Vindkraftverk utan växellåda?
Vindkraftverk har en växellåda mellan rotorn och generatorn för att öka rotationshastigheten i generatorn och därmed få ut önskad effekt, spänning och frekvens ur generatorn. Växellådan är vindkraftverkets slitdel och begränsar dess livslängd. Den är också en tung klump i toppen av ett högt torn.
Kan man (bortsett från Enercons generator) eliminera växellådan med att öka spänningen och frekvensen med en transformator och någon mer elektrisk utrustning på marken?
Kan man (bortsett från Enercons generator) eliminera växellådan med att öka spänningen och frekvensen med en transformator och någon mer elektrisk utrustning på marken?
Det finns några begränsande faktorer. Mycket förenklat och kortfattat:
Högre frekvens ger lättare och mindre generator vid samma varvtal, och med högre verkningsgrad
Lägre varvtal innebär att vikt och volym
Detta kan kompenseras genom att öka poltalet, typ en elektrisk växellåda
Problemet blir då att för att få plats med polerna, och för att inte få för mycket läckfält, blir diametern större.
Om jag minns rätt ligger varvtalet på runt 20-30 rpm. För att komma upp i runt 50 Hz behöver poltalet vara runt 200, vilket ger en enormt stor diameter på rotorn. Man kan inte heller öka varvtalet på turbinen, för högsta verkningsgrad fås med en spetshastighet om 7-8 gånger vindhastigheten, och med större diameter på turbinen minskar varvtalet.
Mekanisk växellåda är därför den billigaste och enklaste lösningen, och därmed också den lösning som i största utsträckning kommer väljas. Även om dess närvaro minskar tillgängligheten. Den är dock utbytbar "enkelt" och medger också att generatorn kan bytas "enkelt". En 200-polers generator är definitivt inte enkel att byta, så underhållsarbetet vid ett eventuellt haveri blir besvärligare.
Högre frekvens ger lättare och mindre generator vid samma varvtal, och med högre verkningsgrad
Lägre varvtal innebär att vikt och volym
Detta kan kompenseras genom att öka poltalet, typ en elektrisk växellåda
Problemet blir då att för att få plats med polerna, och för att inte få för mycket läckfält, blir diametern större.
Om jag minns rätt ligger varvtalet på runt 20-30 rpm. För att komma upp i runt 50 Hz behöver poltalet vara runt 200, vilket ger en enormt stor diameter på rotorn. Man kan inte heller öka varvtalet på turbinen, för högsta verkningsgrad fås med en spetshastighet om 7-8 gånger vindhastigheten, och med större diameter på turbinen minskar varvtalet.
Mekanisk växellåda är därför den billigaste och enklaste lösningen, och därmed också den lösning som i största utsträckning kommer väljas. Även om dess närvaro minskar tillgängligheten. Den är dock utbytbar "enkelt" och medger också att generatorn kan bytas "enkelt". En 200-polers generator är definitivt inte enkel att byta, så underhållsarbetet vid ett eventuellt haveri blir besvärligare.
Nästan alla vindkraftverk ändrar vinkeln på vingarna, dels för att utnyttja energin i vinden när det inte blåser så mycket(tänk segel), dels för att inte övervarva när det blåser mycket.
De som har fast vinkel, Neg Micon t.ex, är tillverkade så att luften bildar virvlar efter bladet vid visst varvtal för att inte övervarva.
Men Millox svar är en mycket bra sammanfattning av förhållandet rotor/generator.
De som har fast vinkel, Neg Micon t.ex, är tillverkade så att luften bildar virvlar efter bladet vid visst varvtal för att inte övervarva.
Men Millox svar är en mycket bra sammanfattning av förhållandet rotor/generator.
Medlem
· Västerbottens län
· 17 862 inlägg
Är vindformer något som triggar minnet? ABB.
Man behöver ju inte eftersträva 50 Hz från generatorn, det likriktas och görs växelström igen ungefär som solceller.
Protte
Man behöver ju inte eftersträva 50 Hz från generatorn, det likriktas och görs växelström igen ungefär som solceller.
Protte
Det beror på modell och tillverkare om man väljer växellåda eller direktdrift. GEs Haliade X är direktdriven liksom Siemens Gamesa SG14-222. Bägge är avsedda för havsbaserade vindkraftparker. Båda tillverkarna har också vindkraftverk med växellåda avsedda för användning på land. Vestas har istället valt att ha växellåda även i sitt största havsbaserade vindkraftverk, V236-15 MW.
Ett vindkraftverk är en kompromiss: direktdrivna är dyrare och har enormt stora och tunga generatorer eftersom varvtalet är så lågt. De kan löna sig till havs där slitaget är hårt och kostnaden för att ta ner verket för reparation är väldigt hög eftersom man måste hyra ett jack-up vessel, vilket är en specialbyggd jättebåt med kran. På land kan man lättare laga verken och vindkraftverk med växellåda är ofta en bättre kompromiss.
