Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw Τεχνική περιγραφή Μια ανεμογεννήτρια (Α/Γ) 50kW παράγει ενέργεια για να τροφοδοτηθούν αρκετές κατοικίες. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτηθούν με ρεύμα απομονωμένα αγροκτήματα και μικρές επιχειρήσεις. Κυρίως, όμως, η Α/Γ των 50kW έχει σχεδιαστεί για την σύνδεση της με το τοπικό δίκτυο και εμπορική εκμετάλλευση της παραγόμενης ενέργειας. Η Α/Γ αποτελείται από διάφορα εξαρτήματα και από συναρμολογημένα τμήματα τα οποία προσαρμόζονται μεταξύ τους στο σημείο εγκατάστασης για να προκύψει η τελική κατασκευή. Τα εξαρτήματα και τα τμήματα αυτά παρουσιάζονται παρακάτω. Η νασέλα Στην νασέλα βρίσκονται τα σημαντικότερα εξαρτήματα της Α/Γ η οποία αποτελεί μία συνολική κατασκευή και απαρτίζεται από: 1. Την πλήμνη 2. Την γεννήτρια 3. Το φρένο 4. Τον μηχανισμό προσανέμισης και 5. Τον πίνακα ελέγχου.
Η σταθερού βήματος πλήμνη, είναι κατασκευασμένη από κράμα χάλυβα υψηλής αντοχής πάνω στην οποία συνδέονται τα φτερά. Για την συγκεκριμένη σύνδεση φέρει κατάλληλη διαμόρφωσή που αποτρέπει την εσφαλμένη τοποθέτηση τους. Η ηλεκτρική γεννήτρια είναι σύγχρονη γεννήτρια εναλλασσομένου ρεύματος με μόνιμους μαγνήτες της οποίας ο άξονας συνδέεται απευθείας στην πλήμνη. Κατασκευάζεται σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο IEC 60034 1 (Rotating electrical machines) ενώ η ψύξη της επιτυγχάνεται μέσω του αέρα που ρέει στην νασέλα. Ηλεκτρικά στοιχεία γεννήτριας Ισχύς (kw) 51,5 Στροφές (RPM) 68 Τάση (V) 436 Ρεύμα (A) 75 Συχνότητα (Hz) 17 Σύνδεση αστέρας Το φρένο που βρίσκεται τοποθετημένο στον άξονα πίσω από την γεννήτρια αποτελείται από δύο σιαγώνες οδηγούμενες από ηλεκτρικό έμβολο άμεσα συνδεδεμένο με αυτές. Ο μηχανισμός προσανέμισης αποτελείται από το έδρανο που φέρει εξωτερικά οδόντωση πάνω στην οποία επενεργεί ο κινητήρας που θέτει σε περιστροφή την νασέλα. Ο κινητήρας του μηχανισμού είναι τριφασικός και τροφοδοτείται από το δίκτυο. Τέλος στην νασέλα βρίσκεται ο πίνακας ελέγχου που περιλαμβάνει τα ηλεκτρονικά τα οποία αναλαμβάνουν τον έλεγχο της Α/Γ. Ο ελεγκτής αναλαμβάνει να διαχειριστεί τα σήματα που δέχεται από τα διάφορα αισθητήρια, όπως, ταχύτητας και διεύθυνσης αέρα, ταχύτητας περιστροφής ρότορα, θερμοκρασίας γεννήτριας και εντολές από τον υποπίνακα παραγωγής και να δώσει τις κατάλληλες εντολές ώστε η Α/Γ να λειτουργεί με ασφάλεια με τις προδιαγραφές που ορίζει το πρότυπο IEC 61400 2 (Design requirements for small wind turbines). Οι βασικοί τρόποι ελέγχου και προστασίας της Α/Γ μέσω του ελεγκτή είναι: Τα φτερά Έλεγχος ροπής εξόδου γεννήτριας Έλεγχος με παθητικά φορτία Έλεγχος ταχύτητας περιστροφής Έλεγχος προσανεμισμού Τα τρία πτερύγια είναι σχεδιασμένα για να παρέχουν την απαραίτητη ροπή για να ξεκινήσει να περιστρέφεται η γεννήτρια σε πολύ χαμηλό αέρα (2,5 m/sec) και να επιτρέπει στην Α/Γ να λειτουργεί με ικανοποιητικό βαθμό απόδοσης σε όλο το εύρος ταχυτήτων. Η εποξειδική ρητίνη οπλισμένη με ίνες γυαλιού καθιστούν την κατασκευή ελαφριά και ανθεκτική ενώ στην βάση του φτερού εμφυτεύεται μια φλάντζα για την σύνδεση του με την πλήμνη. Εσωτερικά τοποθετείται αγωγός χαλκού για την αντικεραυνική προστασία των πτερυγίων. Ο αεροδυναμικός τους σχεδιασμός επιτρέπει την αποκόλληση του οριακού στρώματος σε συνθήκες υψηλής ταχύτητας αέρα για την καλύτερο έλεγχο της Α/Γ.
