Bíróné Kircsi Andrea Egyetemi tanársegéd DE Meteorológiai Tanszék

Az előadások a következő témára: "Bíróné Kircsi Andrea Egyetemi tanársegéd DE Meteorológiai Tanszék"— Előadás másolata:

1 Bíróné Kircsi Andrea Egyetemi tanársegéd DE Meteorológiai Tanszék
SZÉLENERGIA Bíróné Kircsi Andrea Egyetemi tanársegéd DE Meteorológiai Tanszék

2 A szél mozgási energiáját hasznosító berendezések elnevezése
Nincs egységes elnevezés, bármelyik elfogadható. Szélmotor (mechanikai energia) Szélerőgép (mechanikai, ritkán villamos energia) Szélturbina (villamos energia) Szélgenerátor (villamos energia) Szélerőmű) (villamos energia) 2005 Szélenergia

3 Szélmotorok csoportosítása az NSZO szerint
NSZO nemzetközi szabadalmi osztályozás A szélmotor olyan készülék amely a természetes szél energiáját hasznos mechanikai energiává alakítja át és ezt az energiát a felhasználási helyre továbbítja. 2005 Szélenergia

4 Szélmotorok csoportosítása az NSZO szerint
F03D1/00 Szélmotorok lényegében a szél irányában lévő forgástengellyel. F03D3/00 Szélmotorok lényegében a szél irányával derékszöget bezáró forgástengellyel. F03D1/00 Egyéb szélmotorok: A széllel érintkező részek végtelen láncokon vagy hasonlókon vannak. A széllel érintkező sínen lévő járószerkezeten vannak A széllel érintkező részek ide oda lengő mozgást végeznek és nem forognak. 2005 Szélenergia

5 Szélmotorok csoportosítása (forgó szélmotorok)
Lassú járású Gyorsjárású Vízszintes Függőleges Ellenállást hasznosító Felhajtó erőt hasznosító 2005 Szélenergia

6 2005 Szélenergia

7 2005 Szélenergia

8 2005 Szélenergia

9 Elektromos áram előállító szélgenerátorok csoportosítása
Fűtés céljára Akkumulátortöltésre Vízszivattyú működtetésére Sótalanításra Elektromos hálózatra kapcsoltak 2005 Szélenergia

10 Vízszivattyút működtető szélmotorok csoportosítása
Csavarszivattyú (100m) Dugattyús szivattyú (100m) Többfokozatú centrifugál szivattyú (30m) Mamutszivattyú (10m) Membrán szivattyú (3m) Centrifugál szivattyú (3m) Kanalas láncos vízemelő (3m) Csigaszivattyú (1m) 2005 Szélenergia

11 Vízszivattyút működtető szélmotorok csoportosítása
2005 Szélenergia

12 Elektromos hálózatra termelő szélgenerátor szerkezeti felépítése
Az ábrán váltóművel rendelkező szélgenerátor látható Forgató rendszer fölötti részt „gondolának” nevezik. 2005 Szélenergia

13 Váltóműves szélgenerátor szerkezeti felépítése
2005 Szélenergia

14 Váltóművel rendelkező szélerőmű beruházási költségeinek megoszlása
2005 Szélenergia

15 Váltómű nélküli szélgenerátor szerkezeti felépítése
2005 Szélenergia

16 Váltómű nélküli és váltóművel rendelkező generátor összehasonlítása
2005 Szélenergia

17 Váltómű nélküli és váltóművel rendelkező generátor összehasonlítása
Áttétel nélküli generátorok előnyei: Elmarad a mechanikai áttételen keletkező energiaveszteség és zaj. Kevesebb az alkatrész, csapágyazás ezért csökken a karbantartási igény, nő az élettartam. Ár 2005 Szélenergia

