mehatronicki moduli kod vjetroelektrana-mehatronika u energetici-nesad ahmetbegovic

8/17/2019 Mehatronicki Moduli Kod Vjetroelektrana-Mehatronika u Energetici-Nesad Ahmetbegovic

1/34

UNIVERZITET U TUZLI – MAŠINSKI FAKULTET

MEHATRONIČKI MODULI KOD VJETROELEKTRANA

Seminarski rad

Predmet: Mehatronika ener!eti"i

Ime i prezime: Ne#a$ Ah%et&e!o'i(

Broj indeksa: III)*+,-.

Odsjek: Mehatronika

Tuzla, April 2016.

Sa/etak


2/34

o!om seminaru "emo se upoznati sa !jetroelektranama, nji#o!im komponentama i

prin$ipom rada.

%atim "emo se upoznati sa pojmom monitorin&a !jetrelektrana, koje se komponente prate,

na koji na'in i u koju s!r#u.

Te na'in priklju'ka na elektroener&etski sistem

K012ne ri1e2i3 (jetroelektrana, !jetroa&re&at, monitorin&

Sa$r/a1

2


3/34

1. !od

1.1. )istorija !jetroelektrana1.2. (jetroelektrane u s!ijetu

1.2.1. (jetroelektrane u Bosni i )er$e&o!ini1.*. Iz+or poloaja !jetroelektrane1.-. (rste !jetroelektrana

1.-.1. opnene !jetroelektrane1.-.2. Prio+alne !jetroelektrane1.-.*. Plutaju"e !jetroelektrane1.-.-. (isinske !jetroelektrane

1./. ner&ija !jetra1./.1. aspodjela +rzine !jetra1./.2. aktro preoptere"enja

1./.*. 3epred!idi!ost !jetra1./.-. ti$aj !jetra na okolinu1./.-.1. Poziti!an uti$aj na okolinu1./.-.2. 3e&ati!an uti$aj na okolinu

1.6. O&rani'enje izlazne sna&e i za4tita od preoptere"enja1.6.1. 5etoda smanjenja +rzine1.6.2. 5etoda promijene u&la lopati$e

1.. 7ijelo!i !jetroelektrane1..1. (jetroa&re&at

1..1.1. (jetroa&re&at sa okomitom 8!ertikalnom9 osom rota$ije1..1.2. (jetroa&re&at sa !odora!nom 8#orizontalnom9 osom rota$ije

1..2. lektri'ni &enerator 2. 5onitorin& !jetroelektrana

2.1. 5onitorin& +rzine !jetra2.2. 5etereolo4ki monitorin&2.*. 5onitorin& u s!r#u otkri!anja k!ara !jetroa&re&ata, monitorin& stanja sistema

2.*.1. Analiza rezultata do+ijeni# monitorin&om stanja sistema2.*.1.1. Analiza !i+ra$ija2.*.1.2. Analiza ulja2.*.1.*. ltraz!u'no mjerenje2.*.1.-. Termo!iziska mjerenja2.*.1./. Pra"enje temperature

*. Priklju'ak na elektroener&etski sistem-. %aklju'ak

iteratura

4o5i6 60ika

Slika 1 - Svjetski nivo proizvodnje el. energije pomoću vjetroelektrana (1996-2012).....6

Slika 2.2. – vropsko tr!i"te energijom vjetra

*


4/34

Slika 31 – #z$or polo!aja vjetroagregata sa o$zirom na tok sturjanja vjetra

Slika 43.1 – %ri$alna vjetroelktrana

Slika 51.1 – &aspodjela $rzine vjetra

Slika 63.1 – 'ijelovanje sila na lopatie

Slika 71.1 – 'ijelovi vjetroagregata

Slika 81.1.1 – rste vjetroagregata sa okomitom osom

Slika 91.2.1 – jetroagregat sa vodoravnom osom rotaije

Slika 102.1 – jetroagregat

Slika 2.1.1 – S*'+&

Slika 2.1.2 – ,#'+&

Slika 2.2.1 – eterolo"ko praćenje

Slika 2.3.1 –spored$a korektivnogi preventivnog odr!avanja

Slika 2.3.2 –*dr!avanje sa o$zirom na ijenu i tra!enje optimuma

Slika 2.3.3 –S/+'+ sistem za praćenje vjetroagregata

Slika 2.3.1.1.1 –+naliza vi$raija rotirajući elemenata

Slika 2.3.1.5.1 –ltrazvuno mjerenje

Slika 2.3.1.4.1 –ermovizisko mjerenje

Slika 3.1 -

+sinroni generator sa konstantnom $rzinom vrtnje

Slika 3.2 -

Sinroni generator sa promjenjivom $rzinom vrtnje

4o5i6 ta&e0a

Tabela 11.1.1. – jetroelektrane u 3i45 paniranei i izgraene

Tabela 2.3.1.1 –7lasi8ikaija kvarova

-


5/34

-7 U'o$

(jetroelektrane su niz +lisko smje4teni# !jetroa&re&ata, naj'e4"e isto& tipa, izloeni#istom !jetru i priklju'eni# preko zajedni'ko& rasklopno& ure;aja na elektroener&etskisistem. (jetroa&re&at je rotiraju"i stroj koji pret!ara kineti'ku ener&iju !jetra pr!ou me#ani'ku, a zatim preko elektri'ni# &eneratora u elektri'nu ener&iju. Pri tome se

rotor !jetrotur+ine i rotor elektri'no& &eneratora nalaze na istom !ratilu. (jetroelektana je o+no!lji!i iz!or elektri'ne ener&ije pokrenut kineti'kom ener&ijom !jetra.

