In dieser modernen Ära werden verschiedene Konstruktionskonzepte der Horizontalachsen-Windkraftanlage verwendet. Am gebräuchlichsten ist eine Maschine mit drei Flügeln, Stall- oder Nickregelung und horizontaler Achse, die mit nahezu fester Drehzahl arbeitet. Es stehen jedoch auch andere Konzepte zur Erzeugung zur Verfügung, die die Windkraftanlagenkosten beeinflussen, beispielsweise die getriebelose Turbinen mit Direktantrieb mit variabler Drehzahl haben Generatorkonstruktionen eine erhebliche Präsenz auf dem Markt. Windenergieanlagen erzeugen normalerweise Strom mit einer Windgeschwindigkeit von 3 bis 5 Metern pro Sekunde (m / s), erreichen eine maximale Leistung bei 15 m / s und werden normalerweise bei einer Windgeschwindigkeit von etwa 25 m / s abgeschaltet.
Darüber hinaus kann eine typische moderne Windenergieanlage in verschiedene Hauptteile zerlegt werden, die auch die Kosten der Windenergieanlage erheblich beeinflussen. Diese Teile umfassen:
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Rotorblätter: Moderne Turbinen verwenden normalerweise drei Schaufeln, es ist jedoch auch möglich, andere Konfigurationen zu verwenden. Turbinenschaufeln bestehen üblicherweise aus glasfaserverstärktem Polyester oder Epoxidharz. Es werden jedoch neue Materialien wie Kohlenstofffasern eingeführt, um das für die Herstellung immer größerer Windturbinenschaufeln erforderliche hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bereitzustellen. Obwohl dies die Größe einschränkt, ist es auch möglich, die Klingen aus laminiertem Holz herzustellen.
Laut Herrn Leon Gouws von Jeden Tag Als einer der führenden Windkraftanlagenhersteller in Afrika sind Schaufeln für die Geräuschreduzierung, das Überleben bei hohen Windgeschwindigkeiten und die Hochleistungsenergieerzeugung von großer Bedeutung.
Die Kosten für Windkraftanlagen hängen normalerweise vom Material ab, aus dem die Blätter hergestellt werden.
Rotornabe: Die Turbinenrotor- und Nabenbaugruppe dreht sich je nach Turbinengröße und -ausführung mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 25 Umdrehungen pro Minute (U / min). Die Nabe ist normalerweise an einer langsam laufenden Welle befestigt, die mit dem Turbinengetriebe verbunden ist. Moderne Turbinen verfügen über ein Neigungssystem, mit dem der Winkel der Schaufeln am besten eingestellt werden kann, der durch die Drehung an der Basis jeder Schaufel erzielt wird. Dies ermöglicht es, die Rotordrehzahl einzudämmen und mehr Zeit im optimalen Auslegungsbereich zu verbringen. Außerdem können die Blätter bei starkem Wind geschmückt werden, um Beschädigungen zu vermeiden.
Getriebe: Das Getriebe ist in der Gondel untergebracht. Es wandelt die Drehung des Rotors mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment in eine Drehung mit hoher Drehzahl um, die ungefähr 1,500rpm beträgt. mit niedrigem Drehmoment für die Eingabe in den Generator. Es sind jedoch auch Ausführungen mit Direktantrieb erhältlich, die keinen benötigen.
Controller: Die elektronische Steuerung der Turbine überwacht und enthält die Turbine und sammelt dann Betriebsdaten. Ein Giermechanismus garantiert, dass die Turbine immer dem Wind zugewandt ist. Eine wirksame Implementierung von Steuerungssystemen kann einen großen Einfluss auf die Energieabgabe und die Belastung einer Turbine haben und wird daher immer weiter fortgeschritten. Die Regler überwachen, enthalten und erfassen eine Vielzahl von Parametern, von Drehzahlen und Temperatur der Hydraulik über Blattneigung und Gierwinkel der Gondel bis hin zur Windgeschwindigkeit. Der Windparkbetreiber kann somit die vollständige Information und Steuerung der Turbinen von einem entfernten Standort aus erhalten.
Stromerzeuger: Der in der Gondel enthaltene Generator wandelt die mechanische Energie des Rotors in elektrische Energie um. Generatoren arbeiten normalerweise mit 690 Volt (V) und liefern Drehstrom (AC). Obwohl Permanentmagnet- und Asynchrongeneratoren auch in Direktantriebskonstruktionen eingesetzt werden, sind doppeltgespeiste Induktionsgeneratoren in der Regel Standard.
Transformator: Der Transformator befindet sich normalerweise im Turm der Turbine. Der Mittelspannungsausgang des Generators wird vom Transformator auf 10 kV bis 35 kV verstärkt; abhängig von den Anforderungen des lokalen Netzes.
Tower: Dies sind normalerweise sich verjüngende Stahlrohrtürme. Weit verbreitet sind aber auch Betontürme, Betonsockel mit Stahloberteilen und Gittertürme. Die Höhe des Turms hängt normalerweise vom Standort selbst, dem Rotordurchmesser und den Windgeschwindigkeitsbedingungen des Standorts ab. Leitern und häufig Aufzüge in modernen Turbinen innerhalb der Türme ermöglichen dem Servicepersonal den Zugang zur Gondel. Typischerweise nimmt der Durchmesser an der Basis auch mit der Turmhöhe zu.
Laut Emma Luan von AEOLOSEine Windenergieanlage ist eher ein kundenspezifisches Produkt, und ihre Energieabgabe hängt eng mit der Windsituation zusammen, aber viele Kunden sind sich dieses Punktes nicht vollständig bewusst. „Um eine Windkraftanlage zu installieren, sollte die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit im Allgemeinen mindestens 3m / s betragen“, fügt sie hinzu.
„Ein Kunde muss sich konzentrieren und eine geeignete Windkraftanlage für seinen speziellen Bedarf auswählen. Dies hängt hauptsächlich von der Windgeschwindigkeit am Aufstellungsort, dem Stromverbrauch und dem FIT-Preis der lokalen Regierung ab “, bestätigt Emma.
Am wichtigsten ist, Mark L Cironi aus Grüne Energietechnologien aus den USA empfiehlt Kunden, den Unterschied zwischen Windkraftanlagen im Versorgungsmaßstab und dezentralen Windkraftanlagen vor Ort zu verstehen. „Die Erzeugung vor Ort sollte für den Endbenutzer Vorteile gegenüber Windparks haben, die Versorgungsunternehmen installieren. Neue Technologien für erneuerbare Energien sollten angepasst und in Flussdiagrammen dargestellt werden, um beispielsweise Backup-Technologien zu definieren, die eine umfassende Lösung für jeden Endbenutzer / Kunden bieten “, fügt er hinzu.
Herr Zahver Tavaria von Siemens Gamesa Erneuerbare Energie fasst zusammen, dass eine Zunahme des Strombedarfs, eine Abnahme des LCOE und ein wachsender Leistungsausweis die Position der Windenergie in der Region mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 22% im Zeitraum (2017-2026) stärken und gleichzeitig Zugang zu wettbewerbsfähigen Finanzmitteln bieten Die politische Instabilität und die starke Konkurrenz durch Photovoltaik bleiben die größten Herausforderungen für die Entwicklung der Windenergie in der Region.
