430 likes | 608 Views
Megújuló energiaforrások „SZÉLERŐMŰVEK” 2. előadás 2008. március 20. Balogh Antal okl. gépészmérnök, MBA műszaki igazgató MOV-R H1 Szélerőmű Kft. A SZÉLTURBINÁK FELÉPÍTÉSE 1. Az aszinkron generátorral működő gép tipikus berendezései. Aszinkron PÉLDA 1. – BONUS 1300 kW.
E N D
Megújuló energiaforrások „SZÉLERŐMŰVEK” 2. előadás 2008. március 20. Balogh Antal okl. gépészmérnök, MBA műszaki igazgató MOV-R H1 Szélerőmű Kft.
A SZÉLTURBINÁK FELÉPÍTÉSE 1. Az aszinkron generátorral működő gép tipikus berendezései.
Aszinkron PÉLDA 2. – GAMESA G8x 2000 kW (a VESTAS igen hasonló)
A SZÉLTURBINÁK FELÉPÍTÉSE 2. A szinkron generátorral működő gép gondolája sokkal kisebb. E70
AERODINAMIKAI ALAPOK A FELHAJTÓERŐ A korszerű szélturbinák a torony mögötti turbulencia miatt általában ún. „upwind” rendszerűek.Mitől forog a rotor? → Repülőgép szárnyprofil (airfoil) példája:Sebesség- és nyomáskülönbség a két oldal között → az áramlásra merőleges felhajtóerő keletkezik.
AZ ÁRAMLÁS LEVÁLÁSA A lapátszög bizonyos értékénél a felső (kisnyomású) oldalon a „lapátra simuló” áramlás hirtelen turbulenssé válik:A felületi érdesség nagyon fontos → polírozás!A „stall” fellépésekor megszűnik a felhajtóerő, ami a lapátra igen veszélyes, akár káros is lehet (intenzív dinamikus erőhatás)!
ROTOR AERODINAMIKA A lapát hossza menti különböző kerületi sebességek miatt a rotor forgásából és az azt támadó szél sebességéből összeadódó eredő sebességek is változnak.Ebből az is következik, hogy a korszerű lapátok a hossztengelyük mentén elcsavartak.A leválás elkerülése érdekében törekedni kell az optimális „támadási szög” beállítására a lapát teljes hosszán.A leválás mindig a lapát tövénél kezdődik!
AERODINAMIKAI SZABÁLYOZÁS Pitch controlStall control (Active → pitch steps + Vortex generator)
SZÉLIRÁNYKÖVETÉS Yaw mechanismA „yaw error” elkerülése roppant fontos! A szöghibával járó rotor jelentős dinamikus (fárasztó) igénybevételnek van kitéve (a szög mértékétől függő eltérő kétoldali erők miatt → koszinuszos arány!).Mechanikus fékrendszert is szükséges installálni!
A VILLAMOS HÁLÓZATRA TÁPLÁLÁS 1. A modern szélturbinák általában ún. indirekt hálózati csatlakozásúak, függetlenül a generátor típusától:Előnyei: optimálható változó fordulatszám, „nyomatéktárolás”, meddő energia szabályozhatóság.Hátrányai: drága teljesítmény-elektronika, nagyobb villamos önfogyasztás, harmonikus torzítás (felharmonikus-szennyezés → „THD”, flicker).
A VILLAMOS HÁLÓZATRA TÁPLÁLÁS 2. Az indirekt hálózati csatlakozás vázlata egy adott géptípusra (ún. kaszkád kapcsolás). A fenti géptípusból készülő szélerőmű park egyvonalas elvi sémája:
SZÉLTURBINA KONSTRUKCIÓK A modern szélturbinák kizárólag vízszintes tengelyűek. Jellemzőjük az ún. gyorsjárási tényező:A függőleges tengelyű (pl. a Georges Darrieus nevével fémjelzett egyetlen piacképes) szélturbina napjainkban már csak mint technikai érdekesség él.
LAPÁTSZÁM MEGFONTOLÁSOK(Nagy teljesítmény, energiatermelési cél) Háromféle elterjedt megoldás:Választási szempontok:- látvány,- zajhatás,- hatásfok,- költségek,- stb.
GYÁRTÁS, ANYAGTECHNOLÓGIA 1.LAPÁTOK A lapátok anyaga szinte kizárólag valamilyen műanyag (poliészter vagy epoxi), jellemzően üvegszál erősítéssel. A karbon- vagy aramid (Kevlar) erősítésű műanyagok jóval drágábbak.A lapátokat intenzív fárasztóvizsgálatokkal tesztelik mindkét igénybevételi főirányban.Élettartamuk akár a 20-30 évet is elérheti! (Üzemelési környezetben gazdasági optimum determinálja!)
GYÁRTÁS, ANYAGTECHNOLÓGIA 2.OSZLOPOK A ma leginkább elterjedt megoldás a hengeres, kúpos acél csőtorony. Az elemek hengerítéssel és hegesztéssel készülnek, melyeket belső peremen csavarkötéssel rögzítenek egymáshoz:A rácsos, vagy az ún. lehorgonyzott oszlopok leginkább esztétikai okokból váltak elavulttá. Terjed ugyanakkor a vasbetonból készülő elemek használata!
GYÁRTÁS, ANYAGTECHNOLÓGIA 3.GÉPALAPOK A szél rotorra ható komoly nyomóerejét az oszlop a vasbeton alaptestre viszi át, melyet a talajba rögzítünk.Alapcsonkos kötés: Tőcsavaros kötés:
VILLAMOS KÁBELEZÉS 1. A gondolából a generátorról (és/vagy a fő transzformá-torról) a toronyban vezetik le a villamos (jel- és erőátviteli) kábeleket.(A csavarodás számláló nagyon fontos! Szintúgy a földelés megoldása!)
