Energetyka wiatrowa: jak działa farma wiatrowa na lądzie?

Energia wiatrowa opiera się na wykorzystaniu siły wiatru do wytwarzania energii elektrycznej, ale czy wiesz, co kryje się za tym procesem i jak działa lądowa farma wiatrowa?

Każdy widział jedno z tych urządzeń napędzanych wiatrem, które błędnie nazywamy „wiatrakami” – czy to w swoim otoczeniu, podczas niekończącej się podróży samochodem pełnej horyzontów do odkrycia, czy przez ekran. Turbiny wiatrowe, bo tak naprawdę nazywają się osoby odpowiedzialne za przekształcenie projektów Aeolus w niewyczerpane źródło energii odnawialnej, to zaawansowane technologicznie urządzenia, które pod względem estetycznym przypominają młyny, które historycznie zamieszkiwały krajobrazy wielu krajów (głównie służące do mielenia ziarna dzięki mechanicznemu działaniu wynikającemu z wykorzystania wiatru). Chociaż wykorzystanie energii i jej przekształcenie w energię elektryczną, a także wiele innych rzeczy, które zobaczymy później, sprawia, że ​​z kolei różnią się one bardzo. Przyjrzyjmy się zatem, jak działa lądowa farma wiatrowa i kto stoi za tym rodzajem zielonej energii.

Aby zrozumieć, jak działa energia wiatrowa, należy przede wszystkim pamiętać, że turbina wiatrowa nie jest pojedynczym elementem, lecz częścią większej i bardziej złożonej całości: farmy wiatrowej. Chociaż pojedyncze turbiny wiatrowe istnieją w przypadku małych odbiorców, to już inna historia. Ta turbina wiatrowa jest połączona, zarówno pod względem elektrycznym, jak i pod względem przesyłania i odbierania informacji, z pozostałymi turbinami wiatrowymi i różnego rodzaju elementami, które tworzą farmę. Dzięki czujnikom i wzajemnej komunikacji różnych elementów firma zarządzająca wspomnianym parkiem jest w każdej chwili świadoma stanu każdej turbiny wiatrowej w czasie rzeczywistym: problemów mechanicznych, generowanej energii, problemów elektronicznych, przestojów technicznych…

Dlatego, aby cały zestaw działał prawidłowo, farma wiatrowa na lądzie składa się z następujących elementów:

Główne części farmy wiatrowej Lądowa

• Turbina wiatrowa: Generuje energię elektryczną poprzez fizyczne działanie wiatru na łopaty, które są połączone z wirnikiem za pomocą elementu zwanego piastą. Każda turbina wiatrowa może mieć moc od 0,5 do 7 MW, w zależności od jej rozmiaru. Wytworzona energia jest już wyprowadzana pod średnim napięciem dzięki transformatorowi średniego napięcia i ogniwom umieszczonym w większości przypadków wewnątrz turbiny wiatrowej lub w wyjątkowych przypadkach u jej podstawy.
• Sieć elektroenergetyczna średniego napięcia: Są to arterie farmy wiatrowej, którymi przepływa energia elektryczna w celu jej zużycia.
• Podstacja lub punkt przyłączeniowy: Ten element odpowiada za podniesienie napięcia generowania do napięcia przesyłowego i przesłanie wytworzonej energii do sieci elektroenergetycznej przesyłowej lub dystrybucyjnej.
• Linie przesyłowe lub dystrybucyjne: Wysoce rozpoznawalne elementy, dzięki charakterystycznym wieżom, które odpowiadają za transport zielonej energii do naszych domów.

W ten sposób, gdy turbina wiatrowa zaczyna działać, poprzez ruch obrotowy powoduje, że generator zainstalowany w gondoli wytwarza energię elektryczną poprzez przekształcanie energii mechanicznej w energię elektryczną. Transformator z kolei podnosi napięcie, aby uniknąć strat elektrycznych, a energia jest odprowadzana do sieci średniego napięcia, gdzie przepływa podziemnymi przewodami (w niektórych krajach, takich jak USA czy Brazylia, ta trasa jest napowietrzna) wraz z energią generowaną przez inne turbiny wiatrowe. W tym momencie energia elektryczna dociera do stacji transformatorowej, gdzie jest podnoszona do wysokiego napięcia i umożliwia jej ewakuację do sieci przesyłowej lub dystrybucyjnej; dystrybuowana do odbiorcy końcowego dzięki roli linii przesyłowych wysokiego i średniego napięcia zlokalizowanych w słupach energetycznych.

Z jakich części składa się turbina wiatrowa?

Teraz, gdy znamy już podstawy działania lądowej farmy wiatrowej, czas przyjrzeć się bliżej turbinie wiatrowej jako pojedynczemu elementowi, ponieważ jej działanie wyjaśnia, w swojej istocie, w jaki sposób energia generowana przez wiatr jest najpierw przekształcana w energię mechaniczną, a następnie w energię elektryczną. Aby to zrobić, przyjrzyjmy się najpierw częściom, z których zbudowane są te współczesne rywale Don Kichota.

Energia wiatrowa: Główne elementy turbiny wiatrowej

1. Łopatki: Są widocznymi bohaterami, którzy gromadzą energię wiatr i przekształcają go w energię mechaniczną, która napędza wirnik. Jego wymiary są gigantyczne, wahają się od 40 do 165 metrów średnicy w zależności od modelu.
2. Wirnik: Ten element, podobny do wirnika samolotu ze śmigłem, jest utworzony przez piastę, która jest punktem połączenia łopat, łącząc je w zestaw części i umożliwiając przenoszenie ruchu wiatru do wnętrza gondoli.
3. Gondola: Daleko jej do bycia wenecką łodzią, ta część jest rodzajem pomieszczenia, które zawiera złożone elementy, niezbędne do przekształcania energii mechanicznej obrotu w energię elektryczną.
   1. Przekładnia: Jest głównie odpowiedzialna za generowanie zmian prędkości w maszynie, aby przekazać energię mechaniczną do generatora.
   2. Generator: Jest odpowiedzialny za przekształcanie energii kinetycznej wiatru w energię elektryczną.
4. Wieża: Oprócz tego, że jest prostym gigantycznym słupem, na którym wzniesiona jest konstrukcja łopat i gondoli, ten duży cylinder zawiera niezbędne elementy do prawidłowego rozdziału energii elektrycznej:
   1. Okablowanie: przebiega wewnątrz wieży i transportuje nowo wytworzoną energię elektryczną przez elementy wewnętrzne.
   2. Transformator: ten element, który może znajdować się wewnątrz lub na zewnątrz wieży, odpowiada za podniesienie napięcia prądu do średniego, aby uniknąć strat.
   3. Ogniwo średniego napięcia: jest to kluczowy element podobny do domowego przełącznika; jest to mechaniczne urządzenie przełączające (otwierające i zamykające), które umożliwia transport wytworzonego prądu lub przerwanie jego przepływu zarówno w normalnych okolicznościach, jak i w określonych warunkach odbiegających od normy. Jego podstawową funkcją jest ochrona transformatora przed potencjalnymi problemami.
5. Fundament: Element podtrzymujący ciężar całego zespołu turbiny wiatrowej, kotwiczący go do podłoża.
6. Sieć średniego napięcia: Arterie biegnące przez całą instalację i umożliwiające odprowadzanie wytworzonej odnawialnej energii elektrycznej.

Masz pytania dotyczące tego, jak energia wiatrowa dociera do Twojego domu? Obejrzyj ten film: