s3 5 stadiul actual al sistemelor de conversie .ppt · total 2009 marea britanie 2010 sua 2010...

Stadiul actual al sistemelor de conversie

a energiei eoliene –

turbinele eoliene de mică putere

IMPACTUL ACQUIS-ULUI COMUNITAR DE MEDIU ASUPRA TEHNOLOGIILOR ŞI ECHIPAMENTELOR „ACQUISTEM“

Ediţia a VIII-a

ICPE SA Staţia Agigea 28-29 iulie 2011

Prof. dr. ing. Mihai Octavian Popescu, UPB

ing. Viorel Ursu ICPE SA

INTRODUCERE

Energia eoliană prin modul de generare reformulează modelul

de dezvoltare:

• descentralizarea resurselor;

• emisia zero de substanţe poluante şi gaze cu efect de seră;


Ediţia a VIII-a


• emisia zero de substanţe poluante şi gaze cu efect de seră;

• nu se produc deşeuri;

• costuri reduse pe unitate de energie produsă;

• costuri reduse de scoatere din funcţiune; ( în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcţiune, la

capătul perioadei normale de funcţionare, sunt minime, integral reciclabile)

Zona Putere cumulată 2009

[MW]

Putere instalată în

2010 [MW]

Putere cumulată

2010 [MW]

Uniunea Europeană 76 013,5 9 970 85 983.5

Restul Europei 1 385 265 1 650

Total Europa 77 398.5 10 235 87 633.5

SUA 35 064 5 600 40 664

Canada 3 319 690 4 009

Total America de Nord 38 383 6 290 44 673

India 11 807 1 258 13 065

Energia eoliană în Europa şi în lume


Ediţia a VIII-a


India 11 807 1 258 13 065

China 25 823 18 928 44 751

Japonia 2 056 288 2 344

Alte ţări asiatice 805 215 1 020

Total Asia 40 491 20 689 61 180

Restul lumii 3 493.5 428 3 921.5

TOTAL MONDIAL 159 766 37 642 197 408

Sursa: WWEA 2011


Ediţia a VIII-a


Sursa: EWEA 2011

Putere cumulată

2009 [MW]

Putere instalată în

2010 [MW]

Putere cumulată

2010 [MW]

Romania 14 448 462

Domeniul în care lucrează turbinele mici:

- 0.15 până la 0.25 kW/m2 (datorat înălţimii la care se află rotorul)

Clasificarea turbinelor mici a fost realizată prin standardele

CEI 61400- 1998 limitate la o suprafaţă descrisă de rotor de 40 mp

CEI 61400-2006 s-a stabilit aria descrisa de rotor la 200 mp.

TURBINELE EOLIENE MICI


Ediţia a VIII-a


Puterea nominală PN[kW] Aria descrisă de rotor [mp] Subcategorie

PN<1kW A< 4.9 mp Pico

1kW<PN< 7 kW A< 40 mp Micro

7kW<PN< 50 kW A< 200 mp Mini

50kW<PN< 100 kW A< 300 mp încă nedefinită

Total

2009

Marea

Britanie

2010

SUA

2010

China

2010

Total

2009+2010

Unitățțțți

0 - 1.5 kW 5745 2524 3150 4455 15874

1,5 – 10 kW 792 602 512 624 2530

Piețele importante: Marea Britanie, SUA și Canada China

La nivelul 2010 capacitatea globală instalată este de 48 MW


Ediţia a VIII-a


1,5 – 10 kW 792 602 512 624 2530

10 – 20 kW 103 125 88 24 340

20 – 50 kW 17 24 36 62 139

50 – 100 kW 85 5 18 55 163

6742 3280 3804 5220

Tip sisteme

On grid 485 269 549 352 1655

Off grid 6257 3011 3255 4868 17391

Turbinele eoliene de putere mică - utilizate în două direcţii principale:

