ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Tipi di turbine eoliche. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative Le turbine eoliche possono essere collegate alla rete e trasferire l'energia generata alla rete elettrica locale, oppure possono essere autonome, dove il consumatore si trova nelle immediate vicinanze della turbina eolica. Sistemi di alimentazione autonomi Qualsiasi sistema autonomo, inclusa l'energia eolica, funziona indipendentemente dalla rete di alimentazione centralizzata. In queste condizioni, l'aerogeneratore può funzionare in modo indipendente, essere utilizzato come backup per qualsiasi altro generatore o essere utilizzato in combinazione con altre centrali elettriche come componente di un sistema di alimentazione combinato. Tali sistemi vengono utilizzati per sollevare l'acqua o fornire elettricità a case, fattorie o piccole imprese. Di norma, le turbine eoliche autonome a bassa potenza generano corrente continua per caricare la batteria. Il sistema contiene un inverter per convertire la corrente continua in corrente alternata con una tensione di 230 V. Attualmente, tali turbine eoliche con una capacità fino a 0,5 kW si sono diffuse in Russia. Prototipi sviluppati e utilizzati di turbine eoliche con una capacità di 2,5; 5; 8 e 10 kW. I sistemi più grandi, utilizzati ad esempio per fornire energia a più impianti, di solito generano corrente alternata. In Russia esiste un'esperienza positiva a lungo termine nell'uso di turbine eoliche per il sollevamento dell'acqua sui pascoli nelle regioni steppiche o desertiche senza l'uso di AB e fonti di energia di riserva (centrali elettriche a benzina o diesel). La direzione prioritaria per lo sviluppo dell'energia eolica in Russia nel prossimo futuro sarà l'uso autonomo di turbine eoliche di piccole e medie dimensioni nelle regioni remote dell'estremo nord, perché vi si concentrano le principali risorse eoliche del Paese, la densità abitativa è bassa, non sono presenti grandi reti elettriche e vi sono circa 17mila piccoli insediamenti dove è consigliabile utilizzare gli impianti eolici per l'approvvigionamento energetico. Nel 1996-1998 nelle regioni di Murmansk e Arkhangelsk sono state installate le prime turbine eoliche autonome con una capacità di 10 kW. È ovvio che il fattore chiave che determina la scelta tra l'utilizzo di un sistema energetico autonomo e la realizzazione di elettrodotti (TL) dall'impianto alle reti di alimentazione centralizzate è la competitività delle caratteristiche di costo degli aerogeneratori rispetto al collegamento alla rete. Sistema energetico ibrido Un sistema di alimentazione ibrido implica l'uso di turbine eoliche in combinazione con altre fonti di energia (generatore diesel, moduli solari, microcentrali idroelettriche, ecc.). Queste fonti di energia completano le turbine eoliche per garantire un'alimentazione ininterrotta al consumatore in condizioni di tempo calmo. Sistemi eolici-diesel Il sistema eolico-diesel è costituito da una turbina eolica e da un sistema diesel-elettrico (DES) con capacità abbinate in modo ottimale. Tipicamente, un generatore diesel viene utilizzato in combinazione con una turbina eolica quando lo scopo dell'utilizzo di quest'ultima è quello di risparmiare gasolio, il cui costo, comprese le spese di spedizione, può essere molto elevato. Il rapporto di potenza dei componenti del sistema dipende dallo schema di generazione del carico e dalle risorse eoliche. La modalità di funzionamento parallelo simultaneo delle turbine eoliche e delle centrali diesel è stimata come un modo non sufficientemente efficace di utilizzare le turbine eoliche, poiché la quota di partecipazione di una turbina eolica al sistema in termini di potenza non dovrebbe superare il 15-20% del capacità del generatore diesel. Tali modalità possono essere utilizzate per risparmiare carburante nelle installazioni ibride ad alta potenza. L'utilizzo della modalità di funzionamento separato delle turbine eoliche e delle centrali diesel consente di aumentare la quota di turbine eoliche fino al 50-60% o più. Tuttavia, in questo caso, la complessità del sistema è inevitabile per la necessità di introdurre un sistema di controllo, apparecchiature inverter e batterie, che accumulino l'energia generata dall'aerogeneratore alle velocità del vento di esercizio per alimentare il carico con tempo calmo o a basse velocità del vento. Ove possibile, l'energia viene ricavata dalle turbine eoliche e le batterie vengono continuamente ricaricate. Durante i periodi di calma del vento, quando la carica della batteria scende al di sotto di un certo livello, un generatore diesel viene avviato automaticamente (o manualmente) per fornire energia ai consumatori. Questa modalità riduce notevolmente il numero di avviamenti del generatore diesel e, di conseguenza, porta ad una riduzione dei costi di manutenzione e di carburante. I sistemi eolici diesel di questo tipo sono attualmente utilizzati nelle regioni russe di Arkhangelsk e Murmansk. I sistemi ibridi eolico-diesel con una capacità da 2 a 500 kW di vari design e scopi sono attualmente in fase di test, sviluppo o pianificazione per l'implementazione nell'ambito del programma federale "Fornitura di energia ai territori remoti dell'estremo nord della Federazione Russa" . Di norma, questi sistemi ibridi sono progettati per fornire un'alimentazione affidabile ai consumatori autonomi risparmiando