/

https://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroagregathttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetarhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektroenergetski_sustavhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektroenergetski_sustavhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Rotacijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Rotacijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Strojevihttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Mehani%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroturbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroturbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vratilohttps://hr.wikipedia.org/wiki/Obnovljiva_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetarhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektroenergetski_sustavhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektroenergetski_sustavhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Rotacijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Strojevihttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Mehani%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroturbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vratilohttps://hr.wikipedia.org/wiki/Obnovljiva_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroagregat


6/34

(jetroelektrane se nazi!aju jo4 i !jetroparko!ima, !jetro


7/34

pomau u +or+i proti! &lo+alno& zatopljenjaC

!jetroelektrane su ener&etska postrojenja +ez 4tetni# emisija 8stakleni'ki plino!i9C

smanjuje se na$ionalna o!isnost o u!ozu


8/34

modernim !remenima s dolaskom i izumom elektri'ne ener&ije po'inju se upotre+lj!atiu s!r#u proiz!odnje iste, no tek u zadnja d!a desetlje"a z+o& s!e !e"e& za&a;enjaokoli4a po'inju s!oj zna'ajan uzlet, da +i danas to +io jedan od &la!ni# iz!ora ener&ije za

+lisku +udu"nost.

-7* V1etroe0ektrane 6'i1et

Slika 13.1. – %roizvodnja energije od vjetra po regijama svijeta

Njemačka je trenutni lider u proizvodnji električne energije iz vjetra sa8750 MW, a to je više od jedne trećine ukupnoinstaliranesnage vjetrenjača u svijetu. oliko instalirani! vjetrenjača u Njemačkojrezultat je politike njemačke vlade koja poti"ajnim mjerama poma#einstala"iju novi! kapa"iteta. $%og toga u &00'. godini ukupno instaliranasnaga povećala se za ().7*. + panjolskoj, -anskoj i taliji tako/er raste

instalirani kapa"itet. d sveukupne proizvodnje električne energije-anska do%iva '(* od vjetra i dalje u%rzanim tempom gradi novekapa"itete. Namjera -anske je da takvim pristupom do &0)0. godine50* energetski! potre%a kućanstava zadovolji iskorištavanjem energijevjetra. + 12-3u je trenutno instalirano 4.)7( MW vjetrenjača. ako malainstalirana snaga u gospodarski najjačoj zemlji svijeta rezultat jetradi"ionalnog američkog oslanjanja na osilna goriva.

Slika 14.2. – vropsko tr!i"te energijom vjetra

D

https://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Zaga%C4%91enjehttps://hr.wikipedia.org/wiki/Zaga%C4%91enjehttps://hr.wikipedia.org/wiki/Zaga%C4%91enjehttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Zaga%C4%91enjehttps://hr.wikipedia.org/wiki/Zaga%C4%91enje


9/34

-7*7- V1etroe0ektrane 8o6ni i Her"e!o'ini

3azi! oka$ija Sna&a

[ M W ]

(jetroa&re&ati

Planirane( elaks O4tr$, Posu4je *0( Trusina Trusina, 3e!esinje /1 1*( 5esi#o!ina 5esi#o!ina, Tomisla!&rad // 22( 7e+elo Brdo 7e+elo Brdo, i!no /-( Orlo!a'a Orlo!a'a, i!no -2( Balj$i Tomisla!&rad -D( 5u'e!a'a i!no 6*( I!o!ik Tomisla!&rad D-( 7erale Bosansko Era#o!o D( Pod!eleje Pod!eleje, 5ostar -D 16( (la4i" (la4i", Tra!nik /0( Eradina Eradina, Tomisla! &rad 0 */

Iz&ra;ene( 5o4tre 1. (isoko 0,* 1

Tabela 15.1.1. – jetroelektrane u 3i45 paniranei i izgraene

-7. I9&or 5o0o/a1a '1etroe0ektrane

Iako je !jetropoten$ijal naj!ana sta!ka za iz+or poloaja !jetroelektrane, postoji i nizdru&i# sta!ki koji se moraju zado!oljiti. Iz+or poloaja pro!odi se u d!a koraka. 3ajprijese odre;uju podru'ja koja su nepo&odna za iz&radnju z+o& sljede"i# razlo&a:

podru'je ima izuzetno mali !jetropoten$ijalC

podru'je za4ti"eno z+o& iznimni# prirodni# ili kulturni# ljepota 8 park prirode, ar#eolo4ko nalazi4te9C

podru'je namijenjeno za iz&radnju stam+eni# ili &ospodarski# o+jekataC

podru'je !rlo za#tje!no& relje


10/34

udaljenost loka$ije od prometni$aC

udaljenost loka$ije od postoje"e elektri'ne mreeC

mo&u"nost odra!anja i nadzora nad !jetroelektranomC

zna'ajke terena 84umo!itost, po&odnost za poljodjelst!o i dru&o9C

utje$aj na i!otinjski s!ijet 8mi&ra$ijski puto!i pti$a seli$a, za4ti"ena stani4ta idru&o9

poloaj loka$ija s o+zirom na turisti'ka podru'ja.

