Větrná elektrárna by v zimě zachránila spotřebu

[fugas]

Tady jsem vyšťoural loňský obrázek jak to může vypadat.S originálním nastavením regulátoru tak jak byl od výrobce by za těch podmínek regulátor pouze cykloval mezi nulou a nějakým nárazovým výkonem ,v závislosti na setrvačnosti pohyblivých součástí větrníku.Takhle beru málo ,ale pořád aspoň něco.

[miroc]

Príjemné sviatky prajem všetkým!
Niečo k téme. Toto je dnešná výroba FV a VE. FV v dnešnom daždivom dni 1,4 kWh, vietor práve panely vo výrobe predbehol. Výkon vetra na grafe je trošku skreslený, lebo mixmanovo meranie robí dvojmintové priemery výkonu. Vietor je dnes veľmi kolísavý, nárazový. Občas prihučí silná vlna, vydrží pol minúty a potom je zasa pár minút kľud. Okamžitý výkon vo chvíli screenovania je vľavo dole. Je to jedna z tých výšších špičiek.

Druhý obrázok je dnešný odpočet dát TriStaru turbíny (link je v podpise). Dnes nie je bežný vietor, je to prechod frontu, ale stabilita je veľmi biedna. Takže výslednok výroby je dosť priemerný.

[fugas]

No ,to je skoro jako u mě

[KUTIL]

FAKTY a NÁZORY.pdf

(823.51 KiB) Staženo 83 x

v prílohe je článok s mojimi pohľadmi na problematiku tejto témy.
Ale, trochu OT-Raz tu jeden ponúkal frézovanie krídiel na VAWT na NC fréze. Nemôžem to nájsť. Pomôže niekto?

[marko250]

To frézování jsem nabídl já,finance za CNC neřeš,jen materiál a tvar,který musí být nakreslen pro opracování ze dvou půlek s rovnou podstavou.Na stroj to pokládám jako blok na vakuové přísavky,po opracování jedné strany tento blok musím otočit a opracovat z druhé strany.A tady to zase musím uložit do přesné matrice prvního opracování.Velikost bloku max: 175x1130x3350mm.Materiál umím i vrstvit jakkoli v hydraulickém vyhřívaném lisu,ale tady je rozměr kratší 2500mm,klasické dřeviny mohu taky zajistit,dýhu také.Zkoušel jsem pro sebe ze zvědavosti udělat dvoulistou vrtuli(600mm) v kuse z masívu a šlo to,jen nemám patřičné vědomosti o profilech,takže toto bys mě musel dodat. CNC program vytvářím v ArtCamu http://www.cadcam-systems.cz/cad-cam-software/artcam/ ,modely přebírám většinou z klasiky dwg(AUTOCAD).

[kybos]

Brzdit vetrnik generatorem je mozno pouzit jen u velmi malych vykonu. V kombinaci s generatorem s pernamentnimi magnety to ma navic dalsi velkou nevyhodu. Generator klade jiz od skoro nulovych otacek znacny odpor, takze takto predimenzovany generator neni schpen pracovat na velmi maly vykon. To by se dalo elegantne vyresit pomoci variatoru, ale tim se zase pripravime o moznost vyroby jednoducheho a hlavne levneho reseni na jedne hrideli.
Silnejsi vetrniky bez moznosti nataceni lopatek vrtule a samostatne brzdy beru jako svemu okoli znacne nebezpecne.
Z toho vyplyva, ze jednoduche a levne technicke reseni na jedne hrideli nemuze byt dostatecně efektivni a hodi se pouze tam, kde rychlost vetru v dobe ,kdy chceme energii vyuzivat, neklesa pod 3-4 m/s.
Proto pokud se nachazime v oblastech, kde rychlost vetru znacne kolisa a chceme vyuzivat i slabsich vetrnych proudeni, tak je treba pouzit reseni s prevodovkou a buzenym generatorem.

