35. https://wysokienapiecie.pl/7116-bankrutuje-farma-wiatrowa-jej-majatek-przejmie-kulczyk/ 
  36. http://www.warunkitechniczne.info.pl/2018/02/10/warunki-techniczne-dla-budynkow-i-ich-usytuowania-dz-u-2002-75-690-czesc-01-z-14-dzial-i-przepisy-ogolne/ 
  37. http://www.gp24.pl/strefa-biznesu/wiadomosci/g/na-baltyku-powstanie-ogromna-farma-wiatrowa-zdjecia,10452562,19605324/ 
  38. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/2/21/Wind.turbine.components.and.coordinates.svg/744px-Wind.turbine.components.and.coordinates.svg.png 
  39. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/00/Wind.turbine.yaw.system.configurations.svg/800px-Wind.turbine.yaw.system.configurations.svg.png 
  40. http://energyclassroom.com/wp-content/uploads/2014/08/2200-8.jpg 
  41. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/3/3a/DifferentialAileron.svg/342px-DifferentialAileron.svg.png
  42. http://e-czytelnia.abrys.pl/dodatek-specjalny/2009-11-469/oze-na-pomorzu-4788/mozliwosci-rozwoju-energetyki-morskiej-na-baltyku-11089
  43. https://webstore.iec.ch/publication/5428 
  44. http://gramwzielone.pl/energia-wiatrowa/29789/rekordowy-rok-dla-energetyki-wiatrowej-w-polsce 
  45. ROLAN A., LUNA A., VAZQUEZ G., Modeling of a variable speed wind turbine with a permanent magnet synchronous generator 
  46. WU B., LANG Y., ZARGARI N., KOURO S., Power Conversion and Control of Wind Energy Systems, John Wiley & Sons, 2011
  47. www.vestas.com 
  48. http://ioze.pl/energetyka-wiatrowa/generatory-elektrowni-wiatrowych
  49. Zdzisław Budzyński, Tadeusz Glinka, „Generatory w elektrowniach wiatrowych Europy”, Wiadomości elektrotechniczne
  50. Krzysztof Blecharz, „Sterowanie maszyną dwustronnie zasilaną, pracującą jako generator w elektrowni wiatrowej przy zapadach napięcia”, Politechnika Gdańska
  51. https://tge.pl/pl/538/raporty-miesieczne-tge-sa-za-rok-2017

W artykule:

• Układy sterowania i regulacji stosowane w siłowniach wiatrowych
• Kierunek rozwoju – farmy wiatrowe morskie w Polsce

streszczenie

W dwuczęściowym artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące wybranych aspektów energetyki wiatrowej. Omówiono perspektywy rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce, aspekty ekonomiczne produkcji energii z farm wiatrowych oraz układy sterowania stosowane w siłowniach wiatrowych. Sformułowano wnioski końcowe.



abstract

The two-part article presents issues related to selected aspects of wind energy. Prospects for the development of wind energy in Poland, economic aspects of energy production from wind farms and control systems used in wind turbines were described. The final conclusions have been presented.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[energetyka wiatrowa,siłownia wiatrowa,farma wiatrowa,morska farma wiatrowa,układy sterowania,jakość energii elektrycznej]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 11/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja!

Termowizja z wizytą w rozdzielnicy Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można(...) czytam dalej »


Innowacyjne wnętrzowe stacje transformatorowe ICZ-E?

Jak monitorować i sterować procesami przemysłowymi »

Stacje termotranferowe procesy przemysłowe
Materiały dla Projektantów oraz Wykonawców (...) czytam więcej » DWiększość wyświetlaczy jest zaprojektowana do montażu panelowego, ale niektóre urządzenia mogą być również montowane zarówno w panelu (...) czytam dalej »

Jaka jest funkcja enkodera i czujnika ruchu »

Czujniki ruchu i enkodery Enkodery i czujniki nachylenia umożliwiają dokładny i wydajny pomiar prędkości oraz ustalenie(...) czytam dalej »


Jakie wybrać wsporniki do mocowania przewodów instalacji odgromowej?

Jaki jest najlepszy hermetyk na rynku »

Wsporniki ochrony odgromowej Ebook
W obudowie wykonanej z wysokiej jakości polietylenu kryje się betonowy rdzeń. Szczelnie zamknięta konstrukcja chroni go przed niekorzystnym wpływem czynników pogodowych i(...) zobacz więcej » Dzięki wprowadzonym rozwiązaniom konstrukcyjnym oprawa charakteryzuje się szczelnością oprawy IP66. Podstawa i klosz wykonany z poliwęglanu zapewnia oprawie wysoki stopień odporności na uderzenia IK09.
(...)
czytam dalej »

System zarządzania energią EMS CX3 »

System zarządzania energią EMS CX3 składa się z urządzeń o niezwykle kompaktowej budowie modułowej, które w łatwy sposób można zainstalować zarówno w nowopowstających instalacjach jak i już istniejących, w jednym rzędzie rozdzielnicy elektrycznej z innymi aparatami (...) czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Ile miedzi zużywa się w domowych instalacjach?

Przewody elektryczne i kable spełniające normy CPR »

Elektryka prąd nie tyka Kable przeowdy lapp
W opracowaniu prezentujemy obliczenia konwencjonalnej instalacji elektrycznej. Składają się one z obwodów z gniazdami i obwodów z przełącznikami... czytam więcej » Nieposiadanie Deklaracji Własności Użytkowych na kabel lub przewód jako wyrób budowlany oznacza brak możliwości wprowadzenia go na rynek Unii Europejskiej jako wyrób budowlany, a w konsekwencji niemożliwość (...) czytam dalej »


Kable średniego i niskiego napięcia - wymagania standardów międzynarodowych»

Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja! »

PRzewody i kable standardy Termografia
Szeroki asortyment przewodów i kabli produkowanych zgodnie z wymaganiami restrykcyjnych standardów międzynarodowych(...) czytam dalej » Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można(...) czytam dalej »

Stacje ładowania pojazdów od Kolejowych Zakładów Łączności ?

UPS zasilacze Stacja umożliwia szybkie ładowanie prądem zmiennym o mocy do 22 kW (opcjonalnie 44 kW). Wyposażona jest w dwa gniazda osobno opomiarowane (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym ??

Projektowanie skomplikowanych etykiet w terenie przy pomocy smartfona »

Switche zarządzalne Drukowanie etykiet ze smartfona
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Dzięki zainstalowaniu na dowolnym smartfonie naszej aplikacji Etykiety ekspresowe możesz projektować nawet najbardziej skomplikowane etykiety z kodami 1D, 2D i kodami kreskowymi czy etykiety seryjne korzystając (...) czytam dalej »

Nowe rozwiązania w dziedzinie zasilania gwarantowanego »

Jaką rozdzielnicę nn wybrać do projektu?

Zasilanie gwarantowane Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
3/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 3/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych do wielokryterialnej optymalizacji rozwoju sieci dystrybucyjnej SN
  • - Uproszczony projekt automatyki SZR z wydzieloną rozdzielnicą zasilania awaryjnego
Zobacz szczegóły
System zarządzania energią EMS CX 3

System zarządzania energią EMS CX3

Firma Legrand wprowadziła do sprzedaży nową, innowacyjną ofertę urządzeń do pomiaru, stałej kontroli i sterowania instalacją elektryczną w budynku, zarówno lokalnie w...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl