7/25/2019 Proiect Sre

1/5

STUDIUL TURBINELOR EOLIENE CU AX ORIZONTAL

Masterand: Simion Eugen, Prof. dr. ing. BadeaNicolae

Rezumat:

n aceast lucrare este prezentat studiul turbinelor eoliene cu ax orizontal i generator asincronutilizat la iteze ale !ntului constante i ariabile. "om prezenta #n aceast lucrare no iunile generale ale sc$emelor de conectare la re ea a turbinelor eoliene i modelul conectrii directe #n matlab%simulin& at!t pentru iteza constant c!t i pentru itez ariabil.

1 Introducere:

Energie eolian este generat printransferul energiei antului unei turbineeoliene. "anturile se formeaz datorit#nclzirii neuniforme a suprafetei

pmantului de ctre energia radiat desoare care a'unge la suprafa(a planeteinoastre, #n fond energia eoliana are la bazenergia solara.

Ma'oritatea turbinelor produc energie )*+

din timp, acest numr crescand iarna, c!ndanturile sunt mai puternice

in ponderea diferitelor surse regenerabilede energie la nielul anului )-)- energiaeoliana a aea /+

0peratorul de transport i sistem, emitelunar certificate erzi productorilor pentrucantitatea de energie electric produs din

surse regenerabilede energie i liratefecti #n re eaua electric i %sau la consumator. Productorilor de energieelectric din energie eolian li se acorddou certificate erzi , p!n #n anul )-1*,i un certificat erde , #ncep!nd cu anul

)-12, pentru fiecare 1M3 lirat #n re eauaelectric.

Elementele lan(ului de conersieelectromecanica a energiei antului sunt demai multe tipuri. 4otu5i, anumite elemente

se regsesc #ntotdeauna #n lan(ul de

conersie, cum ar fi: turbin eolian6 unun generator electric i un dispoziti deinterconectare, ce realizeaz conectareageneratorului la re(eaua de distribu(ie sau la osarcin izolat.

7ig 1 4ipuri de turbine eoliene

a. Turbinele cu ax orizontal

8n prezent, cele mai utilizate turbine sunt

turbinele cu ax orizontal.

e asemenea, exista turbine cu o singurapala, care cu toate ca au un pret mult maiscazut decat celelalte tipuri de tubine, nusunt foarte cautate pe piata din urmatoarelemotie: 9 necesita o iteza a antului maimare pentru a produce aceeasi energie caturbinele cu trei pale6

9design complex datorita necesitatiimodificarii pozitionarii rotorului6

7/25/2019 Proiect Sre

2/5

- produc poluare izual adic, au oapari(ie neplcut 9 si de asemenea producpoluare sonor.

b. Turbine cu ax vertical

;ealizarea unor tipuri de turbine cu axertical a fost azuta ca o alternatia lasolutiile standard, fiind posibila utilizareac$iar si in cazul sistemelor mici. 0 astfelde turbina nu are multiplicator de tura(ie siopereaza la o iteza de rotatie mica, fiindde asemenea rezistenta la iteze mari aleantului.

Principalele avantaje ale turbinei cu ax

vertical sunt:

< =eneratorul si alte elemente func(ionalepot fi plasate pe pamant, astfel prezentaturnului nu mai este esentiala6

< Nu este necesar un mecanism lateralpentru a directiona rotorul impotriaantului.

Principalele dezavantaje sunt:

"iteza antului este foarte mica la nielulpamantului, deci, cu toate ca prezentaturnului nu este esentiala, itezele antuluior fi foarte mici in partea inferioara arotorului6

< Pe ansamblu, eficienta turbinelor cu axertical nu este impresionanta6

< Masina nu porneste sigur 6 de exemplu,turbina arrieus are neoie de un impuls

pentru a porni.

2 Sceme de conectare:

>entralele electrice eoliene pot fi utilizatepe dierse tipuri de re(ele

- reea central ? prin conectarea lareteaua nationala de electricitate 6 frecentsunt combinate mai multe turbine formandastfel parcuri eoliene.

- reea izolat (autonoma sau insulara)?c!nd se produce energie electric pentru unsingur consummator6

reea ncis? c!md generatorul eolian seintegrareaz intr9o mica retea impreuna cualte surse: generatoar fotooltaic, generatordiesel, etc.

7ig ). . Sc$ema general a unei eoliene cuitez fix, #n mod autonom

n cazul #n care sursa de energie eoliana este

conectat la re(ea, iteza de rota(ie a ma5iniiasincrone trebuie s rman practic constant,apropiat de iteza de sincronism, pentru aasigura func(ionarea stabil a generatorului.7recen(a re(elei impune iteza de rota(ie ama5inii. =eneratorul cu itez fix, conectatdirect la re(ea, trebuie obligatoriu prezut cuun multiplicator de itez.

Masina eoliana func(ioneaz la o anumititez de rota(ie, pentru un domeniu restrans deiteze ale antului. in acest moti, aplica(iile

sunt limitate.

7ig . Sc$ema turbin eolian pentru itez

constant cu masin asincronMaina asincron cu rotorul n

scurtcircuit aand un numr fix deperec$i de poli, poate func(iona #ntr9undomeniu restrans de iteze: alunecarea estede ordinul a catora procente.

@ceast configura(ie ofer posibilitateafunc(ionrii masinii eoliene cu dou iteze.

