SZÉLGENERÁTOROK : ELMÉLET ÉS GYAKORLAT

Hasonló dokumentumok
Dr.Tóth László

A SZÉL ENERGIÁJÁNAK HASZNOSÍTÁSA Háztartási Méretű Kiserőművek (HMKE)

SZÉL A KIMERÍTHETETLEN ENERGIAFORRÁS

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

SZÉLTURBINÁK. Előadás a BME Áramlástan Tanszékén Dr Fáy Árpád 2010 április 13

Rövidített szabadalmi leírás. Szélkerék pneumatikus erőátvitelű szélgéphez

Megújuló energiaforrások BMEGEENAEK Kaszás Csilla

SZÁMÍTÁSI FELADATOK I.

SOLART-SYSTEM KFT. Napenergiás berendezések tervezése és kivitelezése Budapest XI. Gulyás u. 20 Telefon: Telefax:

Mérnöki alapok 11. előadás

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie F Texty úloh v maďarskom jazyku

Kváziautonóm napelemes demonstrációs áramforrás SOLART-SYSTEM KFT. Napenergiás berendezések tervezése és kivitelezése

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

Öveges korcsoport Jedlik Ányos Fizikaverseny 2. (regionális) forduló 8. o március 01.

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

Fizika Vetélkedő 8 oszt. 2013

A fóti Élhető Jövő Park üzemeltetési tapasztalatai, a termelés és a fogyasztás jellegzetességei

HVLS Biztonság Teljesítmény Vezérlés. HVLS ventilátorok szeptember 1.

Háromfázisú aszinkron motorok

Szuper kondenzátorok és egyéb tároló elemek alkalmazása az intelligens villamos energia hálózaton

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Q

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

Toyota Hybrid Synergy Drive

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Használható segédeszköz: Függvénytáblázat, szöveges adatok tárolására és megjelenítésére nem alkalmas zsebszámológép

KÖZLEKEDÉSI ALAPISMERETEK (KÖZLEKEDÉSTECHNIKA)

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

FA60/100HYBRID 12V DC EGYENÁRAMÚ HÁZI HIBRID (SZÉLGENERÁTOR+NAPELEM) KÉSZLET

BEMUTATÓ FELADATOK (2) ÁLTALÁNOS GÉPTAN tárgyból

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

37. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny II. forduló március óra A verseny hivatalos támogatói

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

BEÉPÍTÉSI ÚTMUTATÓ VEC típusú központi ventilátorok. VEC típusú központi ventilátorok szereléséhez

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

HÁZI SZÉLGENERÁTOR KÉSZLET

Örvényszivattyú A feladat

GÖRGŐS LÁNCHAJTÁS tervezése

NAPJAINK VILLAMOSENERGIA TÁROLÁSA -

Folyadékok és gázok áramlása

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

Gyakorló feladatok Egyenletes mozgások

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Mérnöki alapok 2. előadás

K E Z E L É S I Ú T M U T A T Ó

A fóti Élhető Jövő Park Smart Grid tapasztalatok

1. feladat R 1 = 2 W R 2 = 3 W R 3 = 5 W R t1 = 10 W R t2 = 20 W U 1 =200 V U 2 =150 V. Megoldás. R t1 R 3 R 1. R t2 R 2

35/2016. (VIII. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

TOL A MEGYEI SZILÁRD LEÓ FIZIKAVERSE Y Szekszárd, március óra 11. osztály

J7TKN. Engedélyezések. Rendelési információ. Hőkioldó. A típusszámok magyarázata. Hőkioldó. Tartozékok. Hőkioldó J7TKN 1


4. Magyar Szélenergia Ipari Workshop és Konferencia

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Magyar László Környezettudomány MSc. Témavezető: Takács-Sánta András PhD

Elektromechanika. 4. mérés. Háromfázisú aszinkron motor vizsgálata. 1. Rajzolja fel és értelmezze az aszinkron gép helyettesítő kapcsolási vázlatát.

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

SCM motor. Típus

Mechanika - Versenyfeladatok

SCM motor. Típus

Egyenáram tesztek. 3. Melyik mértékegység meghatározása nem helyes? a) V = J/s b) F = C/V c) A = C/s d) = V/A

tápvezetékre jellemző, hogy csak a vezeték végén van terhelés, ahogy az 1. ábra mutatja.

