Proiectarea Generatorului Electric a Unei Centrale Eoliene

CAPITOLUL 1.

INTRODUCERE

Dacă la nivelul anilor '70 reconsiderarea surselor de energie alternativă avea ca unic motor criza petrolului, în prezent motivaţiile au o structură mai complexă care vizează

- pericolele emisiunilor de bioxid de carbon şi convenţiile internaţionale din

1992 de la Rio de Janeiro, 1995 de la Berlin, 1997 de la Kyoto privind

reducerea acestor emisiuni de gaze, cu efect de seră, la centralele pe gaz, petrol şi

cărbuni;

- costurile cauzate de alţi poluanţi care însoţesc tehnologiile clasice ale

termocentralelor;

- pericolele centralelor nucleare bazate pe fisiune şi costurile măsurilor de

protecţie;

- diminuarea în perspectivă a surselor de petrol şi gaze, respectiv reducerea

dependenţei ţărilor de importul de petrol.

Cerinţele ecologice impuse prin costul sistemelor de protecţie şi penalizările ce se introduc prin sisteme de tip "taxa pe carbon" se manifestă prin creşterea preţului energiei produse în termocentrale la cea 0,07 $ / kWh, acest preţ fiind deja practicat în câteva din ţările Comunităţii Europene. Politici ecologice de acest tip, practicate deja în lume sub forma unor sub ventil, plata unor premii, reduceri de taxe, etc., încurajează promovarea surselor nepoluante de energie.

În categoria surselor alternative de energie, energia eoliană ocupă la început de mileniu III, o poziţie favorabilă, argumentele principale care susţin această afirmaţie fiind:

- existenţa unui potenţial valorificabil suficient;

- maturizarea tehnologiei de valorificare;

- nesemnalarea unor daune semnificative asupra mediului.

Ultimii 15 ani au înregistrat în domeniul valorificării energiei eoliene începutul industrializării, formarea pieţelor, a firmelor specializate, a concurenţei, astfel încât "vântul" a devenit în momentul de faţă în mod cert o afacere.

Interesul crescând manifestat în Europa vis-a-vis de valorificarea energiei eoliene este exprimat în mod sintetic şi prin dinamica capacităţilor existente în lume în ultimii ani.

Prognozele recent elaborate de BTM Consult-Danemarca, respectiv EWEA arată o evoluţie spectaculoasă în perioada următoare. Astfel, pentru Europa puterea instalată în agregate aeroelectrice arată după cum urmează:

- anul 2000 - 8.000 MW

- anul 2002 – 20.000 MW

- anul 2010 – 40.000 MW

- anul 2030 – 100.000 MW

În ceea ce priveşte tehnologia de valorificare a energiei eoliene, maturizarea treptată a acesteia în ultimii 15 ani a determinat sub presiunea tot mai acerbă a concurenţei pieţii, selectarea soluţiilor tehnice pentru captatoarele de energie eoliană. Soluţia cu turbină cu ax orizontal s-a impus practic în producerea energiei electric ca principală aplicaţie a valorificării vântului.

În prezent pe piaţa de agregate aeroelectrice din Europa şi lume se află în competiţie 3 soluţii tehnice:

a) Soluţia tradiţională (VESTAS) caracterizată prin:

- rotor cu palete reglabile;

- linie lungă de maşini cu multiplicator de turaţie, generator electric, lagăre

şi cuplaje;

- protecţie prin frâne mecanice pe arborele turbinei.

b) Soluţia integrată (TAKE, FOLKECENTER) caracterizată prin:

- rotor cu palete fixe cu autoplafonare a puterii prin desprinderea stratului

limită de pe extradosul profileior aerodinamice;

- linie de maşini integrată: rotor eolian montat direct pe arborele de intrare

al multiplicatorului şi generatorul electric montat pe arborele de ieşire din

multiplicator;

- protecţie prin frânare aerodinamică şi frână hidraulică de avarie,

c) Soluţia fără multiplicator de turaţie (ENERCON):

- rotor cu palete reglabile;

- generator de turaţie cuplat direct cu turbina de vânt

- protecţie prin sisteme de reglaj individual al paietelor şi frâne mecano-

hidraulice.

Chiar dacă toate cele 3 variante rezistă cu succes pe piaţa mondială de agregate aeroelectrice, soluţia integrată pare să ofere unele avantaje. Simplificafea constructivă realizată prin eliminarea reglajului de paletă şi al compactizării liniei de maşini conduce la o creştere a fiabilităţii generale a agregatului reflectată în coeficienţii de disponibilitate superiori (la agregatele realizate de firmele daneze s-a ajuns la valori de până la 0,98), şi care se materializează practic într-un spor de energie produsă de agregat.

Optimizarea construcţiei turbinelor eoliene constituie o preocupare continuă pentru cercetători şi producătorii de agregate eoliene urmărindu-se obţinerea unor soluţii capabile să realizeze coeficienţi de disponibilitate ridicaţi.