風力発電所の使用の見通し。スキーム、説明

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風力発電所。風力タービンの利用の見通し。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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公共電力システムにおける風力エネルギーの利用

アメリカやヨーロッパでは、政府機関が主に地域の高圧電力システムでの風力タービンの使用を目的とした研究開発に助成金を出しています。最大 200 kW の容量を持つ風力タービンはここ数年間正常に稼働しており、最大 3 MW および 4 MW の容量を持つ設備も作られています。このような発電機の耐用年数は20年を超えると考えられており、発電する電力は液体燃料を使用する火力発電所よりも安価になると考えられています。初期の研究では、風力タービンはより高い標高に設置されるべきであると考えられていましたが、実践により、特に複数の風力タービンが近くに設置されている場合には、開けた平坦な地域で風力タービンの動作にさらに良い条件が見つかることが示されています。その後、風力タービンの設置場所を選択するためのこの新しい概念に基づいて、浅海域の海上に多くの設備のシステムを設置することが提案されました。

自律風力タービン

容量 10 ～ 100 kW の風力タービンは、住宅、農場、さまざまな組織にエネルギーを供給するために使用できます。他のエネルギー源 (石油など) が高価な場合、またはそれらが生成する電力が公共送電網からの電力の価格の少なくとも半分である場合、その使用は経済的に正当化されます。この電力の風力タービンに対する最大の需要は、平均風速が 6 m/s 以上で農村部の人口が多い、生活水準が高くエネルギーコストが高い国です。

新技術

再生可能エネルギーの基本は、再生可能エネルギーが従来の熱エネルギーや原子力エネルギーとはまったく異なる制限を生産プロセスに課すことを示しています。これは風力エネルギーの例で最もよくわかります。拡散型で変動性の高い風力エネルギーの利用は、安定した集中源からのエネルギーの利用とは根本的に異なるアプローチに基づいており、ここで重要なことは、生産量に応じてエネルギー消費を変化させる必要があるということです。この制限を克服するには、効率的で安価なエネルギー貯蔵方法が必要です。

高価な安定化された電気は照明や電子機器の駆動に使用され、安価な非安定化エネルギーは暖房や給湯に使用されます。非常に強風の期間には、風力タービンのエネルギーが温室の暖房やプールの水を加熱するために使用されます。風力タービンからの電力は、電気自動車のバッテリーの充電にも使用されます。強風にもかかわらず、風力タービンによって生成されるエネルギーはまだ十分ではなく、十分に断熱された住宅、経済的な電力消費、特別な配電システムのおかげで満足のいく生活環境が確保されています。

風力がある場合、風力タービンはバッテリーを充電し、インバーターを通じて DC 負荷と AC 負荷に電力を供給します (図 4.1)。同時に、バッテリーは太陽光発電モジュールから再充電することができ、たとえば付属の FSM-40 をいくつか使用できます。風力や放電したバッテリーがない場合、負荷には電力が供給され、バッテリーはソーラーパネルとエンジン発電機の両方から充電されます。バッテリーが充電された後、エンジン発電機のスイッチがオフになります。この動作モードにより、液体燃料を節約し、エンジン発電機の耐用年数を延ばすことができます。

風力発電設備。風力タービンの使用の見通し
図 4.1. WINDECシリーズの風力タービンに基づく電源システムの構造図。

すべてのシステム要素の動作モードは、制御パラメータとしてバッテリー電圧、負荷電流、エンジン発電機からのバッテリー充電時間を使用する多機能マイクロプロセッサ制御ユニットによって制御されます。

低電力保証電源システムには、機動性と迅速な導入の両方が必要であり、大量使用に向けた低コストも必要です。いずれにしても、これらは高エネルギーおよび質量特性を備えた信頼性の高いシステムでなければなりません。所定の出力に対して軽量かつ寸法が小さい必要があります。

著者：マゴメドフA.M.

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