ÚJ! Fluke 438-II Hálózat- minőség és motor analizátor

Nagyállattenyésztési és Termeléstechnológiai Tanszék VILLAMOSÍTÁS. Gépjármű-villamosság. Készítette: Dr.Desztics Gyula

Létesítményi energetikus Energetikus Megújuló energiaforrás Energetikus

TORKEL 840 / 860 Akkumulátor terhelőegységek

Mitől lesz jobb a pneumatikus erőátvitelű szélgép a hagyományosnál?

Elektromos áram, áramkör, kapcsolások

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA ÉPÜLETGÉPÉSZET ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA MINTAFELADATOK

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Csak tömegmérı mérleg

Hidraulika. 1.előadás A hidraulika alapjai. Szilágyi Attila, NYE, 2018.

Folyadékok és gázok áramlása

TORKEL Telecom Akkumulátor terhelőegység

Felvonók méretezése. Üzemi viszonyok. (villamos felvonók) Hlatky Endre

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

IRC beüzemelése Mach3-hoz IRC Frekvenciaváltó vezérlő áramkör Inverter Remote Controller

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

Ventilátor (Ve) [ ] 4 ahol Q: a térfogatáram [ m3. Nyomásszám:

Frissítve: Csavarás. 1. példa: Az 5 gyakorlat 1. példájához hasonló feladat.

J7TKN. Engedélyezések. Rendelési információ. Hőkioldó. A típusszámok magyarázata. Hőkioldó. Tartozékok. Hőkioldó J7TKN 1

A napenergia alapjai

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Fizika A2E, 8. feladatsor

2000 Szentendre, Bükköspart 74 MeviMR 3XC magnetorezisztív járműérzékelő szenzor

Prop-tech MT-02 diagnosztikai Multi-teszter

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

ÜZLETKÖTŐI ÉRTEKEZLET DUNAKESZI

Az úszás biomechanikája

Szinkronizmusból való kiesés elleni védelmi funkció

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

HERMES HEM 200/250 BEÉPÍTÉSI ÚTMUTATÓ

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

VILLAMOSENERGIA-RENDSZER

Megújuló energiaforrások

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

A hibrid hajóhajtás alkalmazási lehetősége a folyami közforgalmú közlekedésben

Microtec 880/870. Személygépkocsik és kisteherek kerekeinek kiegyensúlyozására kifejlesztett univerzális gép monitoros kijelzéssel.

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Átírás:

SZÉLGENERÁTOROK : ELMÉLET ÉS GYAKORLAT FONTOS FIGYELMEZTETÉS! : A szélgenerátor veszélyes üzem! A szakszerűtlen telepítése, vagy üzemeltetése súlyos veszélyt jelent Önre és környezetére! Alapos fizikai, elektrotechnika ismeretek nélkül ne végezzen telepítést! Jelen áttekintés szakemberek számára nyújt segítséget a szélgenerátoros rendszerek telepítéséhez és üzemeltetéséhez. ELMÉLET: Nézzük meg, milyen energia az amit hasznosítani kívánunk? Ez az energia a levegő mozgási energiája. Középiskolai tanulmányaiból mindenki tudja, hogy egy m tömegű v sebességgel mozgó test energiája: E = m * v² / 2 [J] Ennyi energiát nyerhetünk, ha a testet teljesen lefékezzük. Esetünkben viszont nem szilárd testről, hanem légnemű anyagról van szó. A levegő sűrűsége 1,22 kg/m³. Az A keresztmetszeten, v sebességgel, másodpercenként áthaladó levegő tömege: m/t = 1.22 kg/m³ * A * v [kg/s] A két képletet összevonva megkapjuk a szél teljesítményét: P = 1.22 * A * v³ / 2 [J/s = W] Nézzük meg grafikusan, hogy a szélsebesség függvényében 1 m² felületen mekkora teljesítmény áramlik keresztül: 3 27 2 Teljesítmény (W/m²) 22 2 17 1 12 1 7 2, 1 1, 2 2, 3 3, 4 4,, 6 6, 7 7, 8 8, 9 9, 1 1, 11 11, 12 12, 13 13, 14 14, 1 1, 16 16, 17