Ο πυλώνας Η νασέλα τοποθετείται στην κορυφή ενός σωληνωτού αυτοφερόμενου πυλώνα πλήρως προστατευμένος από την διάβρωση. Το βασικό του ύψος ανέρχεται στα 30 m αλλά μπορεί να επιλεγεί πυλώνας υψους 36 m ανάλογα ανάγλυφο και τις ανεμολογικές συνθήκες της περιοχής εγκατάστασης. Στον πυλώνα δύναται να τοποθετηθεί, ανεξαρτήτου ύψους, εξωτερική σκάλα με πλατφόρμα συντήρησης στην κορυφή. Ο υποπίνακας παραγωγής Ο υποπίνακας παραγωγής παρέχεται από την Polaris και συνήθως τοποθετείται στην βάση της Α/Γ. Είναι εφοδιασμένος με τον μετατροπεά AC DC AC καθώς επίσης και εκείνα τα ηλεκτρολογικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα που θα διαμορφώσουν το παραγόμενο ρεύμα ώστε να διοχετευτεί στο δίκτυο εναρμονισμένο με τις προδιαγραφές της ΔΕΗ σε τάση, συχνότητα, ποιότητα αλλά και με ασφάλεια για το δικτύου. Η κύρια προμηθεύτρια εταιρία της Polaris για την κατασκευή του υποπίνακα είναι η BOSCH Rexroth. Ο Αυτόματος Διακόπτης Διασύνδεσης (ΑΔΔ) Ο αυτόματος διακόπτης διασύνδεσης χρησιμοποιείται στον κεντρικό πίνακα με σκοπό την διακοπή του συνολικού κυκλώματος παραγωγής ενέργειας από το δίκτυο και είναι σύμφωνος με τους κανονισμούς IEC 60898 (EN 60898) και IEC 60947 2 (EN 60947 2). Τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά του είναι: τάση μόνωσης 800V. ονομαστική τάση λειτουργίας τουλάχιστον 500V/50Hz. κλάση μόνωσης C σύμφωνα με VDE 0110. ικανότητα διακοπής 100Α με ρύθμιση 56 80 Α σύμφωνα με το κύκλο δοκιμής O T C/O T C/O κατά VDE 0660/IEC 157. διάρκεια ζωής τουλάχιστον 6.000 10.000 χειρισμοί σε φόρτιση AC1. μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας 40 ο C. ο διακόπτης θα έχει δύο θέσεις, "ανοικτός" "κλειστός", πλήρως διακριτές και σημειούμενες στην μπροστινή του επιφάνεια.
