Turbine eoliene. Manual de documentare, proiectare, dimensionare si montajul turbinelor eoliene

CUPRINS

Introducere 9

Prezentarea cartii 12

1. Formarea vanturilor in atmosfera terestra 14
1.1. Soarele, sursa de creare a vanturilor 14
1.2. Elemente de caracterizare ale vantului 16
1.3. Tipurile vanturilor 18
1.4. Bilantul energetic al energiei solare 19
1.5. Compozitia spectrala a radiatiei solare si efectele variatiilor 21
1.6. Dependenta productiei de energie electrica a turbinei eoliene de parametrii fizico-chimici ai aerului miscat de vant 27

2. Producerea energiei electrice cu ajutorul energiei eoliene 34
2.1. Transformarea fortei vantului in energie electrica 35
2.2. Influenta numarului de pale a elicei turbine 39
2.3. Dependenta puterii turbinei de diametrul rotorului turbinei 41
2.4. Parametrii energetici ai turbinei eoliene 43
2.4.1. Formula de dimensionare pentru un aerogenerator 44
2.4.2. Densitatea aerului 46
2.4.3. Suprafata de contact a elicei cu aerul 46
2.4.4. Viteza vantului 47
2.4.5. Relieful din jurul locului de amplasare a turbinei eoliene 49
2.5. Partea neconventionala a energiei eoliene 53
2.6. Consideratii privind amplasarea turbinelor in parcuri eoliene (densitatea amplasarii turbinelor) 60
2.7. Darea in exploatare a unui parc eolian 64

3. Comparatii ale energiei eoliene cu alte resurse energetice 68
3.1. Avantaje ale utilizarii energiei eoliene 68
3.2. Dezavantaje ale energiei eoliene in folosul omului 71
3.3. Comparatie intre o instalatie cu panouri fotovoltaice si turbina eoliana privind eficienta productiei de energie electrica 73
3.4. Necesitatea si avantajele utilizarii resurselor locale 76
3.5. Bilantul energetic al conversiei energiei dintr-o forma in alta 82
3.6. Defectele sistemului centralizat 84

4. Dimensionarea componentelor instalatiei eoliene 89
4.1. Dimensionarea componentele partii de constructie 91
4.2. Dimensionarea componentele partii mecanice 94
4.3. Dimensionarea componentele partii electrice 95
4.4. Dimensionarea instalatiei la cutremure de pamant 99
4.5. Dimensionarea instalatiei eoliene in functie de modalitatea de consum a energiei produse si acumulate de system 101

5. Masuri de crestere a eficientei sistemelor eoliene 103

6. Componentele instalatiei eoliene de producere electricitate 109
6.1. Partea de constructie 109
6.2. Partea tehnologica mecanica 113
6.3. Partea electrica 118
6.4. Partea de comanda, control, supraveghere a functionarii 142

7. Determinarea potentialului energetic eolian local 147
7.1. Modul de determinare a potentialului eolian local 148
7.2. Considerati privind potentialul eolian al Romaniei 151

8. Impactul instalatiilor eoliene asupra mediului 157
8.1. Privire generala 157
8.2. Impactul produs asupra vegetatiei si faunei 158
8.3. Turbina eoliana fara palete rotitoare 160
8.4. Zgomotul 162
8.5. Interferenta electromagnetica 163
8.6. Impactul vizual si vizibilitatea 164

9. Alte utilizari practice a energiei eoliene 166
9.1. Incarcarea dispozitivelor mobile actionate electric 166
9.2. Pomparea apei in locuri isolate 166
9.3. Sport, placere si distractie 168
9.4. Automobile pentru transport terestru 169
9.5. Producerea electricitatii in locuri izolate 170
9.6. Turbine in care se poate locui 171
9.7. Incalzirea locuintei si/sau a apei 173

10. Tipuri constructive de turbine eoliene 175
10.1. Turbine cu paleti cu ax orizontal 175
10.2. Turbine cu paleti cu ax vertical 180
10.3. Turbina eoliana fara palete rotitoare 181
10.4. Turbina combinata Darrieus cu levitatie magnetica 187
10.5. Turbine MagLev 188
10.6. Evolutia formei si structurii elicelor si paletelor turbinelor eoliene 191
10.7. Instalatie eoliano-electrica de forma unui copac 195

11. Principii de control al puterii furnizate de turbina eoliana in retea 203
11.1. Controlul puterii folosind franarea aerodinamica pasiva 203
11.2. Controlul puterii folosind reglarea activa a unghiului de atac 205
11.3. Franare aerodinamica active 207
11.4. Limitarea puterii prin scoaterea rotorului turbinei din directia actiunii de bataie a vantului 207
11.5. Reglajul automat al tensiunii produse de o turbina eoliana 208
11.6. Furnizarea unei energii conform cerintelor sistemului primitor 210
11.7. Returnarea surplusului de energie electrica 216
11.8. Variante de actionare a generatorului 221
11.9. Configuratii de scheme de turbine eoliene 223

12. Producerea energiei electrice cu sau fara acumulare de energie 229

Anexe 235

Bibliografie /242

DESPRE AUTOR

Autorul este nascut la Arad unde a terminat liceul teoretic. Studiile superioare le-a facut la Universitatea Politehnica din Timisoara, la Facultatea de Electrotehnica. A lucrat pe santierele energetice, in perioada anilor 1969-1989, la centralele termoelectrice de la Rovinari, Turceni, Paroseni, Isalnita – Craiova, Arad, Anina, Mintia – Deva, hidrocentralele Tismana, Valea Mare, centrala Nucleara de la Cernavoda, ocupand functii de la simplu inginer de montaj si puneri in functiune a instalatiilor, la director de santier si inspector. Cu experienta practica acumulata, dupa 1989, a depus apoi o activitate de initiere, realizare si conducere a programelor de modernizare a sistemului energetic de producere, transport si distributie a energiei electrice, programe finantate cu ajutorul organismelor internationale ca Banca Mondiala si Banca Europeana pentru Reconstructie si Dezvoltare. In perioada 1996 – 2004, a prestat munca de consultant pe probleme de energie al firmelor Lahmayer si Parsons & Co etc. A efectuat studii de fezabilitate si proiecte tehnice la centralele Govora, Brazi, Bacau, Timisoara, Iasi, Combinatul petrochimic Midia – Navodari, privind sistemele de termoficare urbana, alimentarea mai eficiena a consumatorilor industriali tehnologici, reducerea consumului propriu intern de energie electrica si termica. A facut studii de specialitate privind energiile regenerabile in Franta, Marea Britanie, Statele Unite ale Americii, studii organizate de Banca Mondiala sau firme interesate. Aste autorul mai multor carti care trateaza captarea si conversia energiilor regenerabile nepoluante pentru satisfacerea necesarului de energie al oamenilor, in special in conditii de izolare, unde nu exista retea centralizata de energie electrica.