carburante liquido. Le grandi centrali elettriche ibride dovrebbero funzionare per la rete locale degli insediamenti settentrionali. L'utilizzo di un moderno impianto eolico-diesel, con la dovuta attenzione alla manutenzione continua, può essere molto conveniente se vi sono risorse eoliche sufficienti nell'area in cui è installato l'aerogeneratore. Sistemi eolici-solari L'energia elettrica può essere ottenuta convertendo la radiazione solare mediante batterie fotovoltaiche (PV). Nonostante il costo attualmente piuttosto elevato degli FB, il loro utilizzo in combinazione con le turbine eoliche in alcuni casi può essere efficace. Poiché esiste un grande potenziale per il vento in inverno e in estate nelle giornate limpide è possibile ottenere il massimo effetto utilizzando FB, la combinazione di queste risorse risulta essere vantaggiosa per il consumatore. L'uso di turbine eoliche in combinazione con micro centrali idroelettriche Le turbine eoliche possono essere utilizzate in combinazione con micro centrali idroelettriche dotate di serbatoio d'acqua. In tali sistemi, in presenza di vento, l'aerogeneratore alimenta il carico e l'energia in eccesso viene utilizzata per pompare l'acqua da valle a monte. Durante i periodi di calma del vento, l'energia viene generata da microcentrali idroelettriche. Tali schemi sono particolarmente efficaci per le piccole risorse idroelettriche. Impianti collegati alla rete elettrica Le turbine eoliche connesse alla rete implicano la connessione a una rete elettrica esistente che fornisce alla turbina eolica potenza attiva e reattiva per garantire l'avvio, il funzionamento e il controllo della turbina eolica. Ciò significa che l'elettricità generata dalla turbina eolica va direttamente nella rete. Le turbine eoliche iniziano a generare energia a una determinata velocità del vento, in genere intorno ai 4 m/s per la maggior parte delle installazioni moderne. La corrente di eccitazione viene prelevata dalla rete e utilizzata per sincronizzare il generatore eolico. Ciò significa che se la rete è spenta, la turbina eolica non può produrre energia. Gli aerogeneratori collegati alla rete sono installati in aree con buone risorse eoliche per generare elettricità da vendere alle società energetiche. Un gruppo di tali turbine costituisce il cosiddetto "parco eolico". Un parco eolico è un complesso di turbine eoliche, spesso installate in file perpendicolari alla direzione prevalente del vento. Nello sviluppo di tale progetto, è necessario tenere conto della disponibilità di strade per l'accesso alle unità, alla sottostazione e ai sistemi di monitoraggio e controllo. Solitamente un appezzamento di terreno destinato a parco eolico viene utilizzato anche per altre esigenze, come l'agricoltura. In genere, i parchi eolici utilizzano grandi turbine eoliche con una capacità da 200 kW a 1,5 MW e oltre. Allo stesso tempo, la capacità totale di un parco eolico può raggiungere decine e centinaia di megawatt. Nello stato americano della California, ad esempio, i parchi eolici generano elettricità sufficiente per soddisfare il fabbisogno energetico di una grande città come San Francisco per un anno. Questo tipo di sistema sta diventando sempre più popolare nei paesi europei, dove, secondo il Protocollo di Kyoto, l'obiettivo è ridurre le emissioni di gas serra. Aziende o privati installano uno o più grandi aerogeneratori e, collegandoli alla rete elettrica, vendono elettricità alle società energetiche, realizzando un buon profitto. Nei casi in cui l'energia viene consumata direttamente per le esigenze di produzione e, allo stesso tempo, l'energia generata dagli aerogeneratori non è sufficiente, è possibile riceverla dalla rete. Se l'aerogeneratore fornisce integralmente alla produzione l'energia elettrica necessaria in presenza di eccesso, allora l'energia in eccesso viene fornita alla rete. Collegamento della turbina eolica alla rete elettrica Se vuoi collegare una turbina eolica a una rete energetica centralizzata, devi scoprire se la rete ha una capacità sufficiente per ricevere energia dalla turbina eolica. Per fare ciò, è necessario contattare il proprio fornitore di energia elettrica locale. A seconda della potenza della rete elettrica, viene selezionata la potenza della turbina eolica. Tipicamente, la potenza massima della turbina eolica non dovrebbe superare il 20% del sistema di alimentazione. Ciò è necessario per mantenere la stabilità del sistema e i parametri di frequenza e tensione nella rete di alimentazione. Il costo di connessione della turbina eolica alla rete elettrica Il costo della connessione alla rete elettrica dipende dalla sua posizione e capacità. Ovviamente, il costo della connessione sarà maggiore se la capacità della rete è insufficiente, poiché sarà necessario aumentare la capacità della rete elettrica, cosa che potrebbe non essere tecnicamente fattibile. In questo caso verrà negata la connessione dell'aerogeneratore alla rete. Le regole per il collegamento alla rete elettrica variano a seconda del paese. Molte domande possono essere risolte contattando un'azienda elettrica locale. Autori: Kargiev V.M., Martirosov S.N. e così via. Vedi altri articoli sezione Fonti di energia alternative. Leggere e scrivere utile commenti su questo articolo. Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica: Pelle artificiale per l'emulazione del tocco
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