18 Váltómű nélküli és váltóművel rendelkező generátor összehasonlítása
Áttétel nélküli generátorok hátrányai: 15-60/min fordulatszámon az 50Hz frekvenciájú, MW nagyságrendű teljesítményű generátor külső átmérője 5-6 m. A vasúti és a közúti szállítás nehezen megoldható, ezért a generátort a helyszínen kell összeszerelni. A nagy átmérőjű generátor nagy átmérőjű generátorházba (gondolába) fér bele, amely növeli a szél turbulenciáját, növelheti a mechanikai rezgések számát és erejét. 2005 Szélenergia

19 Szárnylapát profil A szárnylapáton a repülőgépek szárnyaihoz hasonlóan a szélnyomás hatására aerodinamikai erő képződik. A keletkező nyomaték közvetetten meghajtja az elektromos generátort. 2005 Szélenergia

20 Lapátok tulajdonságai
Anyaguk üvegszálas poliészter, vagy szénszálas erősítésű műanyagok. A lapátok fűthetőek a jég lerakodásának megakadályozása céljából A lapátprofil változik a hossz mentén A lapátok vége elforgatható aerodinamikai biztonsági féket tartalmaz 2005 Szélenergia

21 Követelmények a szárnylapátokkal szemben
Ki kell bírniuk az eső a por a hó a jég koptató hatásait, a kopás a lapátok végein a legjelentősebb ahol a sebesség eléri a 100 m/s-ot. Ki kell bírniuk a légkörben található anyagok például savas esők vegyi korrodáló hatását. Ki kell bírniuk a széllökések mechanikai hatásait. Ki kell bírniuk a lapátok végén fellépő centrifugális erőt 2005 Szélenergia

22 2005 Szélenergia

23 Szárnylapátszög állító mechanizmus: Pitch
Gyorsjárati tényező: a lapátnak a lapátvégén mért sebességének és a szél sebességének hányadosa. Például ha a lapát 20m sugarú, a fordulat száma 15/min, a szél sebessége 5 m/s, akkor a gyorsjárati tényező: (20*2*3,14*15/60)/5=6,28 2005 Szélenergia

24 Szárnylapátszög állító mechanizmus: Pitch
Teljesítménytényező Gyorsjárati tényező Nyomatéktényező 2005 Szélenergia

25 Szárnylapátszög állító mechanizmus: Pitch
A teljesítménytényező a gyorsjárati tényezőtől függően változik, rotortól függően maximuma van. Adott rotorra vonatkozóan a gyorsjárati tényező felhasználásával a szélsebesség és a rotor fordulatszáma alapján kiszámítható mekkora teljesítmény fog jelentkezni a rotor forgás tengelyén. 2005 Szélenergia

26 Szárnylapátszög állító mechanizmus: Pitch
A Pitch mechanizmus szerinti szárnylapátot annak lapátkerékagyában található forgató szerkezet képes elforgatni. Ezáltal a lapátokon keletkező felhajtó erő megváltoztatható, így a rotor fordulatszáma a szélsebességtől függetlenítve szabályozható. 2005 Szélenergia

27 Pitch mechanizmus alkalmazásának esetei.1.
A szélturbina generátorának védelme Abban az esetben ha erős szél esetén a rotor a generátor terhelhetőségénél nagyobb erővel forgatná meg azt . A Pitch mechanizmus ebben az esetben lehetővé teszi hogy a szél energiájának csak kisebb része hasznosuljon, úgy hogy közben a generátor maximális teljesítménnyel üzemeljen. 2005 Szélenergia

28 Pitch mechanizmus alkalmazásának esetei.2.
A megtermelt energia növelése A generátor maximális teljesítményénél kisebb teljesítménynél, akkor amikor a gyorsjárati tényező értéke nagyobb mint a maximális teljesítménytényezőhöz tartozó gyorsjárati tényező. A Pitch mechanizmus ebben az esetben lehetővé teszi hogy a rotor fordulatszáma , gyorsjárati tényezője csökkenjen, így lehetővé válik hogy a szél energiájának nagyobb hányada alakuljon át a generátort meghajtó mechanikai energiává. 2005 Szélenergia