Ez a teljesítmény azonban még elméletileg sem nyerhető ki, hiszen kinyeréséhez teljesen meg kellene állítani a szelet. Ekkor azonban a keresztmetszeten már nem halad át tömeg. Határérték-számítással meghatározható a maximális hatásfok, ami 9.3 %-ra adódik. Gyakorlatban a lapát és generátor hatásfokát is figyelembe véve 2-3%-át lehet hasznosítani ennek az energiának az általunk tárgyalt kisméretű szélgenerátorok esetében. Nézzük meg a gyakorlatban mekkora teljesítmény vehető ki egy 3 m rotorátmérőjű (A=7.68 m²) szélgenerátorral: 4 Teljesítmény (W) 4 3 3 2 2 1 1, 1 1, 2 2, 3 3, 4 4,, 6 6, 7 7, 8 8, 9 9, 1 1, A kék görbe a 2%-os hatásfoknál kinyerhető teljesítményt mutatja, míg a piros görbe a 3%-os hatásfokhoz tartozót. Az egyik leggyakrabban megadott névleges szélsebesség a 1m/s (36km/h). Ennél a sebességnél a kivehető teljesítmény 86-1 W közötti 3 méteres rotorátmérő esetén. Ugyanez a berendezés fele ekkora szélsebességnél (18km/h) már csak 18-188 W teljesítményt szolgáltat. A tapasztalatok szerint földközeli kis magasságokban (1 m alatt) ritka a stabil, turbulenciáktól mentes 1m/s-os szél. Ezért arra lehet számítani, hogy a szelesnek érzett helyeken is inkább a folyamatos, de kis teljesítményű működés lesz a jellemző. A környező tereptárgyak (épületek, fák, stb.) által keltett turbulenciák elsősorban az állandóan változó szélirány miatt jelentősen csökkenthetik a hasznosítható teljesítményt. Ahhoz, hogy a telepítési helyen várható éves energiatermelést megbecsülhessük, mindenképpen szükség van 3-12 hónapi szélmérésre a tervezett telepítési magasságban. 11 11, 12 12, 13 13, 14 14, 1

A GENERÁTOR: A jellemző generátorfelépítés ebben a kis szélgenerátor kategóriában: Áttétel nélküli, állandómágneses forgórészű, sokpólusú, háromfázisú generátor. A sokpólusú tekercselés teszi lehetővé, hogy a generátor alacsony fordulatszámon tudja leadni a szükséges feszültséget és teljesítményt. A korábbi példában említett 3 m rotorátmérőjű 1 kw teljesítményű generátorhoz jellemzően 4 ford./perc érték tartozik. Egyszerűen meghatározható a szárnyvégek sebessége a névleges fordulaton: v = π * D * r / 6 = 62.8 m/s = 226.2 km/h Ez az érték egyben választ ad arra is, hogy miért nem lehet határok nélkül növelni a rotorátmérőt. Minél nagyobb ez a sebesség, annál nagyobb mechanikai terheléssel kell számolni a lapátokon, és annál nagyobb gondot fog okozni már egy kis kiegyensúlyozatlanság is. A TÖLTÉSVEZÉRLŐ: A töltésvezérlő feladatai: A generátor által termelt 3 fázisú váltakozófeszültség egyenirányítása Az akkumulátor töltöttségi állapotának figyelése, a túltöltés megakadályozása Ha a generátorról jövő teljesítmény nem felhasználható (akkumulátorok teljesen feltöltött állapotban vannak), a generátor befékezése. Az akkumulátorok mélykisütésének megakadályozása a fogyasztók leválasztásával (opcionális). NAGYON FONTOS! A SZÉLGENERÁTORT SEMMILYEN KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT SEM SZABAD TERHELÉS, ILLETVE SZABÁLYOZÁS NÉLKÜL HAGYNI! A SZÉLGENERÁTOR RENDSZERT ÚGY KELL KIALAKÍTANI, HOGY ÜZEMZAVAR ESETÉN A GENERÁTOR AUTOMATIKUSAN BEFÉKEZŐDJÖN. A terheletlen szélgenerátor már kis szélben is túlpöröghet (jóval a névleges fordulatszám fölé). A kritikus fordulatszámot elérve valamelyik elem nem bírja tovább a terhelést és eltörik. A hirtelen fellépő kiegyensúlyozatlanság miatt a berendezés darabjaira törik és nagy sebességgel szétrepül. Telepítéskor, karbantartáskor, esetleges meghibásodás esetén a mechanikus fékkel (ha van ilyen), vagy a generátor pólusainak rövidre zárásával elektronikusan be kell fékezni a rendszert. A töltésvezérlő a fékezést egy olyan nagy terhelő ellenállás (fűtőpatron) generátorra kapcsolásával végzi, aminek hatására a generátor fordulatszáma 1 fordulat/percre csökken. Ezen a fordulaton a szélgenerátor hatásfoka lényegesen kisebb, mint az üzemi munkapontban, ezért a terhelő ellenálláson csak a lassítás alatt disszipálódik jelentős teljesítmény.

