Energetyka wiatrowa: jak działa farma wiatrowa na lądzie?

Energetyka wiatrowa opiera się na wykorzystaniu siły wiatru do wytwarzania energii elektrycznej. Ale czy wiesz, na czym polega ten proces i jak działa lądowa farma wiatrowa?

Wielu z nas widziało jedną z tych maszyn wiatrowych, które błędnie nazywaliśmy „wiatrakami”, czy to w ich otoczeniu, podczas niekończącej się podróży samochodem pełnej horyzontów do odkrycia, czy na ekranie. Turbiny wiatrowe, czyli to, co stworzyli odpowiedzialni za przekształcenie projektów Aeolus w…niewyczerpany kanał energii odnawialnej do naszego użytkusą naprawdę nazywane, są technologicznie zaawansowanym sprzętem, który nosi wiele estetycznych podobieństw do młynów, które historycznie zaludniały krajobrazy wielu krajów (głównie poświęconych mieleniu ziarna dzięki działaniu mechanicznemu w wyniku ujarzmienia wiatru), chociaż ujarzmianie energii i jej przekształcanie w energię elektryczną, oprócz wielu innych rzeczy, które zobaczymy później, sprawia, że ​​są one bardzo różne. Zobaczmy więc, jak działa lądowa farma wiatrowa i którzy uczestnicy stoją za tym rodzajem zielonej energii. Aby zrozumieć, jak działa ten rodzaj energii, pierwszą rzeczą, o której należy pomyśleć, jest to, że turbina wiatrowa nie jest pojedynczym elementem, ale częścią większej i bardziej złożonej jednostki: farmy wiatrowej. Pojedyncze turbiny wiatrowe istnieją w przypadku małych odbiorców, ale to inna historia. Ta turbina wiatrowa jest połączona, zarówno elektrycznie, jak i z punktu widzenia wysyłania i odbierania informacji, z resztą turbin wiatrowych i różnymi elementami, które tworzą farmę wiatrową. Dzięki czujnikom i wzajemnej komunikacji różnych elementów operator farmy wiatrowej jest zawsze na bieżąco informowany o stanie każdej turbiny wiatrowej: problemach mechanicznych, wytworzonej energii, problemach elektronicznych, awariach technicznych… Dlatego też, aby cały system działał prawidłowo, lądowa farma wiatrowa składa się z następujących elementów:

• Turbina wiatrowa: Odpowiada za wytwarzanie energii elektrycznej 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 dostarczana w postaci średniego napięcia dzięki…transformatorów i rozdzielnic średniego napięciaw większości przypadków znajduje się wewnątrz turbiny wiatrowej, w wyjątkowych przypadkach zaś u jej podstawy.
• Sieć elektroenergetyczna średniego napięcia: Są to arterie farmy wiatrowej, przez które energia elektryczna przepływa do odbiorców.
• Podstacja lub punkt przyłączeniowy: Ten element odpowiada za podniesienie napięcia generacyjnego do napięcia przesyłowego i przekazanie wytworzonej energii do sieci przesyłowej lub dystrybucyjnej.
• Linie przesyłowe i dystrybucyjne: Bardzo rozpoznawalni aktorzy, dzięki charakterystycznym wieżom, którzy odpowiadają za przesył zielonej energii do naszych domów.

W ten sposób, po uruchomieniu turbiny, poprzez ruch obrotowy, generator zainstalowany w gondoli wytwarza energię elektryczną dzięki przekształceniu energii mechanicznej w energię elektryczną. Transformator z kolei podnosi napięcie, aby uniknąć strat energii elektrycznej, a energia jest przesyłana do sieci średniego napięcia, gdzie przepływa podziemnymi liniami – w niektórych krajach, takich jak USA czy Brazylia, drogą napowietrzną – 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 odprowadzenie do sieci przesyłowej lub dystrybucyjnej, skąd jest dystrybuowana do odbiorcy końcowego dzięki roli linii przesyłowych wysokiego i średniego napięcia zlokalizowanych na słupach energetycznych.

Z jakich części składa się turbina wiatrowa?

Znając już podstawowe zasady działania lądowej farmy wiatrowej, czas przyjrzeć się bliżej turbinie wiatrowej jako pojedynczemu elementowi, ponieważ jej działanie wyjaśnia, 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 składowym tych współczesnych konkurentów Don Kichota.

1. Łopaty: To widoczne elementy, które zbierają energię wiatru i przekształcają ją w energię mechaniczną napędzającą wirnik. Ich rozmiary są gigantyczne, w zależności od modelu, od 40 do 165 metrów średnicy.
2. Wirnik: Ten element, podobny do wirnika samolotu śmigłowego, składa się z piasty, która jest punktem połączenia łopat, łącząc je w zestaw części i umożliwiając przekazywanie ruchu wiatru do wnętrza gondoli.
3. Gondola: Nie jest to wcale obudowa kokpitu samolotu, lecz zamknięta część zawierająca złożone elementy niezbędne do zamiany energii mechanicznej obrotu na energię elektryczną.
   1. Mnożnik: Jest to główny element odpowiedzialny za generowanie zmian prędkości wewnątrz maszyny w celu przekazania energii mechanicznej do generatora.
   2. Generator: Jego zadaniem jest przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną.

   Wieża: Oprócz tego, że jest prostym, gigantycznym słupem, na którym montowana jest konstrukcja łopat i gondoli, ten duży cylinder zawiera podstawowe elementy niezbędne do prawidłowego rozprowadzania 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. Rozdzielnica średniego napięcia: Jest to element krytyczny, podobny do rozłącznika domowego; jest to mechaniczne urządzenie przełączające (otwierające i zamykające), które umożliwia przesył generowanego prądu lub przerwanie jego przepływu zarówno w normalnych warunkach, jak i w określonych warunkach awaryjnych. Jego podstawową funkcją jest ochrona transformatora przed ewentualnymi awariami.
4. Fundament: Jest to element podtrzymujący ciężar całej turbiny wiatrowej, mocujący ją do podłoża.
5. Sieć średniego napięcia: Arterie przebiegające przez całą instalację i umożliwiające odprowadzanie wytworzonej odnawialnej energii elektrycznej.