nutar oda+rani# makroloka$ija izd!ajajuse mikroloka$ije. %a !redo!anje i iz+or

najpo!oljnije mikroloka$ije moe se primijeniti na'elo sli'no iz+oru zamakroloka$iju. 3akon iz+ora mikroloka$ijekre"e se s mjerenjem karakteristika !jetra8+rzina, smjer i dru&o9. 3a temelju analizeizmjereni# podataka u odre;enom!remensko razdo+lju 8minimalno 1 &odina9izra;uje se studija iz!odlji!osti u kojoj "e seodrediti !eli'ina i +roj !jetroa&re&ata,odnosno optimalni kapa$itet loka$ije. Premana!edenim 'im+eni$ima, idealna!jetroelektrana je ona koja je smje4tena namjestu koje ima po!oljan !jetropoten$ijal,nalazi se +lizu elektri'ne mree, ima do+ar$esto!ni pristup, a njezina &radnja je uskladu s namjenom prostora i su!jetima za4tite okoli4a.

Slika 161 – #z$or polo!aja vjetroagregata sa

o$zirom na tok sturjanja vjetra

-7+ Vr6te '1etroe0ektrana

(jetroelektane se mo&u podijeliti na:

opnene !jetroelektraneC

Prio+alne !jetroelektraneC

Plutaju"e !jetroelektraneC

10

https://hr.wikipedia.org/wiki/Prometnicahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Prometnicahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektroenergetski_sustavhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Selicahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Turizamhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Turizamhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Za%C5%A1tita_okoli%C5%A1ahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Za%C5%A1tita_okoli%C5%A1ahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Prometnicahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektroenergetski_sustavhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Selicahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Turizamhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Za%C5%A1tita_okoli%C5%A1a


11/34

(isinske !jetroelektrane.

-7+7- Ko5nene '1etroe0ektane

opnene !jetroelektane se &rade na '!rstom tlu i naj'e4"i su o+lik !jetroelektrana.

3aj!e"e kopnene !jetroelektane u s!ijetu su:

Gaisalmer, Indija 106- 5@C

os$oe, SA7 D1,/ 5@C

)orse )olloH, SA7 */,/ 5@C

Alta, SA7 20 5@ itd.

-7+7* 4rio&a0ne '1etroe0ektrane

Prio+alna !jetroelektrana 8en&l. O


12/34

Slika 173.1 – %ri$alna vjetroelktrana

-7+7. 40ta1(e '1etroe0ektrane

Plutaju"a !jetroelektrana ili pu'inska !jetroelektrana je !rsta !jetroelektrane koja se posta!lja na plutaju"u strukturu u du+ljem moru, &dje nije mo&u"e posta!iti prio+alnu!jetroelektranu. Plutaju"e !jetroelektrane su sloene i za#tije!aju !e"e po'etne tro4ko!e,ali su no!e studije pokazale je da z+o& nji#o!i# mo&u"nosti da pristupesnanijim !jetro!ima dalje na moru imaju isplati!ost primjene. O+i'no se !i4e

plutaju"i# !jetroa&re&ata po!ezuju zajedno u !jetroelektranu, kako +i se koristio zajedni'ki pod!odni ka+al za prijenos elektri'ne struje.

-7+7+ Vi6in6ke '1etroe0ektrane

on$ept !isinski# !jetroelektrana se zasni!a na iskori4tenju ener&ije !jetra u !i4imsloje!ima atmos


13/34

-7: Ener!i1a '1etra

ner&ija !jetra je u st!ari o+lik sun'e!e ener&ije. Sun$e nera!nomjerno za&rija!a razli'itedijelo!e %emlje i to rezultira razli'itim pritis$ima zraka, a !jetar nastaje z+o& tenje zaizjedna'a!anjem pritisaka zraka. Postoje dijelo!i %emlje na kojima pu4e tz!. stalni

8planetarni9 !jetro!i i na tim podru'jima je iskori4ta!anje ener&ije !jetra najisplati!ije.7o+ri poloaji su o+ale mora i o$eana 8 prio+alna !jetroelektrana9, te pu'ina mora8 plutaju"a !jetroelektrana9. Pu'ina se isti'e kao naj+olji poloaj z+o& stalnosti !jetro!a, ali$ijene u&radnje i prije!oza ener&ije uspora!aju tak!a ula&anja.

od pret!aranja kineti'ke ener&ije !jetra u me#ani'ku ener&iju8okretanje oso!ine &eneratora9 iskori4ta!a se samo razlika +rzine !jetra na ulazu i naizlazu. Al+ert Betz, njema'ki


14/34

nadolazi. (jetrotur+ina iskri!ljuje putanju !jetra i prije ne&o 4to !jetar do;e do elisa rotora.To zna'i da ne moe iskoristiti s!u ener&iju iz !jetra.

ƞtmax zra'ne tur+ine je 0.6/

ƞgmax &eneratora 0.D

pa za ma. ener&iju !jetroelektrane !rijedi:

W =16

27·0,65 ·0,8 ·0,625 · A ·v

31Q 5EO5AT 89

W =0,193 · A · v3 2Q 5EO5AT 89

Podlono promjenama o!isno o +rzini !jetra i +rzini okretanja lopati$a stepen djelo!anja!jetroelektrana oko *1J kineti'ke ener&ije !jetra za proiz!odnju elektri'ne ener&ije.