- sisteme autonome (sisteme izolate, off grid, sisteme stand-

alone) care nu sunt conectate la un sistem energetic mare

echipate cu sisteme proprii de control a calităţii energiei (tensiune

şi frecvenţă);


Ediţia a VIII-a


- sisteme de generare distribuită - sisteme conectate,

sisteme on grid, sisteme conectate la o reţea publică sau la un

operator de reţea care are responsabilitatea controlului calităţii energiei;

diesel eolian parc eolian mic

hibrid eolian Turbină singulară

eolian rezidentă Integrare în clădiri

PN<1kW X X X X X X X X X X X

1kW<PN< 7 kW X X X X X X X X X X X X X X X

7kW<PN< 50 kW X X X X X X X X X X

Aplicaţiile turbinelor eoliene mici:


Ediţia a VIII-a


7kW<PN< 50 kW X X X X X X X X X X

50kW<PN< 100 kW X X X X X

aplicaţii ale sistemelor

eoliene mici

am

ba

rcaţiu

ni

se

mn

aliză

ri

lăm

pi s

trad

ale

ca

se

izo

late

ferm

e, g

osp

odă

rii

sis

tem

e d

e p

om

pa

re

de

sa

linare

a a

pe

i

gru

pu

ri de

ca

se

reţe

a lo

ca

lă

lam

pi s

trad

ale

mo

nta

j pe

aco

pe

riș

locu

ințe

ce

ntre

co

me

rcia

le

pa

rcă

ri au

to

se

cto

rul in

du

stria

l

se

cto

rul in

du

stria

l

ferm

e a

gric

ole

sisteme izolate (off-grid) sisteme conectate (on-grid)

-sunt destinate în general aplicaţiilor mobile (bărci, sisteme amovibile, semnalizări temporare, construcţii temporare sau sisteme rezidenţiale).-sistemele includ echipamente pentru tensiune constantă;-unitatea de stocare este realizată de regulă cu acumulatoare plumb-acid;-puterea este mică şi întreaga configuraţie a sistemului (generare,

1. Sistemele eoliene rezidenţiale


Ediţia a VIII-a


-puterea este mică şi întreaga configuraţie a sistemului (generare, comandă, control) este concentrată pe sistemul de stocare

2. Sistem hibrid solar PV, eolian , grup de rezervă diesel


Ediţia a VIII-a


-putere sub 50kW

-generatorul diesel are rolul de rezerva de putere;

-au în configuraţie acumulatori pentru stocare şi comandă;

-invertor DC/AC pentru consumatorii uzuali

3. Sistem diesel - eolian


Ediţia a VIII-a


-putere peste 50kW;

-au în configuraţie acumulatori pentru comandă nu pentru sarcini;

Se definesc trei tipuri de sisteme în funcţie de ponderea

sistemului eolian:

a. sisteme cu pondere eoliană scăzută – fără modificări

esenţiale de la structura iniţială de grup generator Diesel cu

debitare continuă pe reţea şi la care sistemul de control poate

acoperi şi funcţionarea generatorului eolian.

b. sisteme cu pondere eoliană medie,


Ediţia a VIII-a


b. sisteme cu pondere eoliană medie, cu sisteme de control

ale generatorului eolian pentru situaţia când energia produsă din

vânt depăşeşte nevoile de consum.

c. sisteme cu pondere eoliană mare care solicită strategii de

control speciale şi sisteme speciale pentru stabilitatea sistemului în

condiţiile în care singura sursă disponibilă este turbina eoliană.

STADIUL DEZVOLTĂRII TEHNOLOGICE

Diametrul rotorului este sub 20 m şi majoritatea nu depăşesc 10 m.

Stâlpii sunt în mod uzual de 12-24 m.