Γενικό ηλεκτρολογικό διάγραμμα Πίνακας Προδιαγραφών Παράμετρος Τιμή Μονάδα Μέτρησης Ονομαστική ισχύς 50 kw Διάμετρος ρότορα 15,2 m Ονομαστική ταχύτητα 10 m/sec Ταχύτητα εκκίνησης 2,5 m/sec Ταχύτητα αποκοπής 25 m/sec Ταχύτητα περιστροφής 68 RPM Βάρος 6343 Kg Θερμοκρασία λειτουργίας 10 ως 40 o C Ακραίο θερμοκρασιακό εύρος 25 ως 50 o C
Πινάκας Ετήσιας Παραγωγής Ενέργειας 1 Ταχύτητα ανέμου m/sec Ενέργεια Kwh/έτος Ταχύτητα ανέμου m/sec Ενέργεια Kwh/έτος 4,5 55.300 6,7 136.900 5,0 73.000 7,0 147.600 5,2 80.400 7,3 157.900 5,5 91.700 7,7 171.000 5,7 99.300 8,0 180.400 6,1 114.500 8,2 186.400 6,5 129.500 8,5 194.900 Τεχνικές Προδιαγραφές Γενικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού ΓΕΝΙΚΑ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ ΙΣΧΥΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΕΛΕΓΚΤΗΣ Οριζόντιου άξονα ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ Επεξεργαστής PLC Ονομ. Ισχύς 50 kw Αντιστοφέας Περιβάλλον Μοντέλο P15 50 AC/DC/AC Χρήστη HMI Κλάση IEC SWT CLASS II Φάσεις 3 Επικοινωνία Ethernet Πρότυπο IEC 61400 2 Τάση 400 VAC Σύστημα Ταχ. Εκκίνησης 2.5 m/s Συχνότητα 50 Hz παρακολούθησης Μέσω διαδικτύου Ομομ. Ταχύτητα 10 m/sec ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΣΑΝΕΜΙΣΜΟΥ ΠΥΛΩΝΑΣ Ταχ. Αποκοπής 25 m/sec Ενεργό Σωληνωτός ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΛΛΑΓΗΣ ΒΗΜΑΤΟΣ Οδηγός AC Ύψος Πλήμνης 30 36.6 Σταθερού βήματος Φρένο Ηλεκτρικό Αριθμός μερών 3 4 Οδηγός Δεν διατίθεται Ρουλεμάν Ένσφαιρο ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΠΛΗΜΝΗ ΡΟΤΟΡΑΣ Κανονικής 10 ο C ως 40 ο C Χυτός χάλυβας Διάμετρος 15,2 m Λειτουργίας υψηλής αντοχής Υλικό Γυαλί / Ρητίνη Ακραίες 25 ο C ως 50 ο C ΠΛΑΙΣΙΟ Α/Γ Ταχ. Περιστροφής 68 RPM συνθήκες Χάλυβας ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΚΙΝΗΣΗΣ ΟΡΙΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ Άμεσης κίνησης 59 m/sec Ταχ. Επιβίωσης Με μόνιμους ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΔΗΣΗΣ (212km/h) μαγνήτες Δυναμικό Ωμικό ΘΟΡΥΒΟΣ Απώλεια δικτύου Ονομ. Ισχύς 50 kw, 3 Φάσεις φορτίο Εμφανής Τάση 460 VAC Επείγουσα θόρυβος Δισκόφρενο Ψύξη Αερόψυκτη ακινητοποίηση / ΕΛΕΓΧΟΣ ΥΠΕΡΤΑΧΥΝΣΗΣ διπλής σιαγόνας ΚΛΑΣΗ Στάση Γεννήτρια Πυκn. αέρα 1,225 Εφεδρική Πέδηση με Kg/m 3, μέση ρύθμιση ΑΝΤΙΚΕΡΑΥΝΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ανάκτηση ισχύος ετήσια ταχύτητα ταχύτητας IEC CLASS II <8,5 m/sec, ριπή ΒΑΡΟΣ ανεμου<59,9m/sec Βασική Νασέλα 6443 kg (50 χρόνια) 50 55 db στα 30 m Έλεγχος ροπής από τον οδηγό Αλεξικέραυνο Αντικεραυνική προστασία στα φτερά 1 Inputs: Tower Height (m) = 30, Weibull K = 2, Site Altitude (m) = 300, Wind Shear Exp. = 0,220, Turbulence Factor = 11,0%