Statorul este realizat din dou bobina'e,care determin un numr ariabil de poli 5i

7/25/2019 Proiect Sre

3/5

deci domenii diferite de itez. Se potimpune ) iteze de sincronism, prinsc$imbarea numrului de perec$i de poli.

7ig /. sc$ema turbin eolian pentru itezariabil cu masina asincron

Ma5in asincron AM@S, cu rotor #nscurtcircuit, este asociat cu un conertor

static de tensiune 5i frecen( A>S47indirect.

@cest tip de structur se utilizeaz pentrueolienele de mare putere. "iteza de rota(iese poate modifica #n gam destul de mareAde la simplu la dublu. >onertorul staticde tensiune 5i frecen( este bidirec(ional,

putand asigura deci ambele sensuri decircula(ie a energiei #n rotor. Prin comandaacestuia se realizeaz regla'ul de itez 5icontrolul puterilor acti 5i reactie$iculate #ntre ma5in 5i re(ea.

n principiu, iteza se regleaz prinintermediul frecen(ei de alimentare a#nf5urrilor statorice.

!" #ode$ matemat%c

Modelarea turbinei eoliene

Expresia puterii furnizat de turbina eoliandepinde de cubul itezei !ntului, ptratulrazei palelor 5i de coeficientul de putere saulimita lui Betz.

"aloarea maxim a coeficientului deputere, cunoscut 5i sub numele de limita lui

Betz, este: !pC-.*D. @cest coeficient deputere este o func(ie de itez specific a

turbinei eoliene, definit ca fiind raportuldintre iteza periferic a palelor 5i iteza

!ntului:v

"=

expresia cuplului eolian

( ) ( ) ( )

==

P

#e

!"v!"vv#

)..)

)

1

)

1,

Modelarea matematic a generator asincron

( )

=

+=

+=

++=

dt

d

m$

p

$

%ii

$

&&pi

$

p

dt

d

u&&

i&

"i&

&idt

d

u&

i&

&i

&

"i

dt

d

s

mm

'd

m

d'

'

m

'

''

'

'

d

'

d'

d

d

'

d

'

d

d

d

)

.

)

.

1

1

)

-

)

-

& #ode$area % '%mu$area #at$a()S%mu$%n*

7ig * Modelul simulat #n Matlab%simulin&

( ) ( ) p!v"vP = .)

)

1

7/25/2019 Proiect Sre

4/5

7ig 2 "iteza !ntului

7ig . 4ensiunea generatorului #n func iede aria ia !ntului

n figura 2 se obser c iteza !ntuluieste aproximati constant, a!nd doar oaria ie de la aloarea de 1) m%s la 11 m%s,aceasta nu influinteaz foarte mult

aloarile parametrilor tensiunii dup cumse poate obsera i #n figura .

7ig F "iteza !ntului ariabil

n figura opt se obser c iteza !ntuluieste ariabil, oscil!nd #ntre un minim de-, m%s i un maxim de )-,1 m%s. @ceastaria ie a itezei !ntului influienteazalorile tensiunii mai ales amplitudinea sifrecen a acesteia.

7ig D 4ensiunea produsa de generato #nfunc ie de aria ia !ntului

Se obser c iteza !ntului este directpropor ional cu tensiunea produs degenerator Aatunci c!nd iteza cre te,tensiunea cre te i ea, dac iteza scade , tensiunea scade i ea

& Conc$uz%%

7/25/2019 Proiect Sre

5/5

4urbinele eoliene cu ax ertical, carefunc(ioneaz utiliz!nd numai principiul defrecare aerodinamic au coeficien(i de

performan( mult mai redu5i dec!t ceiaferen(i turbinelor cu ax orizontal, cu rotorde tip elice. 4otu5i, acestea au 5i aanta'eimportante care recomand utilizarea lor,#n detrimentul turbinelor cu ax orizontal,mai ales #n zone cu poten(ial eolian redus,5i anume:

9produc energie #n condi(ii de !nt

redus sau cu caracter turbulent

9 ofer cuplu mare la pornire 5i nu necesitmecanisme de orientare.

+ B%($%o,ra%e

G1H >ontract ))911D%)--F ;@P0;4IJK488NL878> K8 4EN8> ASC IC.E-#E S"A"

Bucure/t% S8S4EM >0MPJE4 E>0N"E;S8E @ ENE;=8E8 E0J8ENE E)-- &3 J@ ;04%M8N >I >0NE>4@;EJ@ S8S4EMIJ ENE;=E48>G)H Noti e de curs ?Surse de energieregenerabil9 autor Nicolae Badea

GH$ttp:%%ro.i&ipedia.org%i&i%EnergieOeolian+>/+F

G/H$ttp:%%eurlex.europa.eu%JexIriSer%Jex

IriSer.douriC>EJEQ:*)--F>-2F:;0:4MJ

G*H$ttp:%%ec.europa.eu%nes%energR%1)-2-FOro.$tm

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eolian%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eolian%C4%83http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52008DC0768:RO:HTMLhttp://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52008DC0768:RO:HTMLhttp://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52008DC0768:RO:HTMLhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eolian%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eolian%C4%83http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52008DC0768:RO:HTMLhttp://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52008DC0768:RO:HTMLhttp://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52008DC0768:RO:HTML