A szélgenerátorok adatlapján általában több szélsebesség értéket adnak meg: indulási szélsebesség az a szélsebesség, amelyen a lapátok elkezdenek forogni (példánkban: 2m/s) belépési szélsebesség az a szélsebesség, amelyen a fordulatszám és a generátorfeszültség eléri a névleges értéket, az akkumulátor töltése megindul (példánkban: 3m/s) névleges szélsebesség az a szélsebesség, amelyen a generátor a névleges teljesítményt adja le (példánkban: 12m/s) túlélési szélsebesség - amit még a szakszerűen telepített szélgenerátor károsodás nélkül elvisel. 2 Elméleti karakterisztika 2 Fordulatszám / Feszültség (%) 17 1 12 1 7 2 17 1 12 1 7 2 Teljesítmény (%) 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 13 14 1 Jól látható a fordulatszám / feszültség görbében az éles törés, amikor beindul az akkumulátor töltése. Ettől a ponttól kezdve a generátor fordulatszáma már alig változik, a szélsebesség további növekedésével csak az akkumulátorok töltőárama növekszik. Ez a magyarázat a leggyakoribb vásárlói panaszra is: Pörgött egész nap a generátor mint a veszedelem, mégsem termelt semmit! Ebben az esetben egész nap 2-4 m/s (7.2 14.4 km/h) szél fújt, aminek energetikai hasznosítása minimális. Az ábrából az is jól látható, hogy terhelés nélkül a generátor fordulatszáma meredeken emelkedik. Ha nincs terhelés, már 4 m/s szélben is túl tud pörögni a szélgenerátor!

TELEPÍTÉSI TANÁCSOK: Személygépkocsink esetén természetesnek vesszük, hogy a felszerelt kerekeket centríroztatjuk. Ezeknek a kerekeknek az átmérője 1 m alatti, és a kerületi sebessége sem lehet hivatalosan több, mint 13 km/h. Épp ilyen természetes, hogy egy 3 m átmérőjű, üzemszerűen 2 km/h feletti kerületi sebességű szélgenerátort is ki kell egyensúlyoznunk. Ezt két lépésben tehetjük meg: Lapátgeometria ellenőrzése. A lapátok végei közti távolságot úgy kell beállítani, hogy ezek a távolságok egymással megegyezzenek. Ekkor biztosított, hogy a lapátok egymással 12 fokos szöget zárnak be. Tömegközéppont beállítása. Az összeszerelt és felállított szélgenerátor lapátjait forgatva, bármely állásban megmaradónak kell lennie. Ha szükséges, megfelelően elhelyezett súlyokkal, vagy a nehezebbnek bizonyuló lapát faragásával el kell végezni a beállítást. A leggyakrabban ledönthető csőoszlopra kerül a generátor. Ilyenkor az oszlop kifeszítése 4 irányban sodronyhuzallal történik. A feszítést úgy kell beállítani, hogy a generátor működési tartományába ne essen rezonanciapont. Telepítés után, az első élénkebb szél alkalmával, ellenőrizni kell a kiegyensúlyozást és a fellépő rezonanciákat. Ha szükséges, újra el kell végezni a beállításokat.