Die Bezeichnung „drehzahlvariabel“ bedeutet, dass diese Windkraftanlagen so konstruiert sind, dass sie unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten standhalten und präzise arbeiten. Drehzahlvariable Windkraftanlagen gewährleisten eine optimale aerodynamische Leistung, indem die Drehzahl des Generators bzw. Rotors proportional zur Windgeschwindigkeit variiert wird. Das heißt, die Turbine kann ihre Drehzahl zwischen Einschalt- und Nenndrehzahl anpassen und dabei ein konstantes Drehzahlverhältnis (Tip Speed Ratio, TSR) beibehalten.
Diese Anpassungsfähigkeit an wechselnde Windverhältnisse trägt dazu bei, die Effizienz des Turbinenbetriebs zu maximieren. Um eine konstante Generator-/Rotordrehzahl über der Nenndrehzahl aufrechtzuerhalten, ist eine aktive Drehmomentregelung entscheidend.
In Windkraftanlagen mit variabler Drehzahl kommen aufgrund verschiedener Faktoren unterschiedliche Generatortypen zum Einsatz. Einer davon ist der doppelt gespeiste Asynchrongenerator (DFIG) . Der Schleifringläufergenerator ist ein weiterer Typ, der variable Drehzahl bei gleichbleibender Ausgangsleistung ermöglicht.
Merkmale von Windkraftanlagen mit variabler Drehzahl
Einige Hauptmerkmale von Turbinen mit variabler Drehzahl sind:
- Die Implementierung von Systemen mit variabler Geschwindigkeit kann erheblich das Energieabsorptionspotenzial erhöhen im Teillastbetrieb.
- Dieses System kann entweder einen Synchrongenerator oder einen Induktionsgenerator verwenden.
- Es kann Funktion ohne Getriebe, was zu geringeren Kosten führt.
- Bei einer Windkraftanlage mit variabler Drehzahl kann die Drehzahl des Generators bzw. Rotors proportional zur Windgeschwindigkeit variieren.
Siehe auch : 2 Arten von Vertikalachsen-Windkraftanlagen
Unterschiede zwischen Windturbinen mit variabler und fester Drehzahl
Im Gegensatz zu einer Turbine mit variabler Drehzahl hält eine feste Turbine die Drehzahl des Generators oder Rotors unabhängig von der Windgeschwindigkeit konstant. Die Schnelllaufzahl ändert sich mit der Windgeschwindigkeit, und die Rotoraerodynamik ist nur bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit optimal. Das Generatordrehmoment wird ausschließlich vom Induktionsgenerator bestimmt.
- Windturbinen mit fester Drehzahl erreichen nur bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit ihren maximalen Wirkungsgrad, während Windkraftanlagen mit variabler Drehzahl erreichen maximale Effizienz über einen größeren Bereich von Windgeschwindigkeiten.
- Bei Windturbinen mit variabler Drehzahl ist die Blindleistung steuerbar, bei Windturbinen mit fester Drehzahl hingegen nicht.
- In Turbinen mit variabler Drehzahl werden durch elektronische Konverter Oberschwingungen erzeugt, in Turbinen mit fester Drehzahl hingegen nicht.
- Turbinen mit fester Drehzahl verfügen über eine Spannungspegelregelung, wodurch Spannungseinbrüche vermieden werden. Bei Festeinbaugeräten entstehen im Direktbetrieb hohe Einschaltströme, die einen Spannungsabfall verursachen.
- Turbinen mit variabler Drehzahl haben eine verbesserte Spannungsstabilität, Turbinen mit fester Drehzahl sind jedoch aufgrund von Schwankungen im Wind Spannungsschwankungen und Flackern ausgesetzt.
- Begrenzte Übergangspegel in variablen Turbinen Bei stationären Turbinen kommt es hingegen aufgrund von Shunt-Kondensatoren beim Starten und Stoppen zu Spannungsspitzen.
- Turbinen mit variabler Drehzahl haben verbesserte Frequenzschwankungen. Bei stationären Turbinen kommt es aufgrund eines plötzlichen Windabfalls oder -anstiegs im autonomen Netz zu Schwankungen.
Empfehlung: Was ist eine Vertikalachsen-Windkraftanlage (VAWT)?
