Hogyan építik fel a szélerőműveket? Kell ezeket javítani, karbantartani? És mitől függ, hogy merre fordul

A szélgenerátor és szélerőmű kifejezés a gyakorlatban a teljesítmény kategóriák szerint használatos. Az erőmű kifejezés jellemzően a 100 kW feletti, míg a szélgenerátor megjelölés az ennél alacsonyabb teljesítmény kategóriájú berendezések esetén megszokott.

Generátor

Szélgenerátorok esetén napjainkban a kis, közepes teljesítményű gyártmányoknál leginkább az állandó mágneses generátorok alkalmazása jellemző. Ezek előnyös tulajdonsága a hajtómű és áttétel nélküli egyszerű szerkezet. Az állandó mágneses szélgenerátorok hosszú időn át jó megoldást adnak az áramtermelésre.

Esetenként előfordul a külső gerjesztésű villamos generátorok alkalmazása is. Ez esetben a mágneses erőtér kialakulásához villamos áram szükséges, ami meghatározza vagy korlátozhatja a berendezés felhasználásának jellegét.

Az erőműi kategóriában alkalmazott generátorok különböző koncepciót követnek. A beépített generátorok a meghajtási mód szerint kerülnek kiválasztásra. Az erőátvitel szerint léteznek hajtóművel ellátott rendszerek aszinkron generátorral, de hajtómű nélküli megoldások is, szinkron generátoros üzemmel.

Lapátszerkezet

A gyakorlatban leginkább bevált és elméletileg is nagyobb hatásfokkal bíró lapátszerkezetek tengelyiránya vízszintes elrendezésű. Ezen belül a szélkerék lapátjainak száma változó lehet.

A lapátszerkezetek mindig az alkalmazás módjának figyelembevételével kerülnek kialakításra. Az áramtermelő szélkerekek esetén leginkább elterjedt megoldás a háromtollú lapátszerkezet. Mivel a beépített generátor magasabb üzemi sebességen teljesít optimálisan, így az annak meghajtásában szerepet játszó rotorhoz nagyobb gyorsjárási tényezőjű lapát konstrukció felel meg leginkább. A tapasztalatok azt mutatják, hogy kedvező széljárás esetén a három, esetleg két lapáttollú alkalmazás ideális.

A mechanikus módon működő szélkerekeknél, ahol nem a sebesség, hanem inkább a nyomaték fokozására van szükség, több lapátból álló nagyobb felületű lapátszerkezet a megfelelő. A vízhúzó szélkerekek ilyen un. farm vagy más néven amerikai típusú rotorszerkezettel rendelkeznek.

Egyes gyártók a függőleges tengelyű lapátszerkezet mellett kötelezik el magukat, amely típus előnyeként említhető, hogy nincs szükség a szélbeállító mechanizmusra. Ez az előny viszont eltörpül a gyenge hatásfok hátrányával szemben.

Az automatikus szélbeállás speciális esete az olyan lapátozás, ahol a szél a lapátokat hátulról fújja. Itt elmaradhat a szélkakas szélbeállító eszköze vagy más szélre fordító mechanizmus. E típus gyenge pontja aerodinamikai okokra vezethető vissza.

Viharvédelem és szabályozás

Az alacsonyabb szélsebességet ideálisan kihasználó automatikus üzemű szélkerék nagy vitorlafelületének megóvása érdekében a viharvédelemi rendszer alkalmazása fokozottan előtérbe kerül. Az üzeminél nagyobb szélsebesség esetén általában rugós mechanizmusú, automatikus viharvédelmi rendszert alkalmaznak a gyártók.

A viharvédelemre az áramtermelő szélgenerátoroknál is szükség van. Különböző megoldások léteznek egyrészt mechanikus másrészt elektronikus fékezési eljárások. A mechanikus fékezési eljárás egyik jellemző módja, amikor a szélkerék egy meghatározott szélsebesség felett a szél irányából kifordul. Ez történhet felfelé vagy oldalra való kitéréssel is. Egyes szélkerékgyártók alkalmaznak tárcsás vagy fékdobos rendszereket is. Elektronikus fékezés rásegítés esetén a generátor egy bizonyos szélsebesség értéknél rövidzárásba kerül, így a rotor sebessége lecsökken, majd a szélkerék kifordul a szélből.

Szélerőművek esetén a szabályozás számítógépes és teljesen automatizált rendszerű. Az aktuális szélenergia, szélsebesség folyamatosan értékelésre kerül és az értékeknek megfelelő optimalizálás folyamatos. Szélerőműveknél a lapátok állásszöge, iránya az éppen megjelenő szélértékeknek megfelelően automatikusan módosul.

Energiatermelés és felhasználás

Az áramtermelés és felhasználás háztartási méretekben is több változatban történhet. Ott, ahol nincs kiépített villamos hálózat és a termelés és felhasználás nem egyidejű, valamilyen energiatárolási módot kell keresni. Villamos energiát lehet tárolni akkumulátorokban, tüzelőanyag cellában illetve a jövőben valószínűleg más új eljárásokkal is. Az energiatárolás így szükségszerű igényként jelentkezik. A háztartási és üzemi körülmények esetenként azt is lehetővé teszik, hogy a folyamatos üzemű berendezések az időközönként felmerülő többlet energiát elfogyasztva hasznosítsák azt.

Amennyiben a villamos hálózat a helyszínen rendelkezésre áll, itt két újabb lehetőség adódik.

Egyrészt itt is lehetőség nyílik a szélenergiából átalakított villamos energia azonnali felhasználására, de a hálózati visszatáplálással az energiatárolás szükségtelenné válik.

