Innowacyjne układy przeniesienia napędu w turbinach wiatrowych o ulepszonych komponentach
Jeżeli Europa ma osiągnąć cel polegający na uzyskaniu 20% udziału energii ze źródeł odnawialnych w koszyku energetycznym do 2020 r., utrzymanie kosztów operacyjnych i konserwacyjnych na niskim poziomie i zwiększenie niezawodności turbin wiatrowych to ważne priorytety. Technologia prądnic bezszczotkowych może zwiększyć wydajność instalacji turbin wiatrowych, pozwalając jednocześnie Europie zachować jej konkurencyjność. Konsorcjum WINDRIVE (Industrialization of a 3 MW medium-speed brushless DFIG drivetrain for wind turbine applications) opracowało technologię bezszczotkowej, asynchronicznej prądnicy zasilanej dwustronnie (DFIG) służącą do wytwarzania energii wiatrowej, przenosząc ją z laboratorium do przemysłowych zastosowań w wielomegawatowych (MW) turbinach wiatrowych. Układ przeniesienia napędu w turbinach wiatrowych średniej prędkości (WTDT) jest bardziej niezawodny niż obecnie stosowane układy WTDT oparte na 3-stopniowej skrzyni biegów i DFIG. Przyjąwszy, że zakres prędkości jest umiarkowany, wartość znamionowa przetwornicy musi być zaledwie ułamkiem całkowitej mocy wyjściowej prądnicy, utrzymując w ten sposób koszt systemu na niskim poziomie, bez uszczerbku dla niezawodności. Wartość znamionowa przetwornicy to zwykle jedna trzecia wartości znamionowej prądnicy, co umożliwia zmienność prędkości rzędu 33%. Zmienność napięcia przetwornicy może posłużyć do zarządzania przepływem mocy biernej z prądnicy. Opracowano programy kontroli pozwalające wzmocnić reakcję systemu na zmieniającą się prędkość wiatru oraz przystosować się do zmiennych warunków sieci. Większość awarii turbin wiatrowych ma miejsce w skrzyni biegów, co prowadzi do kosztownych napraw i okresów przestoju. Nowy układ przeniesienia napędu łączy w sobie sprawniejsze i bardziej niezawodne komponenty. Partnerzy projektu opracowali 2-stopniową skrzynię biegów, pozwalającą wyeliminować trzecią przekładnię wysokiej prędkości, która jest najczęściej psującą się częścią skrzyni biegów. Projekt WINDRIVE pomaga w wykorzystaniu bardziej niezawodnego i opłacalnego układu prądnicy w sektorze energii wiatrowej. Nowatorska technologia układów przenoszenia napędu w połączeniu z ulepszoną skrzynią biegów powinny przyczynić się do rozpowszechnienia wytwarzania energii wiatrowej, zwłaszcza morskiej, pobudzając tym samym rozwój gospodarki niskoemisyjnej i zwiększając bezpieczeństwo energetyczne UE.
Słowa kluczowe
Energia wiatrowa, układ przeniesienia napędu w turbinach średniej prędkości, prądnice bezszczotkowe, turbiny wiatrowe, bezszczotkowa asynchroniczna prądnica zasilana dwustronnie, skrzynia biegów