Generátor s permanentním magnetem nemusí klást značný odpor již od nulových otáček, pokud se při jeho návrhu použije vhodná koncepce magnetického obvodu, která umožňuje spojitě přesouvat magnetický tok mezi póly. Obvykle se to řeší zešikmením pólových nástavců na statoru.
Jakýkoliv druh převodového mechanismu přináší do celého systému zejména snížení celkové účinnosti a zvýšení hlučnosti. Obojí je na škodu věci. V dnešní době se nejen moderní malé větrné elektrárny ale dokonce i větrné elektrárny vysokých výkonů řeší jako bezpřevodové se synchronním vícepólovým generátorem.
Zabezpečení u malých a jednoduchých VE se řeší většinou vícestupňově. V první úrovni se aplikuje sklápění osy rotace ze směru větru, k čemuž u malých výkonů nejsou potřeba žádné aktivní prvky (není zde téměř nic, co by se mohlo pokazit) a proto je tato metoda sama o sobě velmi spolehlivá. Akční veličinou je síla větru ve směru osy rotoru. Proti této síle působí buď síla pružiny nebo gravitační síla. Některé typy malých VE používají navíc tlumič kmitů osy rotace, jiné využívají k tlumení pouze gyroskopický moment způsobený rotující vrtulí. Jako další úroveň se používá dynamická brzda (přetížením alternátoru až do pracovní oblasti rychloběžnosti s velmi nízkou účinností vrtule) a teprve jako třetí úroveň se na některých konstrukcích používá mechanická brzda. Větrné motory s možností aktivního natáčení lopatek vrtule patří již ke složitějším typům vrtulí, které se používají až u vyšších výkonů.
Dynamickou brzdou není možné rotor zcela zastavit. Lze však jeho otáčky udržet v bezpečné oblasti.
Používám již od roku 2002 malou VE se jmenovitým výkonem 750W na 12m příhradovém stožáru, která přesto že není vybavena mechanickou brzdou a má atest do 50m/s, přežila bez následků i orkán Kyrill, který v okolí poničil řadu střech.

[marko250]

A není řešení na jednu hřídel dát více slabších generátorů a ty postupně připojovat paraelně dle výkonu pohonu(větru),já tomu nerozumím,třeba to nepude sesynchronizovat,nebo se to bude zahřívat,jen takový pohled laika? Prostě by se vymezily otáčky postupným zapínáním,samozřejmě by musely být identické a seskládané v lajně ty cívkové kotouče a magnety.Sledovaly by se otáčky a po překročení hranice by se zaplo další patro generátoru,třeba po 50W šest pater. Je to blbost?

[pezizka]

A není řešení na jednu hřídel dát více slabších generátorů a ty postupně připojovat paraelně dle výkonu pohonu(větru),já tomu nerozumím,třeba to nepude sesynchronizovat,nebo se to bude zahřívat,jen takový pohled laika? Prostě by se vymezily otáčky postupným zapínáním,samozřejmě by musely být identické a seskládané v lajně ty cívkové kotouče a magnety.Sledovaly by se otáčky a po překročení hranice by se zaplo další patro generátoru,třeba po 50W šest pater. Je to blbost?

A co tak alternátor s pernamentními magnety v "deskovém" provedení o přehnaném výkonu k vrtuli a třeba odstředivý regulátor který s klesajícími otáčkami oddálí rotorovou desku od statorové a naopak To by mohlo fungovat, nebo ne? A nebo kdo si dá tu práci s takovýmto alternátorem tak ho vyrobit jako třeba 12f a postupně připojovat jednotlivé fáze. Je to úlet a nebo reálné řešení

[KUTIL]

