MAŁE ELEKTROWNIE WIATROWE - PRZYKŁADY PRAKTYCZNEGO ZASTOSOWANIA(1), Elektronika, Wiatrowa

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Artur Polak,
BOBRME Komel, Katowice
Andrzej Be
a
ski,
Jachtowy Kapitan
eglugi Wielkiej
MAŁE ELEKTROWNIE WIATROWE
– PRZYKŁADY PRAKTYCZNEGO ZASTOSOWANIA
SMALL WIND POWER PLANTS – EXAMPLES OF PRACTICAL USE
Abstract:
The paper describes small yacht’s wind power-stations (also called wind-mills) designed and made
by Komel Centre (Katowice, Poland). After marine tests of the first windmill (diameter 1 m) the second,
smaller one (diameter 0,75 m) was designed and manufactured. The windmill having nominal output 120 W at
wind 12 m/s is intended to be installed on yachts of size up to 15 m. The paper shows results of exploitation
tests of the wind power-station, also during very strong wind (up to 22 m/s). In both wind mills permanent
magnet alternator designed and manufactured by Komel were used. The alternators having very high
efficiency do not have any brushless and can be used in hard working conditions in marine duty.
1. Wst
p
Współczesne jachty
aglowe nie mog
funkcjo-
nowa
poprawnie i bezpiecznie bez energii
elektrycznej.
Główne potrzeby energetyczne jachtu to:
- o
wietlenie pozycyjne i pokładowe,
- o
wietlenie pomieszcze
załogi,
- zasilanie urz
dze
nawigacyjnych,
- zasilanie pomp,
- zasilanie chłodziarek itp.
Podstawowym
ródłem zasilania wszystkich
urz
dze
elektrycznych na jachcie s
baterie
akumulatorów, których doładowywanie od-
bywa si
za pomoc
pr
dnicy lub alternatora
nap
dzanego przez silnik główny.
Innym sposobem utrzymywania akumulatorów
w stanie naładowania jest zasilanie ich z prze-
no
nego agregatu pr
dotwórczego z silnikiem
spalinowym. U
ycie jednak takiego agregatu
jest bardzo kłopotliwe i wielu przypadkach
wr
cz nie mo
liwe. Agregaty z silnikami spali-
nowymi cechuje bardzo gło
na praca, z powodu
emisji truj
cych spalin ich eksploatacja
mo
liwa jest jedynie na pokładzie jachtu przy
spokojnym stanie morza.
Alternatyw
dla spalinowych agregatów pr
-
dotwórczych s
baterie słoneczne i generatory
wiatrowe.
Generatory wiatrowe znalazły szczególne uzna-
nie w
ród
eglarzy regatowych po wprowadze-
niu obowi
zku blokowania (plombowania) sil-
ników podczas regat długodystansowych [3].
Wiatraki na jachtach nie s
niczym nowym lecz
stosowanie ich nadal nie jest powszechne.
Główna przeszkod
w powszechnym wykorzy-
stywaniu generatorów wiatrowych na jachtach
jest ich wysoka cena.
2. Mała elektrownia wiatrowa
Projektuj
c elektrowni
wiatrow
z my
l
e-
glarzach postanowiono spełni
nast
puj
ce wa-
runki:
- prosta i niezawodna konstrukcja,
- mała masa i małe gabaryty siłowni,
- uzyskanie mocy, która umo
liwi utrzymy-
wanie baterii akumulatorów o pojemno
ci
ok. 160 Ah w stanie naładowania.
Moc siłowni wiatrowej zale
y w du
ym stopniu
od mocy zastosowanego silnika wiatrowego
(
migła). Z uwagi na ograniczon
przestrze
na
pokładzie w praktyce instaluje si
siłownie o
mocach od 50 do 600 W [3]. Nie jest to du
o
jak na potrzeby du
ych jachtów, ale zupełnie
wystarczy do utrzymywania baterii
akumulatorów w stanie naładowania na
jachtach o długo
ci ok. 15m.
3. Krótki opis zastosowanego generatora
wiatrowego
Skonstruowana siłownia jest zło
ona z genera-
tora synchronicznego ze wzbudzeniem od ma-
gnesów trwałych. Napi
cie trójfazowe o
zmiennej cz
stotliwo
ci wytwarzane przez ge-
nerator jest prostowane i stabilizowane przez
przekształtnik do warto
ci napi
cia instalacji
elektrycznej pr
du stałego na jachcie. Na wale
generatora zamontowano trójłopatow
turbin
wiatrow
o
rednicy koła wiatrowego f=1m.
Z uwagi na brak mo
liwo
ci zmian k
ta zakli-
nowania w funkcji pr
dko
ci wiatru wybrano
ustawienie łopat wzgl
dem wiatru optymalne
dla pr
dko
ci wiatru v=14 m/s.
Przeprowadzone testy laboratoryjne umo
liwiły
wyznaczenie charakterystyk obci
enia gene-
ratora wiatrowego.
500.00
400.00
300.00
200.00
100.00
0.00
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
t[godz.]
Rys.3. Rejestracja generowanej mocy w czasie
47 godzin pracy siłowni wiatrowej
Rys.1. Badania laboratoryjne małej siłowni
wiatrowej
500.00
Rys.4. Badania eksploatacyjne małej siłowni
wiatrowej
400.00
300.00
5. Wnioski ko
cowe
Badania eksploatacyjne pozwoliły na sformu-
łowanie nast
puj
cych wniosków:
- generowana przez elektrowni
moc prze-
wy
sza zapotrzebowanie energii na utrzymy-
wanie baterii akumulatorów w stanie nałado-
wanym,
- stosunkowo du
e gabaryty siłowni wiatro-
wej nastr
czaj
problemy zwi
zane z jej zain-
stalowaniem na jachcie, poza zasi
giem pracu-
j
cych na pokładzie
eglarzy.
200.00
100.00
0.00
4.00
8.00
12.00
16.00
20.00
v[m/s]
Rys.2. Charakterystyka obci
enia
4. Próby eksploatacyjne
Po przeprowadzeniu bada
laboratoryjnych
elektrowni
zainstalowano na jachcie morskim
s.y. „North Explorer” (11 metrowy kecz o pow.
o
aglowania 75m
2
) poddano testom eksploata-
cyjnym podczas rejsu po Morzu Bałtyckim.
Rejs odbywał si
w maju 2004 w okresie sil-
nych zmiennych wiatrów. Pr
dko
wiatru
przekraczała 22m/s
Efektem przeprowadzonych bada
było opra-
cowanie nowej konstrukcji siłowni wiatrowej o
mniejszej mocy, mniejszych gabarytach, bar-
dziej zwartej konstrukcji.
Zało
ono, i
b
dzie ona miała moc około
150 W przy wietrze o pr
dko
ci 12 m/s.
rednica koła wiatrowego wynosi 0,75 m.
W celu skonstruowaniu nowego silnika wiatro-
wego obliczono nowy profil płata
migła, wy-
konano jego model oraz wykonano egzemplarz
serii informacyjnej, którego testy eksploata-
cyjne zaplanowano na wiosn
2005r.
Autorzy
dr in
. Artur Polak
BOBRME Komel
tel.: 032/299-93-81; fax: 032/259-99-48
e-mail:
labor@komel.katowice.pl
Andrzej Be
a
ski
Jachtowy Kapitan
eglugi Wielkiej
Rys.5. Egzemplarz serii informacyjnej małej
siłowni wiatrowej.
Zaprojektowany generator nale
y do rodziny
najbardziej efektywnych mikrogeneratorów.
Podstawowe zalety godne uwagi:
 