-7:7- Ra65o$1e0a &r9ine '1etra

(jetar jako !arira i srednja !rijednost +rzine za danu loka$iju nam ne moe re"i kojukoli'inu ener&ije na4 !jetroa&re&at moe proiz!esti. Ipak, kod pred!i;anja pona4anja !jetrana odre;enom mjestu, drimo se podataka koje su nam dala mjerenja. 7o!oljna je i manja

promjena loka$ije da +i imali !elike promjene u +rzini !jetra. Brzinu !jetra mjerimo iaproksimiramo aRlei raspodjelom.

ako se !elika koli'ina ener&ije do+i!a pri !e"im +rzinama !jetra, dosta nam ener&ije dolazi u kra"iminter!alima, odnosno na ma#o!e, kao i !jetar.Posljedi$a to&a je da !jetroelektrane nemajustalnu sna&u na izlazu kao sto to imaju npr.termoelektrane, te postrojenja koja napajaj

Slika 181.1 – &aspodjela $rzine vjetra !jetroa&re&ati moraju imati osi&uranu proiz!odnjuelektri'ne ener&ije i iz neko& dru&o& iz!ora. Stalnost sna&e kod !jetroelektrana +i nammo&ao osi&urati napredak u te#nolo&ijama koje se +a!e spremanjem ener&ije tako damoemo koristiti ener&iju koju smo do+ili za ja'e& !jetra onda kada &a nema.

-7:7* Faktro o5tere(en1a

ako je +rzina !jetra promjenji!a, &odi4nja proiz!odnja jedne !jetroelektrane nikako nijez+ir umnoaka nazi!ne sna&e &eneratora i +roja sati u &odini. Odnos st!arno proiz!edene iteorijski naj!e"e mo&u"e proiz!edene ener&ije nazi!a se


15/34

-7:7. Ne5re$'i$i'o6t '1etra

lektri'na ener&ija do+i!ena iz ener&ije !jetra !arira iz sata u sat, dne!no i sezonski.Postoje i &odi4nje !arija$ije, ali nisu toliko zna'ajne. S o+zirom na to moe se kratkoro'no

pred!idjeti koli'ina ener&ije koju moemo do+iti. Poput dru&i# iz!ora elektri'ne ener&ije,

ener&ija !jetra mora +iti prema odre;enom rasporedu potro4nje. %+o& to&a se koristemetode pro&noziranja sna&e !jetra, ali pred!i;anje iznosa do+ijene ener&ije iz !jetra nijeu!ijek najpouzdanija metoda.

Proiz!odnja i potro4nja elektri'ne ener&ije moraju +iti podjednake kako +i mrea ostala jednoliko optere"ena. O!a !arija+ilnosti moe predsta!ljati izazo! pri spajanju elektri'neener&ije proiz!edene !jetrom u mreu. Intermitentnost i nepred!idi!a priroda !jetra

po!e"a!aju tro4ko!e za re&ula$iju, podiu radnu zali#u, a pri !isokoj prodornosti mo&la +ido!esti do po!e"anja koli'ine elektri'ne ener&ije u susta!u 4to moe prouzro'iti pro+lemes preoptere"enjem. je4enje +i +ilo skladi4tenje ili po!ezi!anje mree izmjeni'ne struje!isokonaponskim ka+lo!ima izmjeni'ne struje. ner&ija !jetra moe se zamijeniti dru&imelektranama u razdo+ljima sla+o& !jetra. 5ree za prijenos ener&ije !e" sada se morajunositi sa zastojima proiz!odnje i dne!nim promjenama elektri'ne potranje. Sistemi s!elikim kapa$itetom za ener&iju !jetra +i tre+ali imati !i4e rezer!e 8ener&enati koji rade namanje od maksimalno& optere"enja9.

e!erzi+ilne #idroelektrane ili dru&i o+li$i skladi4tenja ener&ije u mrei mo&u po#ranitiener&iju do+i!enu za !rijeme jaki# !jetro!a i pustiti ju kada je to potre+no. Po#ranjenaener&ija po!e"a!a ekonomsku !rijednost ener&ije !jetra jer moe zamijeniti !eliketro4ko!e proiz!odnje tijekom naj!e"e potranje. Poten$ijalni pri#od moe prema4ititro4ko!e i &u+itke u po#rani. Tro4ak skladi4tenja moe dodati 2/J na $ijenu po#ranjene

ener&ije !jetra, ali nije pred!i;eno da se primjenjuje na !eliki udio do+i!ene ener&ije!jetra. orisnosti od /J i !isoka $ijena iz&radnje tak!i# elektrana nisu pro+lem jer je$ijena za rad ti# elektrana niska i mo&u"nost smanjenja +azne potro4nje moe smanjiti$ijenu &ori!a i ukupne tro4ko!e &eneriranja elektri'ne ener&ije.

nekim re&ijama, ma +rzina !jetra ne moe se poklopiti s !r#om potranje elektri'neener&ije. dra!ama kao 4to su: SA7e, ali !isoko!oltani# ka+lo!ima zaistosmjernu struju.