29 PITCH mechanizmus 2005 Szélenergia

30 Széliránykövetés Mért szélirányadatok alapján a gondola forgató berendezés a rotort a szélirányával szembe fordítja. A gondola forgató berendezés nagyon erős szél esetén a rotort kifordítja a szélirányából. 2005 Szélenergia

31 Biztonsági fék 2005 Szélenergia

32 Alapozás Torony 2005 Szélenergia

33 Alapozás Torony Alapozásnál ügyelni kell e rekultivációra ezért javasolt „robbantólyuk” beépítése, amely a szélturbina bontása esetén megkönnyíti az alap lebontását. A torony lehet rácsos szerkezetű vagy oszlop. A rácsos szerkezetű torony kisebb anyagigényű, de a szélben zajosabb illetve rezonanciára hajlamosabb. A torony anyaga jellemzően acél de léteznek betonoszlopok is amelyek kisebb költségűek, de nehezebbek illetve az elbontásuk nehézkesebb. 2005 Szélenergia

34 Villamos áram hálózatba táplálása
A megtermel villamos áramot csak abban az esetben szabad az elektromos hálózatba táplálni ha annak frekvenciája feszültsége megfelelő, ha nem a szélgenerátor vezérlése a szélgenerátort lekapcsolja a hálózatról. 2005 Szélenergia

35 Megtermelt áram kötelező átvétele
A villamos energia törvény az EU elvárásainak megfelelően kötelezi az áramszolgáltatókat hogy 0,2MW teljesítmény fölött kötelezően át kell venniük a „megújuló” energiával előállított elektromos áramot. Az áramszolgáltatok ekkor a nem megújuló energiából elektromos áramot termelőktől csökkentik a vásárlásaikat. 2005 Szélenergia

36 Kapacitás kihasználtsági tényező
A Paksi atomerőmű kapacitás kihasználtsági tényezője több mint 80% azaz egy reaktor blokkhoz tartozó 440MW os generátor átlagosan több mint 350MW villamos energiát termel. A Paks melletti Kulcson található szélturbina generátora 600 KW os teljesítményű, kapacitás kihasználtság tényezője kb. 25% azaz átlagosan csak 150 KW villamos energiát termel. A megtermelt elektromos energia szerint: 440MW-os atomerőmű=1400MW szélerőművel 2005 Szélenergia

37 Energiabecslés kiválasztott turbinatípusokra
ENERCON E-40 / 600kW /RD 44m / NH 65m teljesítménygörbéje. ENERCON E-66 / 1500kW /RD 44m / NH 85m teljesítménygörbéje. 2005 Szélenergia

38 E-40 / 600kW / NH 65m 10m adatokból 2005 Szélenergia

39 E-40 / 600kW / NH 65m 30m adatokból 2005 Szélenergia

40 E-66 / 1500kW / NH 85m 10m adatokból 2005 Szélenergia

41 E-66 / 1500kW / NH 85m 30m adatokból 2005 Szélenergia

42 2005 Szélenergia

43 2005 Szélenergia

44 2005 Szélenergia

45 Distribution of Wind energy potential of Hungary above 80 m from surface By Radics (2004) Method: WAsP, to consider the orography of Hungary 2005 Szélenergia

46 Világ 2003 piaci részesedés
Szélturbinagyártók Világ 2003 piaci részesedés 2005 Szélenergia

47 Németország 2004 piaci részesedés
2005 Szélenergia

48 Naptorony Ausztrál terv Magassága 1000m 32db szélturbinával
200MW teljesítmény 2005 Szélenergia

49 Felhasznált irodalom Hagyományos és megújuló energiák szerk. Sembery P., Tóth L. Szaktudás Kiadó, 2004 A megújuló és környezetbarát energetika villamos gépei és szabályozásuk Szerk. Hunyár M. Műegyetemi Kiadó, 2002 2005 Szélenergia

50 Bíróné Kircsi Andrea kircsia@delfin.klte.hu
Köszönöm a figyelmet! Bíróné Kircsi Andrea