Особенности ветрогенераторов

Использование ветроустановок для производства электроэнергии является наиболее эффективным способом утилизации энергии ветра. Эффективность преобразования механической энергии в электрическую в ветрогенераторе составляет обычно 95%, а потери электрической энергии при передаче не превышают 10%. Предъявляемые при этом требования к частоте и напряжению вырабатываемой электроэнергии зависят от особенностей потребителей этой энергии.

При проектировании ветроустановок надо учитывать следующие их особенности:

  • для обеспечения максимальной эффективности работы ветроколеса следует изменять частоту его вращения при изменении скорости ветра, сохраняя постоянным коэффициент быстроходности, в то же время для максимально эффективной работы ветрогенератора необходима практически постоянная частота вращения;
  • механические системы управления частотой вращения ветроколеса достаточно сложны и дороги. Гораздо эффективнее и дешевле управлять частотой его вращения, изменяя электрическую нагрузку ветрогенератора;
  • оптимальная частота вращения ветроколеса тем меньше, чем больше его радиус, поэтому только очень малые ветроколёса (радиусом не более 2 м) удаётся соединять с генератором напрямую. При больших размерах ветроколеса приходится использовать мультипликаторы, удорожающие ветроустановку и её обслуживание. Альтернативой им могут стать многополюсные ветрогенераторы, работающие при меньших частотах вращения;
  • в конструкции ветроустановки предусматривается, как правило, возможность отключения генератора от ветроколеса и вращения его от химического или механического аккумулятора энергии, поэтому систему управления ветрогенератором не связывают с работой ветроколеса. При отсутствии такой связи даже при мягком соединении генератора с ветроколесом необходимы специальные демпфирующие устройства для исключения механических ударов, перегрузок и бросков напряжений на выходе ветрогенератора.

Кроме того, следует учитывать специфические требования, предъявляемые к выходным параметрам ветроустановки, а именно:

  • наиболее благоприятные ветровые условия существуют, как правило, в малонаселённых районах, на островах и в море. Требования к электроэнергии в таких районах весьма специфичны, но почти наверняка её здесь требуется гораздо меньше, чем в развитых промышленных районах;
  • анализ парка потребителей электроэнергии показывает, что лишь 5–10% из них предъявляют определённые требования к её параметрам (например, к частоте). Это в основном электродвигатели, электронные устройства и осветительные установки. Поэтому целесообразно так строить систему электроснабжения, чтобы она могла обеспечивать потребителей как дешёвой электроэнергией с нестабилизированными параметрами (например, для отопления), так и относительно дорогой, но со стабильными параметрами;
  • энергосистемы в сельской местности обычно маломощные и относительно низковольтные, при передаче электроэнергии на большие расстояния возникает много проблем, связанных с её потерями, поэтому подключение ветроустановок к таким системам нецелесообразно;
  • так как периоды безветрия неизбежны, то для исключения перебоев в электроснабжении ветроустановки должны иметь аккумуляторы энергии или быть запаралллеленными электроэнергетическими установками других типов.