sesja plenarna

Referat plenarny „Mikroelektrownie wiatrowe – projektowanie i sterowanie" wygłosi profesor Zbigniew Krzemiński

Mikroelektrownie wiatrowe, zgodnie z określeniem podanym w ustawie o odnawialnych źródłach energii, mają moc nie większą niż 40 kW. Istotne są przy tym granice mocy do 3 kW i do 10 kW ze względu na cenę obowiązkowego zakupu energii elektrycznej. Konstrukcje mikroelektrowni muszą spełniać wymóg ekonomicznej opłacalności inwestycji, co narzuca stosowanie łopatek wirnika o stałym kącie i regulacji prędkości turbiny przez przeciąganie. Na podstawie analizy kosztów można przy tym pokazać, że dla małych mocy i dużych prędkości obrotowych celowe jest zastosowanie generatora synchronicznego z magnesami trwałymi, natomiast większe moce wymagają zastosowania generatora indukcyjnego i przekładni. Konstrukcja i parametry elektrowni wiatrowej zależą od wyboru prędkości wiatru, przy której ograniczana jest moc generatora. Prędkość ta, będąca prędkością znamionową elektrowni, jest wybierana na podstawie analizy krzywej rozkładu prędkości wiatru w danej okolicy. Na podstawie prędkości znamionowej elektrowni i projektowanej charakterystyki silnika wiatrowego dobierana jest moc znamionowa i prędkość znamionowa generatora. Proces projektowania mikroelektrowni jest znany, brak jest jednak w literaturze powiązania zależności, jakie muszą być uwzględniane w celu zapewnienia maksymalnej produkcji energii elektrycznej. Mikroelektrownia sterowania jest według kilku reguł w zależności od prędkości wiatru. W pierwszym zakresie określonym dla małych prędkości wiatru regulacja zapewnia pracę elektrowni przy maksymalnej mocy. Drugi zakres jest przejściowy, ze stałą prędkością generatora zapewniająca bezpieczną pracę elektrowni. W trzecim zakresie, dla dużych prędkości wiatru, następuje ograniczenie mocy elektrowni. W drugim i trzecim zakresie wykorzystywany jest efekt hamowania przez przeciąganie, przy czym elektrownia może pracować na niestabilnych częściach charakterystyki mechanicznej. Dodatkowo wprowadzany jest czwarty rodzaj regulacji dla zmiennych, ale ograniczonych prędkości wiatru, umożliwiający pełniejsze wykorzystanie energii wiatru. Parametry konstrukcyjne elektrowni wiatrowej wraz z metodą regulacji umożliwiają określenie krzywej mocy i produkcji energii elektrycznej przy określonym rozkładzie prędkości wiatru. Konstrukcja elektrowni wiatrowej narzuca konieczność stosowania bezczujnikowych metod regulacji generatorów z szerokim zakresem działania obserwatora prędkości. Obniżanie kosztu przekształtników w mikroelektrowniach prowadzi do uzasadnionego ekonomicznie stosowania przyrządów z węglika krzemu. Konstruowanie nowoczesnej mikroelektrowni wiatrowej łączy zagadnienia aerodynamiki z zaawansowanymi metodami regulacji oraz z najnowszymi osiągnięciami w zakresie energoelektroniki. W referacie zostaną pokazane wyniki badań wprowadzonej do produkcji mikroelektrowni wiatrowej o mocy 40 kW.