, .■ mựnu II1L1 rựẸỊVl VA H1ẸU QUA
5.3.3 Công nghệ phát điện sức gió
Năng lượng gió được sử dụng từ thế kỷ 14 ở Hà Lan trong các cối xay i gió. Nãm 1900 Đan Mạch có tới 2500 cơi xay gió đê xay sát, bơm nước với tông i công suất tới 30 MW. Tuabin gió phát điện đầu tiên ở Cleveland, Ohio Hoa Kỳ, từ năm 1888 đến 1908 tại đó có 72 tuabin gió phát điện với cơng suất từ 5 kW ị đến 25 kw. Tuabin gió trục ngang hiện đại công suất 100 kw, cao 30 m đặt ở I Yalta (CHLB Nga) có hiệu suất làm việc hàng năm 32%, không khác nhiều so với các tuabin gió hiện đại. Sự phát triển về mặt cơng nghệ đem lại sự tăng trưởng về công suất và hạ giá thành thiết bị phát điện gió. Vào những năm 1990 1 giá thiết bị phát điện gió vào khoảng 1260 Euro/kW thì đến năm 2004 giá này đã giảm xuống còn 890 Euro/kW (giảm hơn 29%). Bảng 5.7 nêu sự phát triển của tuabin gió giai đoạn 1985-2004.
Bảng 5.7 Sự phát triển của tuabin gió từ 1985 đến 2004
Năm Cơng suất (kW) Đường kính rotor (m)
1985 50 15 1989 300 . 30 1992 500 37 1994 600 46 1998 1500 70 2003 3000-3600 90-104 2004 4500-5000 . 112-128
Tuabin giỏ: Cơng suất p của tuabin gió phụ thuộc vào sải cánh của rôto,
vào tỷ trọng khơng khí và tốc độ gió và cho bằng cơng thức:
p = ^ap7ỉr1vĩ (5.2)
ị Trong đó p là cơng suất tính bàng ốt, a là hiệu suất tuabin xác định theo ị thiết kế, p là tỷ trọng khơng khí (1,22 kg/m3), r là bán kính tụabin (m), V là tốc độ gió (m/s). Với tốc độ 8 m/s tuabin đường kính 100 m có thể đạt cơng suất 2,5 ị MW. Tuabin lớn nhất thế giới Eli2 do CHLB Đức chế tạo có cơng suất 4,5 i MW, đường kính tuabin lên tới 112 m.
Cẩu tạo chi tiết trạm phát điện gió gồm tua bin gió, cơ cấu truyền động, Ị máy phát điện được cho trên Hình 5.14. Ngày nay tuabin gió trục đứng ít được sử dụng do hiệu suất thấp.Thông dụng nhất là loại tuabin và máy phát điện đặt ngang trên đỉnh tháp. Trước đây việc điều chinh tốc độ tuabin thông qua điều Ị chỉnh cánh hướng và sử dụng hộp giảm tốc. Các tuabin gió hiện đại là loại tuabin năm ngang có 3 cánh. Với sự phát triển của điện tử công suất người ta không cần ị điều chỉnh tốc độ rôto nữa, vấn đề điều chỉnh tần số máy phát được thực hiện thông qua bộ biến biến tần.
Các yếu tố chính đóng góp cho sự phát triển của tuabin gió là: Vật liệu composit có độ bền cao sử dụng trong việc chế tạo cánh tuabin, điện tử công suất tham gia trong máy phát điện tuabin gió, nam châm vĩnh cửu siêu mạnh làm phần cảm của máy phát điện và hệ thống điều khiển vi xử lý. Máy phát điện sức
GIÁO TRÌNH GIẢO DỤC sử DỤNG NĂNG LƯỢNG TIÉT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
gió: Máy phát làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng cơ học của rôto thành năng
lượng điện. Có nhiều phương án thiết kế hệ thống máy phát điện chạy bàng sức gió, sử dụng các loại máy điện có câu tạo khác nhau như: Máy điện khơng đơng bộ rôto dây quấn; máy điện khơng đồng bộ rơto lồng sóc; máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu...
- Với hệ thống sử dụng máy điện đồng bộ 3 pha kích từ nam châm vĩnh cửu, stator của máy phát được nối trực tiếp vào lưới thông qua biến tần gồm 2 môđun sử dụng van bán dẫn IGBT. Mơđun phía máy phát đóng vai trị chỉnh lưu và mơđun phía lưới đóng vai trị nghịch lưu (Hình 5.15).
Ttóêtbiđo------