PN<1kW 1kW<PN< 7 kW 7kW<PN< 50 kW 50kW<PN< 100 kW

Număr de pale


Ediţia a VIII-a


2 0-25% 25-50% 25-50% 0%

3 50-75% 50-75% 50-75% 75-100%

>3 0-25% 0-25% 0% 0%

Material pale

compozit 75-100% 50-75% 50-75% 0%

Lemn+epoxi 0% 0-25% 0% 0%

Compozit+epoxi 0-25% 0-25% 25-50% 75-100%


Protecţie mecanică la supraturaţie

Fără control x x x x

Pas reglabil pasiv x x

- sisteme de control de tip Yaw sau furling - sisteme de control aerodinamic pasiv. - sistemele stall, sisteme de frânare comandate, - controlul pasului rotorului în modul pasiv centrifugal, activ cu actuatoare


Ediţia a VIII-a


Pas reglabil activ x

Desprindere centrifugală x x

Control la putere nominală

Fără control x x x x

Auto furl x x x -

tilt x x x -

stall - x x x


Conversia electromecanică a energiei se realizează preponderent cu generatoare sincrone cu magneţi permanenţi :- asigură performanţe magnetice superioare la preţuri accesibile;- asigură structuri compacte şi mai uşoare;- reducerea cuplului de agăţare şi scăderea vitezei de funcţionare


Ediţia a VIII-a


N N N N

Turaţia nominală

Foarte mare 75-100% 0% 0% 0%

Mare 0-25% 50-75% 0-25% 0%

Medie 0% 25-50% 75-100% 0-25%

Mică 0% 0-25% 0-25% 75-100%

Generator

Sincron cu magneți permanenți 75-100% 75-100% 50-75% 0-25%

Asincron 0% 0-25% 25-50% 75-100%

ANALIZA COSTURILOR

Costurile pe unitatea de putere instalată au variaţii destul de largi:

• 2500 € - 6000 € pe kilowatt pentru turbinele din sistemele stand-

alone;


Ediţia a VIII-a


• 2700 € - 6000 € pe kilowatt pentru sistemele mici conectate la reţea;

(sistemul de condiţionare a puterii pentru compatibilizare cu reţeaua).

Variaţia costului pe kw instalat


Ediţia a VIII-a


Pentru turbinele mici producătorii nu au un sistem unitar de caracterizare a turbinelor în sensul că definirea costurilor unitare trebuie să facă referire la aceleaşi condiţii de referinţă (la tehnlologia PV referinţa este atmosfera standard).


Ediţia a VIII-a


Un alt criteriu mai puţin subiectiv este legat de suprafaţa descrisă de rotorul turbinei care este în legatură strânsă cu puterea turbinei


Ediţia a VIII-a


Evaluarea privind preţul pe unitatea de suprafaţă de captare a turbinei exprimă o variabilitate a costurilor echipamentelor în zona puterilor mici ca o consecinţă a unei tehnologii în schimbare şi experimentare şi o tendinţă constantă de scădere a costurilor pentru puteri mari


Ediţia a VIII-a


CONCLUZII:

- turbinele eoliene mici - o componentă importantă în contexul dezvoltării

sistemelor de generare distribuită;

EFICIENŢA

- creşterea randamentelor de conversie aerodinamică

- creşterea randamentelor maşinilor electrice

- utilizarea unor sisteme de condiţionare a puterii cu randamente superioare.

CONCEPŢIA/ proiectarea

- dezvoltare tehnologică în zona vânturilor de intensitate redusă


Ediţia a VIII-a


- dezvoltare tehnologică în zona vânturilor de intensitate redusă

- creşterea suprafeţei de captare simultan cu reducerea încărcărilor;

- sisteme sigure de protecţie pentru viteze extreme;

IMPLEMENTAREA

- realizare a evaluării potenţialului eolian şi reducerea incertitudinilor

- realizarea de sisteme adaptabile on grid sau off grid;

- adoptarea de soluţii constructive şi materiale noi pentru stâlpii de susţinere

- promovarea de sisteme moderne de ancorare şi fundaţii.


Ediţia a VIII-a


Vă mulţumesc!

s3 5 stadiul actual al sistemelor de conversie .ppt · total 2009 marea britanie 2010 sua 2010...

Documents