(elikoj Britaniji, potranja za elektri'nom ener&ijom !i4a je zimi ne&o ljeti, propor$ionalno +rzini !jetra. Solarna ener&ija tei da +ude komplementarna ener&iji !jetra.Podru'ja !isoko& tlaka zraka donose !edro ne+o i sla+ije po!r4inske !jetro!e, dok su danis niim tlakom zraka preteito !jetro!iti i o+la'ni. To zna'i da je solarne ener&ije o+i'nonaj!i4e ljeti, dok je ener&ije !jetra naj!i4e zimi, te se tako do+ijanje !jetra i sun'e!aener&ija me;uso+no poni4ta!aju.

ao i kod dru&i# iz!ora i proiz!odnja elektri'ne ener&ije iz !jetroelektrana mora +itiisplanirana, no priroda !jetra to nikako ne omo&u"a!a, usprkos pomo"i meteorolo&ije.

1/

https://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Reverzibilne_hidroelektranehttps://hr.wikipedia.org/wiki/Ujedinjeno_Kraljevstvohttps://hr.wikipedia.org/wiki/Meteorologijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Meteorologijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Reverzibilne_hidroelektranehttps://hr.wikipedia.org/wiki/Ujedinjeno_Kraljevstvohttps://hr.wikipedia.org/wiki/Meteorologija


16/34

-7:7+ Uti"a1 '1etra na oko0in

(jetroelektrane ne za#tije!aju potro4nju &ori!a za kontinuiran rad, nemaju nikak!u emisiju

direktno !ezanu uz proiz!odnju struje. (jetroelektrane ne proiz!ode u&lji'nidioksid, sumporo! dioksid, i!u, 'esti$e, i mno&e dru&e !rste za&a;enja zraka, kao 4tost!araju


17/34

mree. Prednost !jetroelektrana je i u tome 4to se mo&u smjestiti podjednako naneo+radi!im po!r4inama, mor skoj pu'ini ili poljopri!rednom zemlji4tu, a pose+nost 4to se

prostor izme;u stu+o!a &eneratora i dalje moe koristiti.

-7:7+7* Ne!ati'an ti"a1

Gedan od naj!e"e& pro+lema je +uka koju st!araju !jetroelektrane prilikom!rtnje propelera i po&onsko& me#anizma &eneratora koji je smje4ten u &ondoli. 7anas

+uka, sa s!e sa!r4enijim te#nolo4kim rje4enjima z!u'ne izola$ije je smanjena kao pro+lem. 3eki smatraju da !isina stupo!a st!ara ruan u&o;aj i tako naru4a!a iz&led postoje"e&okoli4a &dje je smje4tena sama !jetroelektrana. mno&im zemljama !jetroelektrane suturisti'ka atrak$ija, te se prema stepenu ure;enosti i 'isto"e mo&u mjeriti s na$ionalnim

parko!ima. Samo jednu !jetroelektranu u kotskoj 8(jetroelektrana S$ro+R Sands9&odi4nje posjeti preko */ 000 turista, a F0J ispitani# turista koji su posjetili tu 4kotsku!jetroelektranu izja!ilo je kako su +ili !eoma zado!oljni izletom. Opasnost za pti$e 'esto

je &la!na zamjerka proti! &radnje !jetroelektrana. 5e;utim, studije pro$jenjuju da su!jetroelektrane od&o!orne za 0,* do 0,- po&i+elji pti$a po &i&aHatsatu 8E@#9 struje, doksu elektrane na


18/34

5aksimalnu sna&u no!odizajnirano& rotora nije lako pro$ijeniti z+o& kompli$irano&matemati'ko& prora'una strujanja


19/34

-7> Di1e0o'i '1etroe0ektrane

S!aka !jetroelektrana sastoji se od sljede"i#

dijelo!a: (jetroa&ra&at 8jedno& ili !i4e9C Trans7- V1etroa!re!at

(jetroa&re&at je, kako je !e" na!edeno, rotiraju"i stroj koji pret!ara kineti'kuener&iju !jetra pr!o u me#ani'ku, a zatim preko elektri'ni# &eneratora u elektri'nu

ener&iju. Pri tome se rotor !jetrotur+ine i rotor elektri'no&&eneratora nalaze na istom !ratilu. (jetroa&re&atikoriste ener&iju !jetra, koja se u+raja u o+no!lji!e iz!oreener&ije.

7ijelo!i !jetroa&re&ata su:

1. TemeljiC2. Priklju'ak na elektroener&etski sistemC*. Stu+C

-. jest!e za pristupC/. %akretnikC6. u"i4te strojaC. lektri'ni &eneratorCD. AnemometarCF. o'ioni sistemC

Slika 201.1 – 'ijelovi vjetroagregata

10. Prijenosnik sna&eC11. opati$e rotoraC12. Sistem zakretanja lopati$aC1*. Ela!'ina rotora.

Postoji 'ita! niz podjela !jetroa&re&ata, pa i# tako u o!isnosti prema nekimkonstruk$ijskim i radnim zna'ajkama raz!rsta!amo po:

poloaju osa tur+insko& kola: !jetroa&re&ati s !odora!nom osi i okomitom osiC

omjeru +rzine najudaljenije to'ke rotora i +rzine !jetra: +rzo#odne i sporo#odneC