VILLAMOS KÁBELEZÉS 2. Park konfiguráció esetén az egyes tornyok hurkokba szervezetten kerülnek összekötésre, majd a termelt energiát a villamos alállomásba továbbítják:Fontos az optikai kábelezés is! (Vagy GSM…)
SZÉLERŐMŰVEK ÉS A KÖRNYEZET 1.TÁJBA ILLESZTÉS, ESZTÉTIKA „Landscape architecture” → nyugaton igen fejlett! Szempontok a szubjektív érzékelés befolyásolásához:- távolság a lakott területektől,- egyszerű geometriai formációk,- gépméret (látvány, forgás),- színképi megjelenés, stb.
SZÉLERŐMŰVEK ÉS A KÖRNYEZET 2.LÉGI AKADÁLYJELZÉS Általában hatósági előírások nappalra és éjszakára:
SZÉLERŐMŰVEK ÉS A KÖRNYEZET 3. ZAJKIBOCSÁTÁS A hanghatás ma már nem probléma! A hatóságok előírásaikban a dB(A) súlyozott skálát használják. Hallásküszöb: 030 - Suttogás60 - Normál beszéd90 - Városi közlekedés háttérzaj Infrahang!120 - Rock koncert (<20 Hz)150 - Sugárhajtómű 10m-re
SZÉLERŐMŰVEK ÉS A KÖRNYEZET 4. ÁRNYÉKHATÁS A szélgép vetülő árnyékának vándorlása a nap folyamán:Az árnyék méretét az évszak is befolyásolja, az oszlopmagasság azonban csak kevéssé.
SZÉLERŐMŰVEK ÉS A KÖRNYEZET 5. FAUNA ÉS FLÓRA A szélerőmű telephelyek gondos megválasztásával a negatív hatások gyakorlatilag elhanyagolhatók!A mortalitási mutatók az egyéb humán tevékenységek (pl. közlekedés, elektromos távvezetékek, épületek) összehasonlításában elenyészők, minimális élettér szűkülés azonban elismerhető a madárvilág vonatkozásában. Emlősökre csak átmeneti zavarhatás.
SZÉLERŐMŰVEK ÉS A KÖRNYEZET 6. TERMÉSZETVÉDELEM A természetvédelmi szempontból engedélyezhető szélerőmű telephelyeket gondosan feltérképezték:
A SZÉLERŐMŰVEK ÜZEMVITELE 1.NAPI INGADOZÁSOK 1. A szélmérési eredmények kiértékeléséből:
A SZÉLERŐMŰVEK ÜZEMVITELE 2.NAPI INGADOZÁSOK 2. A szélmérési eredmények kiértékeléséből:
A SZÉLERŐMŰVEK ÜZEMVITELE 3.NAPI INGADOZÁSOK 3. A szélmérési eredmények kiértékeléséből:
A SZÉLERŐMŰVEK ÜZEMVITELE 4.NAPI INGADOZÁSOK 4. A szélmérési eredmények kiértékeléséből:
A SZÉLERŐMŰVEK ÜZEMVITELE 5.HAVI INGADOZÁSOK A szélmérési eredmények kiértékeléséből:
A SZÉLERŐMŰVEK ÜZEMVITELE 6.ÉVES INGADOZÁSOK A szélmérési eredmények kiértékeléséből: Nemzetközi tapasztalatokból:
STATISZTIKAI ÉRTÉKELÉS 1. A várható energiatermelés becslése: + park layout+ orography+ roughness+ uncertainties→ WAsP→ WindPRO → AEP (P50)
STATISZTIKAI ÉRTÉKELÉS 2. Tartamdiagram:Azaz energiatermeléshez elegendő szél (a vonatkozó magasságban; a „WTG cut-in speed”-je felett) igen gyakran van, csak éppen változó intenzitással!
SZÉLERŐMŰ KAPACITÁSOK EURÓPÁBAN 1. A 2007. év végéig beépített kapacitások:
SZÉLERŐMŰ KAPACITÁSOK EURÓPÁBAN 2. A beépített kapacitások megoszlása:
SZÉLERŐMŰ KAPACITÁSOK EURÓPÁBAN 3. Az új kapacitások megoszlása 2007-ben:
SZÉLERŐMŰ „BOOM” EURÓPÁBAN 1. A kapacitások fejlődése az EU-ban (MW):
SZÉLERŐMŰ „BOOM” EURÓPÁBAN 2. A célkitűzéseket a valóság meghaladta:
SZÉLERŐMŰ KAPACITÁSOK ITTHON A hazai közcélú hálózatra termelő gépek:
VÁRHATÓ TRENDEK AZ EURÓPAI UNIÓBAN A megújulós szektorban jelenleg (és várhatóan még hosszú évekig) a szélenergia hasznosítása a leggazdaságosabb, a legversenyképesebb!
EU IRÁNYELVEK, HAZAI VÁLLALÁSOK A biomassza (fa) felhasználás korlátait elérte, az energia-növények termesztése késik, mi a hazai „zöld jövő”???
AKI SZELET VET… „A magyar VER jelen műszaki állapotábancsak korlátozott mértékben teszi lehetővé időjárástól függő (kényszermenetrendes) erőművi kapacitások beépítését…”A nagyobb szélparkok előkészítése 3-5 évig is eltart!Tovább erősödő izgalommal tekintünk a jövőbe!
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!Kapcsolat:MOV-R H1 Szélerőmű Kft.Balogh Antalműszaki igazgatóCím: 9023 Győr, Körkemence u.8., II/37. Tel./Fax: 06 96 618 633 Mobil: 06 30 557 1947 Email: balogh@energych.hu