Centrales éoliennes

Une centrale éolienne (CHP) est un ensemble d'installations et de structures interconnectées conçues pour convertir l'énergie éolienne en d'autres types d'énergie (électrique, mécanique, thermique, etc.).

Eolienne en tant que partie principale de l'éolienne, elle se compose d'une éolienne, d'un système de transmission de l'énergie éolienne à une charge (utilisateur) et de l'utilisateur de l'énergie éolienne lui-même (chaque appareil : générateur de machine électrique, pompe à eau, réchauffeur, etc.) .

Une éolienne est un dispositif permettant de convertir l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique du mouvement de travail de l'éolienne. Les mouvements de travail qu'une éolienne effectue peuvent être différents. Sur les éoliennes existantes aujourd'hui, le mouvement de rotation circulaire est utilisé comme mouvement de travail. Dans le même temps, de nombreuses propositions sont connues (parfois même mises en œuvre) pour l'utilisation d'autres types de mouvements de main-d'œuvre, par exemple oscillants.

Un système de pales d'éolienne (roue éolienne) peut avoir une conception différente.Dans les éoliennes modernes, le système de pales est réalisé sous la forme de pales pleines avec un profil d'aile en coupe transversale (parfois les termes «pale» ou éoliennes à hélice sont utilisés dans ce cas).

On connaît avec succès des systèmes à lames dans lesquels des cylindres rotatifs sont utilisés à la place des lames (utilisant l'effet Magnus). Il existe des propositions pour créer un système de pales basé sur différents types de pales à surfaces flexibles (voiles).

Par conséquent, pale - C'est un composant de l'hélice qui génère un couple. Le système de pales d'une éolienne à mouvement rotatif circulaire de fonctionnement peut avoir un axe de rotation horizontal ou vertical.

Lors du calcul et de la conception d'une éolienne spécifique, outre les conditions de vent de son fonctionnement, il est nécessaire de prendre en compte à la fois les caractéristiques de l'éolienne, du bois de teck et de l'ensemble de l'éolienne. A cet égard, les éoliennes sont classées selon les critères suivants :

• type d'énergie produite,

• niveau d'énergie,

• rendez-vous

• Zones d'application,

• le signe de fonctionnement à vitesse constante ou variable de l'éolienne,

• méthodes de gestion,

• type de système de transport.

Selon le type d'énergie produite, toutes les centrales éoliennes sont divisées en énergie éolienne et énergie éolienne. Les éoliennes électriques, quant à elles, sont divisées en installations embarquées qui génèrent de l'électricité en courant continu ou alternatif. Les éoliennes mécaniques sont utilisées pour entraîner des machines en marche.

Selon le but, les éoliennes électriques à courant continu sont divisées en alimentation électrique garantie par le vent, garantie par l'utilisateur, alimentation électrique non garantie.Les éoliennes électriques à courant alternatif sont divisées en autonomes, hybrides, fonctionnant en parallèle avec un système d'alimentation électrique de puissance comparable (par exemple, avec une centrale diesel), en réseau, fonctionnant en parallèle avec un puissant système d'alimentation électrique.

La classification des éoliennes par domaines d'application est déterminée par leur destination.

Lors du calcul et de la conception d'une éolienne et du choix de ses paramètres nominaux, il est nécessaire de prendre en compte le type de charge (générateur électrique, pompe à eau, etc.), le type de système de transmission de l'énergie éolienne à l'utilisateur, le type d'électricité système de production et de stockage.

Un système de transmission d'énergie éolienne est un ensemble défini de différents dispositifs permettant de transmettre la puissance de l'arbre de l'éolienne à l'arbre de la machine éolienne correspondante (utilisateur) avec ou sans augmentation de la vitesse de rotation de la machine. Dans l'énergie éolienne moderne, la méthode mécanique de transmission d'énergie est le plus souvent utilisée.

Le système de production d'énergie est un générateur de machines électriques et un ensemble de dispositifs (dispositifs de commande, électronique de puissance, batterie, etc.) pour se connecter à un utilisateur avec des paramètres électriques standards.

Des éoliennes d'une puissance de quelques watts à des milliers de kilowatts sont fabriquées et exploitées. Il existe quatre groupes : très faible puissance — moins de 5 kW, faible puissance — de 5 à 99 kW, moyenne puissance — de 100 à 1000 kW, forte puissance — supérieure à 1 MW. Les éoliennes de chaque groupe diffèrent les unes des autres principalement par la conception, le type de fondation, la méthode d'installation de l'éolienne, le système de contrôle, le système de transmission de l'énergie éolienne, la méthode d'installation et la méthode de maintenance.

La répartition prédominante des éoliennes à axe horizontal a été atteinte.

En figue. La figure 1 montre la construction d'un parc éolien et une vue générale du parc éolien.