Z grafu je vidieť priebeh príkonu z 1 m2 zametanej plochy a typický priebeh výkonu PM generátora navrhnutého pre vrtuľu s plochou 1m2. Tam nie je čo brzdiť ani regulovať do rýchlosti Vo menej ako 10 m/s. Príkon treba obmedziť odklopením nahor či nabok-funguje už viac ako 100 rokov.Brzdenie skratovaním môže byť dodatočný zaťažovací prostriedok, ale hrozí spálenie statora a tým aj koniec brzdenia. Môže sa brzdiť aj pridaním záťaže napríklad do odpor, ale to vrtuľu neodľahčí. Regulátor FW1203, ktorý používam pri svojej 250 Watt vrtuli predovšetkým chráni akumulátor tým, že obmedzuje výkon od generátora, nie je to teda apriori prostriedok na ochranu turbíny, aj keď chvíľu tak môže fungovať. Ale ako som už povedal vždy je lepšie príkon obmedziť ako nútiť vrtuľu znášať enormné zaťaženie.

[kybos]

A není řešení na jednu hřídel dát více slabších generátorů a ty postupně připojovat paraelně dle výkonu pohonu(větru),já tomu nerozumím,třeba to nepude sesynchronizovat,nebo se to bude zahřívat,jen takový pohled laika? Prostě by se vymezily otáčky postupným zapínáním,samozřejmě by musely být identické a seskládané v lajně ty cívkové kotouče a magnety.Sledovaly by se otáčky a po překročení hranice by se zaplo další patro generátoru,třeba po 50W šest pater. Je to blbost?

Řekl bych, že není nutno konstrukci generátoru takto komplikovat. Stačí pouze za správně dimenzovaný generátor připojit paralelní regulátor, který bude udržovat výstupní napětí, které je (kromě jiného) úměrné otáčkám rotoru. Využívá se toho principu, že zatížením generátoru paralelním regulátorem klesnou otáčky rotoru a pokud se pohybujeme na náběžné křivce rychloběžnosti, pak tím klesne i výkon větrného motoru. Křivka rychloběžnosti oblíbeného kompromisního třílistého větrného motoru má jen jedno maximum a hladký průběh, což je z hlediska regulace příznivá konstalace.
Viz http://www.csve.cz/cz/clanky/pocet-list ... trarny/310 , kroutící momenty viz http://user.mendelu.cz/xklepar0/fls/ez/oez_wind.htm
Zatížení generátoru má zpětný vliv i na systém odklápění osy rotace.

[fugas]

Odalovat rotory deskového alternátoru by vyžadovalo značnou sílu ,protože se rotory navzájem přitahují všemi magnety.Ale je to v podstatě zástupné řešení k vrtuli s proměnnou geometrií lstů.Pokud bych zvládnul sestrojit celé zařízení tak ,aby proporcionálně reagovalo na změny rychlosti větru ,mohl bych si dovolit velkou vrtuli HAWT.K ní pak sestrojit pomaloběžný alternátor a využívat efektivně široký rozsah rychlostí větru.Problém je sladit to tak ,aby to bylo funkční a hlavně bezpečné.Pokud by vrtule nebyla schopna reagovat dostatečně rychle a správně k momentálním podmínkám ,mohlo by snadno dojít k destrukci.Navíc celý systém musí vzájemně komunikovat aby to bylo efektivní a opět hlavně bezpečné.Odebíraný výkon + momentální rychlost větru.Když si představíme že jsou baterky plně nabité ,v noci v podstatě bez odběru a přebytky najednou není kam dávat ,termostat bojleru vypne... okamžitý přebytek na vrtuli by byl značně nebezpečný.No a u vrtule správně vybrané ke generátoru by takové řešení bylo naprosto zbytečné.
Již existující výše popsaná řešení pro malé větrníky jsou jednoduchá a funkční.Ale konstrukce tak sofistikovaného zařízení je rozhodně lákavou výzvou.

