Elektrownie wiatrowe : Turbina wiatrowa z efektem Magnusa

Siłownia wiatrowa ACOWIND A-63 firmy ENECO zaprojektowana została dla otrzymania wysokiego współczynnika wykorzystania energii wiatru. Główną cechą odróżniającą tę turbinę wiatrową od klasycznych turbin z łopatami profilowanymi jest zastosowanie zamiast łopat - obracających się wirników, w których do obracania rotora elektrowni wykorzystuje się zjawisko Magnusa. Zjawisko Magnusa polega na powstaniu siły bocznej na obracającym się walcu lub bryle kulistej, zanurzonych w strumieniu gazu lub cieczy, gdy ma miejsce względne przemieszczenie obracającego się ciała w stosunku do strumienia.

Zjawisko to nosi nazwę od nazwiska niemieckiego fizyka i chemika H.G. Magnusa, który zwrócił uwagę na to, że powoduje ono "zakrzywienie "toru wybitej piłeczki tenisowej lub golfowej oraz zmienia tor obracającego się pocisku artyleryjskiego i jako pierwszy zbadał to zjawisko w 1853 r. Wykonanie konstrukcyjne maszyny posiada jeszcze kilka cech odróżniających ją od klasycznej turbiny wiatrowej. Poniżej podano opis niektórych z nich.

Nie wdając się w przedstawianie tu zasady działania tego typu elektrowni należy stwierdzić, że nowy rodzaj wirnika wykazuje wyższą sprawność przy małych prędkościach wiatru, wiekszą odporność na wiatry o zbyt dużej prędkości a co najważniejsze wirnik obraca się prawie 3 razy wolniej niż w konwencjonalnych rozwiązaniach. Mniejsza prędkość obrotowa to oczywiście mniejszy hałas szczególnie w zakresie infradzwięków i właśnie w tym można upatrywać możliwego przełomu w dalszym rozwoju energetyki wiatrowej.

Wirniki

Rolę łopat turbiny wiatrowej ACOWIND A-63 pełnią obracające się walce - wirniki. Wirniki napędzane są w sposób wymuszony przez zainstalowane wewnątrz nich silniki elektryczne i obracają się ze zmienną prędkością. Pozwala to na najbardziej optymalne ' dostrojenie się " do dowolnej prędkości wiatru. Wirniki są aktywnym elementem wzajemnego oddziaływania ze strumieniem powietrza, zapewniającym najpełniejsze wykorzystanie energii wiatru.

Przekładnia napędowa

Przekazywanie energii od wirnika silnika wiatrowego do generatora realizowane jest z wykorzystaniem przekładni hydraulicznej. Głównymi elementami układu hydraulicznego jest pompa hydrauliczna MB4000 firmy Hagglunds oraz silnik hydrauliczny A6VLM1000 firmy Rexroth. Zaletami tego układu są: płynna regulacja prędkości obrotów rotora elektrowni w całym zakresie prędkości wiatru; oraz przy porywach wiatru ciecz robocza w układzie hydraulicznym przechodzi przez zawór bezpieczeństwa nie dopuszczając do tego, by generator skokowo zwiększał produkowaną moc.

Generator

W turbinie wiatrowej ACOWIND A-63 zainstalowany jest 4-biegunowy generator asynchroniczny M2CG400JH firmy ABB.

Generator przy pomocy urządzenia płynnego rozruchu podłączony jest do sieci. W procesie uruchomienia urządzenie płynnie zwiększa prąd generatora od 0 do wartości nominalnej, po czym wyłącza się. Generator obraca się z prędkością 1500-1515 ob/min.

Podtrzymywanie tej prędkości obrotowej przy zmiennej prędkości obrotów realizowane jest przez układ hydrauliczny. Taki układ wytwarzania energii pozwala na otrzymanie energii elektrycznej o wysokiej jakości z minimalnym współczynnikiem zniekształceń harmonicznych. Kompensowanie mocy reakcyjnej realizowane jest przez regulowaną baterię kondensatorów statycznych.

Układ bezpieczeństwa

Turbina wiatrowa posiada doskonały układ bezpieczeństwa zabezpieczający przed porywami i dużymi prędkościami wiatru. Jest to zapewnione w następujący sposób:

- odłączenie siłowni wiatrowej od sieci powoduje doprowadzenie silników napędu wirników do stanu bezprądowego i do zatrzymania obrotów wirników. W konsekwencji ma miejsce zatrzymanie obracania się rotora elektrowni ;
- przy nagłym wyłączeniu turbiny wiatrowej z sieci zachodzi hydrauliczne hamowanie wirnika silnika wiatrowego.

Automatyczny układ sterowania

Siłownia wiatrowa wyposażona jest w automatyczny układ sterowania. Pozwala to na pracę turbiny wiatrowej w reżimie autonomicznym i zapewnia sterowanie następującymi reżimami:

- automatyczne uruchomienie;
- automatyczne zatrzymanie przy zmniejszeniu prędkości wiatru i w reżimie awaryjnym;
- regulacja pracy turbiny wiatrowej.

Dane Techniczne

Startowa prędkość wiatru	3 m/sek.
Zatrzymanie przy prędkości wiatru	25 m/sek.
Nominalna prędkość wiatru	12 m/sek.
Rotor elektrowni, średnica	56 m
Powierzchnia napływu	2463 m2
Prędkość obrotowa	3 - 6,1 obr/min
Ilość wirników	3
Regulacja prędkości wirników	płynna
Wieża	Rurowa , stożkowa, stalowa
Wysokość do głowicy	60 m
Przekładnia napędowa	Hydroobjętościowa (hydrauliczna)
Generator	Asynchroniczny 4 biegunowy
Moc nominalna	1000 kW
Napięcie	690 V
Regulacja	Mikroprocesorowy sterownik programowalny
Układ orientacji	Akcyjny z jednym silnikiem napędowym
Ciężar	Wieża 80t, Gondola 40 t, Rotor elektrowni 38 t
Układ bezpieczeństwa	Pasywny, bez hamulców

Zródło informacji : Zakład Produkcji i Remontów Sprzętu Lotniczego

Wszelkie prawa zastrzeżone.
Created by Paweł Premicz 2000-2006 KVM