Ett vindkraftverk är en kompromiss: direktdrivna är dyrare och har enormt stora och tunga generatorer eftersom varvtalet är så lågt. De kan löna sig till havs där slitaget är hårt och kostnaden för att ta ner verket för reparation är väldigt hög eftersom man måste hyra ett jack-up vessel, vilket är en specialbyggd jättebåt med kran. På land kan man lättare laga verken och vindkraftverk med växellåda är ofta en bättre kompromiss.
richardtenggren
Ingen-gör
· Norrlandet
· 6 585 inlägg
richardtenggren
Ingen-gör
- Norrlandet
- 6 585 inlägg
Hur är hållbarheten på lagren idag? När jag pluggade så pratade vår tribologiföreläsare om att han jobbade en hel del med lagerhaverier inom vindkraft. Livslängden var tydligen väldigt låg i förhållande till den förväntade livslängden.
Det är ett exempel på innovationer av Mats Leijon under temat ___former när han verkade inom ABB. Ett annat är upprustningen i dina trakter av genereringen i Stornorrfors med bättre utnyttjande av de grundläggande eltekniska sambanden. En klassisk plakett med Maxwells ekvationer signerad av honom finns nere i maskinsalen att kontemplera över om man är så sinnad.
På senare tid har det sen han kom till Uppsala varit vertikal vindkraft med såna generatorer och vågkraft med linjära generatorer mot bojar. De delarna betydligt tyngre att nå framgång med.
Enercon E-138 har direktdriven generator med IBGT baserad frekvensomvsndlare.
Verket kan kopplas in mot elnätet redan vid 2 m/s. Det blir inte mycket energi vid det låga varvtalet, men de blir lättare att få igång och optimera varvtalet för vinden isf nätfrekvensen och kan då producerar mer energi vid lägre varvtal än konkurenterna.
Verket kan kopplas in mot elnätet redan vid 2 m/s. Det blir inte mycket energi vid det låga varvtalet, men de blir lättare att få igång och optimera varvtalet för vinden isf nätfrekvensen och kan då producerar mer energi vid lägre varvtal än konkurenterna.
EWT tillverkar vindkraftverk utan växellåda. https://ewtdirectwind.com/
Senast jag höll på med vindkraftverkens styrning var minst 15-20 år sen, så det är säkert så att det är mycket som ändrat sig. Redan då var det dock på gång att köra med frekvensomriktare för att hantera skillnader i varvtal mellan nät och optimal arbetspunkt. Alla verk jag jobbat med i mer nutid har haft frekvensomriktare för att kunna ha varierande varvtal på turbinen.
Det jag skrev ovan om frekvensen har inte med att den behöver nödvändigtvis gå exakt på 50 Hz, utan det är avvägningar för att förbättra verkningsgraden. Ju högre elektrisk frekvens desto mindre kan generatorn göras och verkningsgraden kan då ökas. Däremot innebär detta också i andra ändan att varvtalet på axeln ut också ökar, vilket medför växellåda, eller ökat poltal vilket i sin tur ökar storleken på generatorn.
Generellt tror jag att största vinningen ligger i att ligga nära 50 Hz, och definitivt inom området 25-75 Hz, för då kan man sannolikt i största utsträckning använda lite mer standardprodukter som generator, vilket innebär en lägre installationskostnad. Men detta är mer en gissning från min sida, än något jag kan stödja med hänvisningar.
Jag har precis genomfört en större upphandling av generatorer, och som ett led i detta var vi på fabriksbesök och det tillverkas faktiskt fortfarande asynkrongeneratorer med släpringar för vindkraftsverk, så det verkar inte helt dött, det området. Det var i alla fall så man tidigare gjorde för att få lite mer variation på varvtalet i ett nätanslutet vindkraftverk...
Det jag skrev ovan om frekvensen har inte med att den behöver nödvändigtvis gå exakt på 50 Hz, utan det är avvägningar för att förbättra verkningsgraden. Ju högre elektrisk frekvens desto mindre kan generatorn göras och verkningsgraden kan då ökas. Däremot innebär detta också i andra ändan att varvtalet på axeln ut också ökar, vilket medför växellåda, eller ökat poltal vilket i sin tur ökar storleken på generatorn.
Generellt tror jag att största vinningen ligger i att ligga nära 50 Hz, och definitivt inom området 25-75 Hz, för då kan man sannolikt i största utsträckning använda lite mer standardprodukter som generator, vilket innebär en lägre installationskostnad. Men detta är mer en gissning från min sida, än något jag kan stödja med hänvisningar.
Jag har precis genomfört en större upphandling av generatorer, och som ett led i detta var vi på fabriksbesök och det tillverkas faktiskt fortfarande asynkrongeneratorer med släpringar för vindkraftsverk, så det verkar inte helt dött, det området. Det var i alla fall så man tidigare gjorde för att få lite mer variation på varvtalet i ett nätanslutet vindkraftverk...