[kybos]

Konstrukce regulátoru může být zcela jednoduchá a snadno řešitelná i v amatérských podmínkách. Koncepce generátoru s permanentními magnety bez převodu přímo na ose větrného motoru, za alternátorem předimenzovaný celovlnný usměrňovač nejlépe přímo v gondole chlazený okolním větrem a za ním bohatě dimenzovaná tlumivka a dioda a za ní kapacitní filtr. K filtru připojený komparátor, který spíná výkonový spinač umístěný mezi společnou zem a spoj diody a tlumivky. Takto to mám zapojené já a funguje to spolehlivě už pár pětiletek. Nevidím na tom nic tak sofistikovaného. V jednoduchosti spočívá elegance a spolehlivost. Chce to jen nebýt lakomý a nějakou tu energii obětovat na oltář bezpečnosti. Nepouštět regulátoru uzdu a nenechat jej překmitnout za inflexní bod na druhou stranu křivky rychloběžnosti.

[fugas]

Měl jsem na mysli proměnnou geometrii vrtule.Takže spíš více mechaniky.Dostatečná pružnost ke změnám podmínek a při tom maximální efekt.Tím ,tedy jak si myslím ,by bylo možno provozovat jeden stroj s mnoha nastaveními ,takže se jmenovitým výkonem v poměrně širokém rozsahu rychlostí větru.Takový stroj by ale musel rozlšit různé situace podle různých podmínek a udržet otáčky na jmenovitých bez ohledu na sílu větru a při tom v závislosti na odebírané energii.
Je to jen taková myšlenka v návaznosti na podnět o proměnné mezeře mezi statorem a rotory.Určitě se to nedá zkoušet na louce a aerodynamický tunel si asi kde jaký bastlíř nepronajme

[solárník]

Správně řízená vrtule (HAWT) na nejvyšší účinnost by musela být řízena tak (tedy například zatěžována alternátorem tak), aby rychlost konců listů vrtule (lze přepočítat na otáčky) byla zhruba pětinásobkem rychlosti větru před vrtulí, za všech okolností (= definice rychloběžnosti = 5). Všechny ostatní cesty vedou ke snížení výkonu (vrtule má optimální výkon pouze při optimální rychloběžnosti).

To ale samozřejmě nemá co dělat se zabezpečením proti vysokému větru, to je jen teoretický popis získání optimálního výkonu z třílisté HAWT, kde bývá optimum rychloběžnosti okolo hodnoty 5.

[kybos]

V tom právě spočívá jádro myšlenky paralelního regulátoru. Je potřeba při vysokých rychlostech větru udržet vrtuli dostatečně "podtočenou" tak, aby rychloběžnost nestoupla k optimálnímu stavu kolem hodnoty 5, kde by už výkony předané vrtuli byly na násobku jmenovitého výkonu stroje a nedaly by se ani ubrzdit dynamicky prostřednictvím generátoru a tento stav by vedl k destrukci rotoru (a možná následně i stožáru). Je nutné si uvědomit, že optimalizační algoritmus sofistikovaného regulátoru, který udržuje rychloběžnost v okolí optima (na inflexním bodu křivky), je nutno od určitých otáček opustit a udržovat konstantní otáčky, které jsou pro vyšší rychlosti větru pod inflexním bodem křivky. Pro amatérské řešení se mi však jeví jako jednodušší nastavit pevný sklon lopatek a optimální rychloběžnost na průměrnou rychlost větru v dané lokalitě a vyšší výkony ořezat paralelním regulátorem. Dopracujeme se sice takto k nižšímu energetickému zisku ale zato při vyšší bezpečnosti.
Kdo je skrblík, drží rychloběžnost v optimu déle a pak buď musí natáčet listy "do praporu", aby rotor ubrzdil a nebo brzdit mechanickou brzdou. Je potřebné si ale uvědomit, že výkon roste se třetí mocninou rychlosti větru a právě v oblasti silných poryvů větru je proudění více turbulentní a nárazový charakter větru vyžaduje proto beskurychlé a bezchybné reakce regulátoru, který drží rotor na hraně jeho stability. Ono pro začátek úplně stačí si stoupnout pod takto natočenou vrtuli a sledovat, co s ní dělá jen gyroskopický moment v nárazovém větru, který rychle mění směr a jak na to reaguje stožár, který se najednou začne chovat jako by byl z želatiny a ne z legované oceli. Po takové zkušenosti pak konstruktéra regulátoru většinou choutky na získání absolutního maxima energie většinou přejdou a sám a zcela dobrovolně zvýší bezpečnostní koeficienty a odstup od labilního stavu.