+roju lopati$a: !i4elopati'ne, s nekoliko lopati$a i s jednom lopati$omC

!eli'ini zakretno& momenta: !isokomomentne i niskomomentneC

1F

https://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroagregathttps://hr.wikipedia.org/wiki/Rotacijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Rotacijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Strojevihttps://hr.wikipedia.org/wiki/Strojevihttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetarhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Mehani%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Mehani%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroturbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroturbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vratilohttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vratilohttps://hr.wikipedia.org/wiki/Energija_vjetrahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Obnovljiva_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Obnovljiva_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroagregathttps://hr.wikipedia.org/wiki/Rotacijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Strojevihttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Kineti%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetarhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Mehani%C4%8Dka_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetroturbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generatorhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vratilohttps://hr.wikipedia.org/wiki/Energija_vjetrahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Obnovljiva_energijahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Obnovljiva_energija


20/34

na'inu pokretanja: samokretne i nesamokretneC

u'inko!itosti pret!aranja ener&ije !jetra u zakretni moment: nisko i !isokou'inko!iteC

na'inu okretanja rotora prema +rzini !jetra: promjenji!e i nepromjenji!e.

-7>7-7- V1etroa!re!ati 6a oko%ito% ;'ertika0no%< o6o% rota"i1e

(jetroa&re&ati s okomitom osi su najstariji sistemi za iskori4ta!anje ener&ije !jetra. 7anastako;er postoje kon$epti moderni# !jetroa&re&ata koji imaju okomit poloaj osa.

3e&ati!na strana o!e !rste !jetroa&re&ata je manja iskoristi!ost od !jetroa&re&ata u odnosuna one sa !odora!nom osom, a poziti!ne strane su:

!jetroa&re&at nema usmjerenja, ne mora +iti usmjerena prema !jetru, pa ne tre+ajudodatni ure;aji za pra"enje !jetra i okretanje !jetrotur+ineC

potre+an je sla+iji !jetar za nji#o! radC

ure;aji za kontrolu !jetroa&re&ata i pret!or+u ener&ije mo&u +iti smje4teni na razinizemlje z+o& okomite osi rotoraC

jednosta!nija struktura 4to olak4a!a i samo posta!ljanje.

(rste !jetroa&re&ata s okoitom osom su:

Sa!oniuso! rotor,

7arrieuso! rotor ,

) rotor,

(jetrenja'a s rotiraju"im jedrima, itd.

20

https://hr.wikipedia.org/wiki/Stupanj_iskori%C5%A1tenjahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Darrieusova_turbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetrenja%C4%8Da_s_rotiraju%C4%87im_jedrimahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetrenja%C4%8Da_s_rotiraju%C4%87im_jedrimahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Stupanj_iskori%C5%A1tenjahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Darrieusova_turbinahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Vjetrenja%C4%8Da_s_rotiraju%C4%87im_jedrima


21/34

Slika 211.1.1 – rste vjetroagregata sa okomitom osom

Savoniusov rotor radi na prin$ipu otporno& djelo!anja koji kom+inira s potiskom. Sastojise od d!aju polu$ilindri'ni# lopati$a koje su ot!orene na suprotnim stranama. Blizu osi,lopati$e se preklapaju tako da preusmjereni !jetar moe strujati iz jedne lopati$e u dru&u.O!a !rsta rotora ima !e"u iskoristi!ost od rotora +azirani# samo na otpornom djelo!anju,ali manju od rotora primarno +azirani# na potisku. O!aj tip rotora ima prednost koja se

+azira na tome da se mo&u po'eti !rtjeti na malim +rzinama !jetra, dok im je lo4a strana utome 4to je potre+no puno materijala za nji#o!u izradu.

Darrieusov rotor je 1F2F. konstruirao ran$uz Eeor&es 7arrieus. O!a !rsta rotora sesastoji od d!ije ili tri lopati$e koje imaju o+lik para+ole. Pro


22/34

-7>7-7* V1etroa!re!ati 6 'o$ora'no% ;hori9onta0no%< o6o%

(jetroa&re&ati s !odora!nom osi su danas najzastupljeniji tip !jetrotur+ina. (jetroa&re&atisu do4li do !rlo !isoko& stepena te#ni'ke raz!ijenosti i doseu sna&e odnekolikome&aHata, dok su !jetroa&re&ati u 1FD0tim &odinama +ili u ran&u sna&e ispod100 k@.

Slika 221.2.1 – jetroagregat sa vodoravnom osom rotaije

-7>7* E0ektri2ni !eneratori

Tur+inski dio !jetrenja'e s rotorom, ko'ni$ama i prijenosnikom sna&e predsta!lja !aan

dio $jelokupno& susta!a, 'ija je osno!na


23/34

ulei4tenje &eneratora na na'in da osi&uraju du&otrajnost.

zimaju"i u o+zir nepo&odne i promjenji!e u!ijete rada 8po!e"ane !lanosti, slanosti,zatim otpornost na krute 'esti$e, po!i4enu temperaturu i dr.9 pred &eneratore se tako;er

posta!lja za#tje! pouzdanosti sa 4to je mo&u"e manje odra!anja.

Slika 232.1 – jetroagregat

azni su kriteriji prema kojima se moe iz!r4iti podjela &eneratora. Tako se prema na'inurada &eneratori mo&u podijeliti na &eneratore za:

paralelni rad s postoje"om distri+uti!nom mreomC

samostalni radC

spre&nuti rad s dru&im iz!orima.