bardzo niski koszt 1-go wata energii elek-
trycznej,
 
minimalna pr
dko
wiatru 3 m/s, która
umo
liwia generowanie energii elektrycznej,
 
bardzo du
a trwało
,
 
du
a sprawno
aerodynamiczna,
 
estetyczny kształt.
Dane techniczne
- konstrukcja wykonana z materiałów odpor-
nych na działanie wody morskiej
- komputerowo opracowany profil łopat,
- bardzo cichy 3-fazowy generator wzbudzany
magnesami trwałymi,
- piasta
migła, która pozwala osi
gn
efekt
koła zamachowego, co powoduje równo-
miern
prac
- mała masa siłowni (bez masztu wsporczego)
8 kg,
Opisana wy
ej jachtowa elektrownia wiatrowa
po pozytywnym zako
czeniu testów
eksploatacyjnych b
dzie produkowana i ofero-
wana przez BOBRME Komel.
Literatura
[1]. Glinka T.: Maszyny elektryczne wzbudzane
magnesami trwałymi. Wyd. Pol.
l., Gliwice, 2002r.
[2]. Polak A.: Wysokosprawna pr
dnica wzbu-
dzana magnesami trwałymi – wyniki bada
labora-
toryjnych Zeszyty Problemowe BOBRME Komel
nr 64/2003.
[3]. Baranowski K.: Praktyka oceaniczna. Wyd.
SiT, W-wa 1984r.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • mement.xlx.pl

    • Tematy