[fugas]

No a úkolem konstruktéra je zajistit ,aby tomu tak bylo za každých okolností.Což není snadné když rychlost větru nebude nikdy konstantní a odběr z generátoru také ne.Takže pokud pomine odběr z generátoru(baterky nabité ,termostat bojleru vypne) a ve stejné chvíli přijde navíc poryv větru ,vrtule se musí bleskem přestavět tak ,aby konstantní otáčky byly zachovány.Tyto otáčky jsou jmenovité ,takže bezpečné a při tom nemusí být generátor vůbec zatížen.Na těchto otáčkách vrtule drží a v případě opětovného odběru proudu ,nebo změny rychlosti větru musí bleskově reagovat ,aby otáčky zůstaly stejné a při tom generátor dodával požadovaný výkon.

Edit: Odpověď byla směřována Solárníkovi.Jinak samozřejmě souhlasím s Kybosem ,že nejjednodušší je držet se možností ,které jsou.

[gupa]

Nevím jestli to tu někdo psal, ale když jsem se o toto zajímal, tak proti silnému větru by měl mít každý list něco jako kyvadlový systém, který odstředivou silou reguluje spojitě naklápění všech listů součastně a tak i otáčky. Viděl jsem to na nějaké ruské vrtuli na hodně starém konceptu větrné elektrárny s ukládáním do aku.

https://www.youtube.com/watch?v=AaNujMyikH0

https://www.youtube.com/watch?v=PbkPS96O4lE

[fugas]

Viděl jsem to v nějakém jiném videu.Ale ten člověk pak věc přehodnotil na servopohon.Takové zařízení se závažími musí myslím cyklovat.Jak se vrtule začne přetáčet ,závaží změní úhel náběhu a otáčky klesnou tam kde jsou závaží opět ve výchozí poloze.Pokud rychlost větru neklesá ,tak se to do nekonečna opakuje.

[vlkazajac]

Z grafu je vidieť priebeh príkonu z 1 m2 zametanej plochy a typický priebeh výkonu PM generátora navrhnutého pre vrtuľu s plochou 1m2. Tam nie je čo brzdiť ani regulovať do rýchlosti Vo menej ako 10 m/s.

Kutil, zvolili ste nevhodné grafické zobrazenie výkonu generátora. Výkon generátora nie je závislý na rýchlosti vetra, ale na otáčkach. Jedine v otáčkovej charakteristike by ste dokázali fyzikálne správne vyjadriť, o čo sa pokúšate.

To znamená, že by ste do takého grafu museli zaviesť závislosť príkonu na otáčkach pre rôznu rýchlosť vetra ( teda niekoľko rôznych kriviek ). Potom by krivky, ktoré sa nepretnú s otáčkovou charakteristikou generátora, znamenali nerovnováhu a nastal by diskutovaný problém prebytku výkonu vetra, teda roztočenie vrtule smerom k deštrukčným hodnotám otáčok.

Ak by zelená krivka mala znamenať reálne nameranú charakteristiku generátora na konkrétnej vrtuli, nebude to asi tá vrtuľa, na ktorú sa vzťahuje červená krivka. Nie je totiž pravda, že problém nastáva až v okolí 10 m/s, ale už v počiatku čiar, lebo sa nepretnú.

[fugas]

Tady je se servopohonem.

https://www.youtube.com/watch?v=7m6Mt8KyYWw


https://www.youtube.com/watch?v=SKXBYYru8l0