2. Классификация вэу

По ГОСТ Р 51990-2002 «Нетрадиционная энергетика и ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Классификация» ВЭУ классифицируются:

1. по виду вырабатываемой энергии;

2. по мощности:

1. большой мощности (более 1 МВт),

2. средней мощности (от 100 кВт до 1 МВт),

3. малой мощности (от 5 кВт до 95 кВт),

4. очень малой мощности (менее 5 кВТ);

3. по областям применения;

4. по назначению;

5. по принципу работы:

1. с постоянной частотой вращения ветроколеса,

2. с переменной частотой вращения ветроколеса;

6. по структуре системы генерирования энергии.

Рис. 2. Общая классификация ВЭУ (по ГОСТ Р 51990-2002)

Для того, чтобы удовлетворить требованиям к частоте и напряжению для потребителей, а также требованиям сброса этой энергии в единую систему энергообеспечения, необходимо управлять параметрами генерируемой энергии, для чего служит система управления ВЭУ.

3. Принцип действия и классификация вэу

В ветроэнергетических установках энергия ветра преобразуется в механическую энергию их рабочих органов.

Основным элементом ВЭУ является ветроколесо.

Вращение ветроколеса под действием ветра обуславливается тем, что на любое тело, обтекаемое потоком газа со скоростью U₀, действует сила F, которую можно разложить на две составляющие:

• F_с – сила лобового сопротивления – направлена вдоль скорости набегающего ветрового потока;

• F_п – подъемная сила – направлена перпендикулярно скорости ветрового потока (рис. 3).

Величины этих сил зависят от формы тела, ориентации его в потоке газа и от скорости газа. Действием этих сил рабочий орган ветроустановки (ветроколесо) приводится во вращение.

Рис. 3. Схема действия сил на тело, обтекаемое ветровым потоком

Ветроустановки классифицируются по двум основным признакам – геометрии ветроколеса и его положению относительно направления ветра.

Если ось вращения ветроколеса параллельна воздушному потоку, то установка называется горизонтально-осевой, если перпендикулярна – вертикально-осевой.

На рис. 4:

а, б, в, г – ветроколесо с горизонтальной осью, использующее подъемную силу (двух- или трехлопастное ветроколесо),

д – ветроколесо, использующее эффект Магнуса (эффект возникновения подъемной силы, перпендикулярной направлению ветра, при вращении цилиндра или конуса),

е, ж, з, и, к – ветроустановки, использующие силу лобового сопротивления (состоят из укрепленных вертикально оси лопастей различной конфигурации).

Установки, использующие силу лобового сопротивления (драгмашины), как правило, вращаются с линейной скоростью, меньшей скорости ветра, а установки, использующие подъемную силу, имеют линейную скорость концов лопастей, существенно большую скорости ветра.

Рис. 4. Типы ветряных колес

4. Принципиальная схема вэу, использующая силу лобового сопротивления

Рис. 5. Принципиальная схема ветроустановки, использующей силу лобового сопротивления и состоящей из укрепленных на перемещающемся ремне откидывающихся пластин

F – реактивная подъемная сила, возникающая из-за перепада давлений в верхней и нижней части.