Turbiny wiatrowe odporne na zapady napięcia

Turbiny wiatrowe odporne na zapady napięcia

Grupa inżynierów z INGEPER Research Team działającego na Public University of Navarre, opracowała techniki zabezpieczające turbiny wiatrowe przed nagłymi zapadami napięcia.

Przez ostatnie kilka lat rozwój energetyki wiatrowej został spowolniony przez problemy jakie pojawiły się po podłączeniu generatorów wiatrowych do sieci. Kluczowym problemem jest zachowanie turbin wiatrowych w przypadku zapadów napięcia.

Podczas normalnego działania turbiny wiatrowej, strumień w stojanie obraca się synchronicznie z częstotliwością sieci. Gdy wirnik obraca się ze zbliżoną prędkością, napięcie indukowane przez strumień jest niewielkie. Nagły zapad napięcia w sieci powoduje powstanie w stojanie nowego strumienia neutralnego. Ten drugi strumień jest związany ze stojanem i nie obraca się. Z tego powodu, jego prędkość względem wirnika jest o wiele większa i powoduje indukowanie w wirniku napięcia dużo większego niż normalnie.

Problem polega na tym, że przekształtnik połączony z wirnikiem nie radzi sobie z tak dużym napięciem i może ulec w przypadku dużego zapadu uszkodzeniu.

Od pewnego czasu, stosuje się specjalne systemy chroniące przekształtniki, jednakże są one dalekie od ideału.

„Obecne systemy ochrony, nazywane żelaznym drągiem, mają tę zaletę, że chronią urządzenie przed uszkodzeniem, jednakże mogą powodować utknięcie maszyny.” – powiedział Jesus Lopez Taberna z INGEPER Research Team, jeden z głównych autorów projektu. „Na przykład, gdy duży zakład nagle zaczyna zużywać duże ilości prądu, napięcie spada. Powoduje to odłączenie się turbin wiatrowych w hiszpańskim El Perdon i wstrzymanie produkcji prądu. W rezultacie, zapad napięcia jest jeszcze wyraźniejszy i jeszcze trudniej jest przywrócić sieć stanu normalnego.” – dodał.

Inżynierowie szukają sposobu, by generator wiatrowy zachowywał się bardziej jak konwencjonalna elektrownia i nie odłączał się podczas zapadu, ale pomagał przywrócić normalne napięcie.

„Zanim zaczniemy szukać rozwiązania, problem trzeba przeanalizować od strony teoretycznej, bo dlaczego maszyna zachowuje się podczas zapadu tak jak się zachowuje? I dlaczego ulega uszkodzeniu?” – pyta Lopez Taberna.

Naukowcy stworzyli zatem model wirnika, który był na tyle prosty, by móc obejść się bez symulacji. Model, w którym widać jaką rolę odgrywa każdy z parametrów, oraz jakie są pomiędzy nimi interakcje.” – powiedział Lopez.

Mając taki model, łatwiej było znaleźć rozwiązanie. „Najważniejsze, że znaleźliśmy rozwiązanie, które usprawnia działanie urządzenia bez konieczności dokonywania w nim zmian, poza sterowaniem. To jak zmiana kolejnej wersji programu komputerowego bez konieczności zmiany komputera.” – dodał.

Lopez zaproponował dwa różne systemy ochrony i oba zostały opatentowane. Pierwszy, wymagający jedynie zmian w sterowaniu przekształtnikiem, został udostępniony producentom, by wdrożyli go w farmach wiatrowych na całym świecie. Drugi, wymagający zmian wewnątrz urządzenia, będzie stosowany w nowych typach turbin wiatrowych.

(lk)