Jak to działa?
Przydomowa elektrownia wiatrowa przekształca energię wiatru na przydatną do zastosowań domowych energię elektryczną. Uzupełnia działanie sieci energetycznej lub pracuje w miejscach, gdzie takiej sieci nie ma. Nad kierunkiem i intensywnością wiatru nie można zapanować, więc wytworzoną energię należy nie tylko wykorzystywać bezpośrednio, ale i magazynować.
Najbardziej ekonomiczne rozwiązanie to wytwarzanie prądu przemiennego, zsynchronizowanego z prądem sieciowym. W nowoczesnych turbinach synchronizacja zapewniona jest przez układ automatyki.
Zalety takiego rozwiązania:
- przy „dobrych wiatrach” wytworzony prąd może bezpośrednio zasilać instalację domową i całkowicie lub częściowo zastąpić prąd pobierany z sieci;
- przy „bardzo dobrych wiatrach” część prądu jest kierowana do instalacji (zgodnie z zapotrzebowaniem danego obiektu na prąd), natomiast nadwyżka, po przekształceniu na prąd stały, może zostać zmagazynowana i wykorzystana podczas dni bezwietrznych.
Skąd się bierze prąd?
Napędzane przez wiatr łopatki obracają się z pewną prędkością obrotową. Ilość obrotów wirnika jest odczytywana przez układ przetwornikowy (umieszczony w głowicy wirnika) i przeliczana na prąd elektryczny. Wirnik turbiny przekształca energię wiatru w energię mechaniczną, napędza generator prądu. Może on zasilać instalację domową lub umożliwiać ładowanie akumulatora (magazynu energii) aż do stanu nasycenia – wówczas ładowanie jest przerywane. Kiedy część zmagazynowanej energii zostaje zużyta, proces ładowania rozpoczyna się ponownie.
Najważniejsze dla dobrej pracy elektrowni przydomowej są:
-
odpowiednia budowa wirnika, a szczególnie kształt łopatek, decydujące o efektywnym wykorzystaniu energii wiatru;
-
alternator (generator), który wytwarza prąd zmienny bez marnowania energii, nie nagrzewa się (dzięki czemu jest bardziej trwały) i pracuje bezawaryjnie;
-
sprawny układ elektroniki (prostownik, regulator), zapewniający przekształcenie prądu zmiennego na prąd stały z bardzo małymi stratami;
-
zaawansowane elementy kontrolne, które zapewnią skuteczną, bezpieczną i stabilną pracę (kontrola prędkości obrotowej łopatek, kontrola zapotrzebowania na prąd, kontrola stanu akumulatora);
-
akumulator, w którym będzie można magazynować energię.
Elektrownie wiatrowe mają pięć trybów pracy (stanów), które charakteryzują się odpowiednimi prędkościami obrotowymi oraz typowymi zachowaniami alternatora i akumulatora.
-
stan jałowy – turbina odłączona jest od akumulatorów, a generator pracuje bez obciążenia. Jest to bardzo niepożądany tryb pracy, turbina jest wyhamowywana, a jej możliwości są marnowane;
-
ładowanie (normalny stan obciążenia) – turbina podłączona jest do akumulatora, który wymaga ładowania. Łopatki turbiny obracają się zgodnie z prędkością wiatru, a jego energia jest przekształcana na energię elektryczną;
-
stan nasycenia (regulacji) – kończy się ładowanie akumulatora, gdyż jego napięcie osiąga wartość zadaną. Układ regulacji powoduje, że niezależnie od prędkości wiatru łopatki obracają się coraz wolniej, aż wreszcie zatrzymują się;
-
hamowanie – jeśli prędkość obrotowa turbiny przekroczy wartość bezpieczną, regulator powoduje zmniejszenie tej prędkości aż do zatrzymania. Tryb hamowania pojawia się zazwyczaj przy zbyt dużej prędkości wiatru;
-
zatrzymanie – osiągane dzięki zwarciu lub ręcznemu zatrzymaniu turbiny za pomocą odpowiedniego przełącznika. Prędkość obrotowa łopatek jest bardzo mała – jak dla wiatru o prędkości mniejszej od prędkości startowej – nie ma produkcji energii.
Stan regulacji i hamowania powinien być sygnalizowany przez sygnały świetlne (najczęściej diody LED).
- bardzo słabe
- słabe
- średnie
- dobre
- bardzo dobre
Komentarze (0)