Prema !rsti elektri'ne struje koju &eneratori &eneriraju, &eneratori mo&u +iti:

&eneratori istosmjerne struje 8&eneratori istosmjerne struje se z+o& pro+lema s pouzdanosti rijetko primjenjuju9C

&eneratori izmjeni'ne struje.

Prema na'inu okretanja &eneratori mo&u +iti:

&eneratori s promjenji!om +rzinom okretanja i

&eneratori s nepromjenji!om +rzinom okretanja.2*

https://hr.wikipedia.org/wiki/Le%C5%BEajhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_strujahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Istosmjerna_strujahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Le%C5%BEajhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_strujahttps://hr.wikipedia.org/wiki/Istosmjerna_struja


24/34

Tako;er postoji podjela prema !eli'ini tj. snazi.

Eeneratori s promjenji!om +rzinom okretanja su:

sin#roni ili asin#roni &enerator s pret!ara'em u &la!nom strujnom kru&uC

asin#roni &enerator s upra!lji!im promjenlji!im klizanjemC

asin#roni &enerator s nadsin#ronom ili podsin#ronom pret!ara'kom kaskadom.

Eeneratori s nepromjenji!om +rzinom okretanja su:

!jetrotur+ina s asin#ronim &eneratorom. Asin#roni &eneratori se naj'e4"e priklju'uju na krute elektri'ne mree. rutu mreu karakterizira !elika naponska i


25/34

jednoj od metoda za4tite od preoptere"enja na!edeni# u pola!lju 1.6. Brzinu !jetramoemo ra'unati pome"u SO7Aa i I7Aa.

SODAR en!l. Soni" Dete"tion #n$ %an!in!& radi na prin$ipu 7opplero!o& e


26/34

ao u s!im te#ni'kim industrijama, odra!anje !jetroelektrane se moe s!rstati u tri !e"e&rupe 8s $ijenama odra!anja u dolarima po instaliranoj snazi izraenoj u kilo!atima u

jednoj &odini9:

korek$ijsko odra!anje 8rad do k!ara9 N 2* UKk@K&od

pre!enti!no odra!anje 8na osno!u !remena9 N 1 UKk@K&od

predikti!no odra!anje 8na osno!u stanja susta!a9 N 12 UKk@K&od

Slika 2.3.1 –spored$a korektivnogi preventivnog odr!avanja Slika 2.3.2 –*dr!avanje sa o$zirom na

/ijenu i tra!enje optimuma

)ra*en+e stan+a siste,a je postupak u kojem se prati jedan ili !i4e parametara i trendtokom !remena. Ti parametri moraju imati direktan odnos sa stanjem promatraneopreme. 3a temelju neki# &rani'ni# !rijednosti, ut!r;eni# analizom ili iskust!om,oprema "e +iti popra!ljena ili zamijenjena prije +ilo kak!o& st!arno& k!ara. 3aj&orik!aro!i u sistemima !jetroelektrana su oni koji su po!ezani s pokretnim dijelo!imaelektrane. !aro!i na tim dijelo!ima naj'e4"e uzrokuju i pro+leme pri radu ostali#komponenti sistema. pra!o iz to& razlo&a naj'e4"i o+lik odra!anja pra"enjem sistema

je mjerenje !i+ra$ija pokretni# dijelo!a. Pod pokretne dijelo!e !jetroelektrane podrazumije!a se me#ani'ki po&on, odnosno &la!na oso!ina, prijenosnik, spojnik s

&eneratorom i sam &enerator. Promatranjem amplituda !i+ra$ija, odnosno nji#o!i# promjena, kod 4iroko& spektra


27/34

leaje!ima i prijenosnikom 'ime se tro4enja i o4te"enja detektiraju i lokaliziraju !rlo +rzo. z kom+ina$iju s u&ra;enim sistemom pra"enja od strane proiz!o;a'a!jetroelektrane, o!aka! sistem slui kao osno!a za du&oro'no upra!ljanje odra!anjem. S

pro


28/34

Po!e"a!a se raspoloi!ost !jetroelektrana jer su neplanirana&a4enja iz+je&nuta.

(e"a kontrola !remena za ser!isiranje i popra!ke. Pred!i;anje k!aro!aomo&u"uje planiranje odra!ateljski# akti!nosti i naru'i!anje rezer!ni# dijelo!a.

Tako;er se odra!anje moe isplanirati za !rijeme mali# !jetro!a.

Smanjuje se $ijena odra!anja jer su iz+je&nuti !eliki k!aro!i 8u4teda udijelo!ima,!remenu popra!ka i radnoj snazi 9.

7ija&noze su podrane prikupljenim poda$ima. nekim slu'aje!ima mo&u"e je dija&nosti$irati k!ar samo analiziranjem podataka.

Osi&ura!aju"e ku"e nude po!la4tene mo&u"nosti osi&uranja &dje se koristio!a !rsta odra!anja.