Szélerőműi méreteknél főleg a visszatáplálás a célravezető. Itt a közép és nagyfeszültségű hálózatra táplálás a jellemző. A szélerőművek telepítési korlátait meghatározhatja az országos szintű villamos rendszerirányítás által szabályozható energiamennyiség, illetve a távvezeték hálózat villamos forgalmának leterheltsége is. A szélerőmű csatlakoztatásának gazdaságosságánál pedig az is szerepet játszik, hogy milyen távolságban található a csatlakozási pont.

Amennyiben a szélerőmű által megtermelt energiát egy folyamatos üzemű fogyasztó egyből fel tudja használni, úgy elmaradhat a hálózatra táplálás procedúrája. Itt a gazdaságossági számításokkal meghatározható, hogy a szélkerék által megtermelt energia milyen mértékű villamos energia megtakarítást eredményez.

Termelési paraméterek és a szélsebesség

A szélgenerátorok és szélerőművek esetében a berendezések gyártói megadják azokat a termelési paramétereket, amelyek bizonyos szélsebesség mellett értendőek. Ez tehát objektív adat. A szélkerék működéséhez szükséges szélsebesség viszont kizárólag méréssel határozható meg. A szélerőművek vagy szélparkok telepítését megelőzően hosszú idejű szélmérést célszerű végezni. A szélmérés ebben az esetben szélirány és szélsebesség mérést is tartalmaz. Minél hosszabb ideig végezzük a szélmérés, annál jobban behatárolható a várható termelési érték is. A mérési magasság jellemzően a telepítési magasság legalább 2/3-a.

Háztartási méretű szélgenerátorok esetében is elvégezhető a szélmérés. A telepítés magasság közelében érdemes a mérést végezni. A környező tereptárgyaknál legalább 6-8 méterrel magasabbra célszerű a berendezéseket telepíteni és ilyen magasságban célszerű a szélmérést is végezni.

Oszlop és állványszerkezetek

A berendezések elhelyezéséhez tartószerkezetre van szükség. Szélgenerátorok esetében legtöbbször csőállványt alkalmaznak. Az állvány lehet feszített vagy feszítés nélküli változatú. A feszített árbocokat jellemzően acélsodrony kötéllel pányvázzák ki. Ennek a megoldásnak a hátránya, hogy a feszítéshez használt acélsodronyok térbeli elhelyezkedése esetenként zavaró lehet vagy hely szűke miatt nem alkalmazható. Előnye viszont, hogy a szélkerék tartóoszlop talapzatának beton alapja kisebb tömegű lehet, kevesebb beton felhasználásával.

A feszítés nélküli tartóoszlop esetén a csőállvány alapja egy a talajmechanikai vizsgálatok által is előírt megfelelően méretezett betonalapzat. Erre az alapra kerül a csőállvány és elmarad a feszítő acélsodrony kötélzet. Egyértelmű előny, hogy az állvány kevesebb helyet foglal el a térben, de ennek ára a megnövelt felszín alatti betonalap.

Egy harmadik lehetőség az elhelyezésre a rácsos tartószerkezet. Ez a megoldás az előző két változat előnyeit egyesíti. Itt nem egyszerű függőleges csőállványt alkalmazunk, hanem egy acélszerkezetet, amely lábakon áll. A vízhúzó szélkerekek esetén gyakran ezt a tartószerkezetet alkalmazzák, de előfordul az áramtermelő szélgenerátorok elhelyezésénél is. Szubjektív megítélés kérdése, hogy esztétikusnak látjuk-e vagy tájidegen acélszerkezetnek.

Egy hibrid áramtermelő rendszer esetén a rácsos tartót használhatjuk napelem elhelyezésére is. A rácsos tartószerkezet megtervezése speciális mérnöki feladat.

Ipari szélerőművek telepítésére esetén korábban változatos megoldások születtek. Alkalmaztak rácsos tartókat, kúpos acél csőállványokat, betonoszlopokat is. A napjainkra leginkább elterjedt megoldás a több elemből összeállítható, kúpos acél csőállvány szerkezet, melyet vasbeton alapra helyeznek.

Telepítés és engedélyeztetés

Mivel a szélkerék elhelyezése a szélviszonyokhoz illeszkedő magasságokban történik, így a felépítménynek a műszaki szempontok betartása mellet további előírásoknak kell megfelelni a maximális biztonságosság figyelembevételével. Még a kisebb felépítmények esetén is szükség lehet a tervezésre és engedélyeztetésre. Az illetékes hatóságok előírják és szabályozzák az elhelyezéshez szükséges intézkedéseket. Ennek megfelelően kell megtervezni és kivitelezni a szélkerekes rendszereket.

A szélerőművek esetén számos szakhatóság engedélyeinek beszerzése szükséges. Ez egy általában hosszú ideig elhúzódó feladatsor. Az elképzelés realitását térképezi fel megelőző megvalósíthatósági tanulmány. Ennek tükrében lehet megbecsülni a későbbi eredményességet és gazdaságosságot. Kizárólag gyakorlattal és nagy tapasztalattal rendelkező team alkalmas a feladatra.

Tömören:

Igen, daruval.

Teherautóval szállítják az elemeket, jó nagy kocsikkal, felvezetéssel, mindennel.

Valóban van rajta létra, és azon másznak fel, és igen, időnként karban kell tartani.

Számítógép vezérli az egészet, az fordítja, a széllel szembe, és állítja be a sebességet, hogy ne "pörögjön túl"

És azért ez nem olyan kivitelezhetetlenül nagy dolog, sokkal, de nagyságrendekkel sokkal nagyobb dolgokat s felépítenek. (bár attól még jó nagyok ezek is :-))