Riz. 1. La conception de la centrale éolienne : 1 - éolienne (roue éolienne), 2 - éolienne, 3 - générateur, 4 - boîte de vitesses, 5 - plaque tournante, 6 - appareil de mesure, 7 - le mât de l'éolienne contient une éolienne et un générateur électrique connecté à l'arbre de l'éolienne directement ou par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses.

Une éolienne contient une éolienne et un générateur électrique relié à l'arbre de l'éolienne directement ou par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses.

Un parc éolien (WPP) se compose de plusieurs éoliennes fonctionnant en parallèle et fournissant l'électricité produite au système électrique.

L'appareil de mesure donne un signal pour tourner la tête du vent lorsque la direction ou la force du vent change, et ajuste également l'angle de rotation des pales en fonction de la force du vent.

Il existe des éoliennes pour 500, 1000, 1500, 2000, 4000 kW. L'éolienne de 500 kW a: un mât d'une hauteur de 40-110 m, une tête de vent d'une masse de 15-30 tonnes, une fréquence de rotation n = 20-200 tr/min, la vitesse du rotor du générateur est de 750- 1500 tr/min (entraînement avec engrenage) ou 20-200 tr/min (entraînement direct).

En tant que générateurs dans les éoliennes, des générateurs d'écureuil asynchrones sont souvent utilisés, qui diffèrent des générateurs synchrones par une plus grande fiabilité, une simplicité de conception et un poids réduit, ce qui est nécessaire pour augmenter la fiabilité de la centrale éolienne.

Les éoliennes peuvent fonctionner de manière autonome ou en parallèle avec le système électrique.Pendant le fonctionnement autonome, la vitesse de rotation de l'éolienne HP n'est pas régulée ou maintenue à ± 50%, donc la fréquence et la tension des bornes du générateur ne sont pas constantes, c'est-à-dire que l'énergie électrique générée est de mauvaise qualité, et les utilisateurs de ces éoliennes n'ont souvent pas d'exigences de qualité élevées (principalement des appareils de chauffage). Pour obtenir une énergie de haute qualité, des stabilisateurs composés d'un redresseur, d'un onduleur et d'une batterie sont utilisés.

De puissantes éoliennes fonctionnent en parallèle avec le système électrique (Fig. 2). Cette connexion parallèle garantit que la fréquence, la tension et la vitesse de l'éolienne sont constantes. La puissance que le générateur donne au réseau dépend du couple du moteur et est déterminée par la force du vent.

Coopération possible de l'éolienne avec le réseau avec un raccordement via un convertisseur à fréquence intermédiaire à une fréquence variable de rotation de l'éolienne.

Lorsqu'un générateur asynchrone est utilisé, l'éolienne peut également fonctionner à vitesse variable et le générateur fournit une électricité de haute qualité au réseau.Pour l'excitation, le générateur asynchrone consomme de la puissance réactive du réseau ou d'une batterie de condensateurs spéciale, et le générateur synchrone lui-même le crée.

Riz. 2… Fonctionnement en parallèle d'une centrale éolienne avec un système d'alimentation puissant : VD — éolienne, R — réducteur, G — générateur, V — redresseur, I — onduleur, U — unité de contrôle, ES — système d'alimentation

Caractéristiques des centrales éoliennes système (WPP):

1. Ils sont situés dans des endroits à fort potentiel éolien.

2.Ils ont la capacité des unités de puissance : 1500-2000 kW et plus pour une base continentale et 4000-5000 kW pour une base mer et terre.

3. Des générateurs asynchrones à rotor d'écureuil et synchrones (souvent avec excitation par aimant permanent) à basse tension de générateur (0,50-0,69 kV) sont utilisés.

4. Faible efficacité de la station — 30-40 %.

5. Absence de charge thermique.

6. Grande maniabilité, mais dépendance totale aux conditions météorologiques.

7. Gamme de vitesses de vent de fonctionnement de 3,0-3,5 à 20-25 m/s. Lorsque la vitesse du vent est inférieure à 3,0-3,5 m/s et supérieure à 20-25 m/s, les éoliennes sont déconnectées du réseau et installées dans une position de non-fonctionnement, et lorsque la vitesse du vent est rétablie, les éoliennes sont raccordés au réseau et accélérés grâce à un générateur fonctionnant en mode moteur.

8. Absence de choix de puissance électrique à la tension du générateur (sauf pour ses propres besoins).

9. Transmission d'électricité aux consommateurs à des tensions de 10, 35, 110, kV.

L'énergie éolienne moderne dans de nombreux pays du monde fait partie des systèmes énergétiques et, dans certains pays, elle est l'un des principaux composants de l'énergie alternative basée sur des sources d'énergie renouvelables. En savoir plus ici : Développement de l'énergie éolienne dans le monde