*7.7-7 Ana0i9a re9tata $o&i1enih %onitorin!o% 6tan1a 6i6te%a

od analize podataka do+i!eni# posmatranjem stanja sistema tre+a !oditi ra'una danisu s!i poda$i jednako rele!antni, ne&o postoji tz!. prioritet rizika. Prioritet rizikase odre;uje na temelju !remena zastoja u slu'aju k!ara i !jerojatnosti da "e k!arnastupiti unato' pred!i;anjima podataka. S!aki element ima razli'it !ijek trajanjanakon pred!i;anja k!ara, odnosno, ako poda$i pokau za d!a elementa da postojitro4enje, ne"e o+a elementa isto!remeno otkazati. Sto&a se s pro!odi analizaodra!anja, odre;uje se koje elemente pr!o sanirati. Ta+li$a 2.*.1.1. prikazujeelemente elektrane s o+zirom na !rijeme zastoja, !jerojatnost k!aro!a i prioritet rizika.

Di1e0o'i'1etroe0ektrane

Ri9ik Uti"a1 ;'ri1e%e

9a6to1a<V1ero'atno6t;k'aro'a 5o

!o$ini< 4rioritet ri9ika

Lo5ati"e e0i6e!ar N potre+na

zamjena(rlo !elik 8V 120#9

mjerena8V 0.19 Vi6ok

Zra2na ko2ni"a !ar (rlo mali8W *0#9

(rlo mala8W 0.0/9 Ni9ak

Mehani2kako2ni"a !ar (rlo mali8W *0#9 mjerena8V 0.19 Ni9ak

?0a'na o6o'ina ,0e/a1e'i !ar

(elik 8V 60#9

5ala8V0.0/9 U%1eren

4ri1eno6nik !ar (rlo !elik 8V 120#9


?enerator !ar (rlo !elik 8V 120#9


Zakretni 6i6te% !ar

5ali

8W *0#9

mjerena

8V 0.19 Ni9ak

2D


29/34

E0ektron6kakontro0a !ar

5ali8W *0#9

(elika8V 0.-9 U%1eren

Hi$ra0ika !ar (rlo mali8W *0#9

mjerena8V 0.19 Ni9ak

E0ektroener!et6ki6i6ite% !ar

(rlo !elik 8V 120#9

(rlo !elika8V 0./9 Vr0o 'i6ok

Si6te% kontro0ena!i&a K'ar

Vr0o %a0i;@ .h<

U%1erena;B 7-< Ni9ak

Tabela 2.3.1.1 –7lasi8ikaija kvarova

*7.7-7-7 Ana0i9a 'i&ra"i1a

Analiza !i+ra$ija je najra4irenija, do+ro poznata, te#nolo&ija za rotiraju"e elemente

pra"ene sistema odra!anja. Tako;er je i naju'inko!itija metoda za rano otkri!anje i pred!i;anje k!aro!a u me#ani'koj opremi. Senzori se oda+iru tako da se uzima u o+zir


30/34

oli'ina kr#otina i !rsta metala pokazuju stanje pojedine komponente sistema. Analizaulja ima tri &la!ne s!r#e: pra"enje podmazi!anja, pra"enje k!alitete ulja i 'u!anjekomponenti sistema. pro$esu analize ulja postoje 4est testo!a koji se op"enito koriste:

Analiza !iskoznostiC

Analiza oksida$ijaC

Analiza koli'ine !ode ili kiselinaC

Analiza koli'ine 'esti$aC

Analiza tro4enja elemenataC

Temperatura ulja.

Analiza ulja se pro!odi na d!a na'ina: za !rijeme rada !jetroelektrane pro!odi sekontinuirano pra"enje u realnom !remenu, a u !rijeme zastoja pro!odi se analiza uzorkaulja. Iako je analiza ulja jedina metoda za odre;i!anje kr#otina u prijenosniku tametoda ima d!a o&rani'enja. Pr!a je !isoka $ijena pra"enja za !rijeme rada, a dru&a jenemo&u"nost pra"enja k!aro!a iz!an prijenosnika.

*7.7-7. U0tra9'2na %eto$a

ltraz!u'ne metode se intezi!no koriste za strukturale pro!jere stu+o!a i lopati$a!jetroelektrane. oriste se tri razli'ite metode: metoda odjeka 8en&. pulse$#o9, metoda

proz!u'a!anja ili transmisije 8en&.t#rou transmission9, metodarezonan$ije 8en&. pit$# $at$#9. %au&ra;i!anje o!ak!e !rste pra"enja tre+a

pro!esti mjerenja sljede"i# !eli'ina:!rijeme ka4njenja, duine,


31/34

!jetroelektranama. O!a te#nolo&ija se zasni!a na pretposta!$i da s!i radni dijelo!ielektrane emitiraju toplinu, ako komponenta ne radi kako tre+a, njena temperatura

poraste iznad nominalni# !rijednosti. ao po+uda se koriste iz!ori in


32/34

Asin#roni &eneratori se naj'e4"e koriste kada je !jetroelektrana priklju'ena na krutumreu. rutu mreu karakterizira !elika naponska i


33/34

+7 ZAKLJUČAK

(jetroelektrane su iz!or ener&ije +udu"nosti. az!ijenije zemlje s!ijeta su s#!atile nji#o!

zna'aj i tee ka po!e"aju postotka elektri'ne ener&ije do+ijene ener&ijom !jetra, a

smanjenju postotak ener&ije do+ije


34/34

LITERATURA

1. #ttps:KK#r.Hikipedia.or&2. #ttp:KKpoHerla+.

mehatronicki moduli kod vjetroelektrana-mehatronika u energetici-nesad ahmetbegovic

Documents