Termi muuttuva nopeus tarkoittaa, että nämä tuuliturbiinit on rakennettu kestämään ja toimimaan tarkasti eri tuulennopeuksilla. Vaihtuvanopeuksiset tuuliturbiinit ylläpitää optimaalista aerodynaamista suorituskykyä sallimalla generaattorin/roottorin nopeuden vaihdella suhteessa tuulen nopeuteen. Tämä tarkoittaa, että turbiini voi säätää nopeuttaan käynnistyksen ja nimellisnopeuden välillä pitäen samalla vakiona TSR:n (Tip Speed Ratio).
Tämä kyky mukautua muuttuviin tuuliolosuhteisiin auttaa maksimoimaan turbiinin toiminnan tehokkuuden. Jotta generaattorin/roottorin nopeus pysyisi vakiona nimellisnopeuden yläpuolella, on ratkaisevan tärkeää ohjata vääntömomenttia aktiivisesti.
Vaihtuvanopeuksisissa tuuliturbiineissa käytetään erityyppisiä generaattoreita eri tekijöistä johtuen. Yksi niistä on kaksoissyöttöinen induktiogeneraattori (DFIG). Kierretty roottorin induktiogeneraattori on toinen tyyppi, joka mahdollistaa vaihtelevan nopeuden säilyttäen samalla kiinteän lähtötehon.
Vaihtuvanopeuksisten tuuliturbiinien ominaisuudet
Jotkut muuttuvanopeuksisten turbiinien tärkeimmät ominaisuudet ovat:
- Muuttuvan nopeuden järjestelmien käyttöönotto voi merkittävästi parantaa energian imeytymiskykyä osittaisen kuormituksen aikana.
- Tämä järjestelmä voi käyttää joko synkronista generaattoria tai induktiogeneraattoria.
- Se voi toimii ilman vaihteita, jolloin kustannukset pienenevät.
- Vaihtuvanopeuksisessa tuuliturbiinissa generaattorin tai roottorin nopeus voi vaihdella suhteessa tuulen nopeuteen.
Katso myös: 2 pystyakselin tuuliturbiinityyppiä
Erot vaihtelevan nopeuden ja kiinteänopeuksisten tuuliturbiinien välillä
Toisin kuin muuttuvanopeuksinen turbiini, kiinteä turbiini ylläpitää tasaisen generaattorin tai roottorin pyörimisnopeuden tuulen nopeudesta riippumatta. Kärjen nopeussuhteen muutokset tuulen nopeuden mukaan ja roottorin aerodynamiikka ovat optimaalisia vain tietyllä tuulennopeudella. Generaattorin vääntömomentti määräytyy vain induktiogeneraattorin toimesta.
- Kiinteänopeuksiset tuuliturbiinit saavuttavat huipputehokkuuden vain tietyllä tuulennopeudella vaihtuvanopeuksiset tuuliturbiinit saavuttavat maksimaalisen hyötysuhteen laajemmalla tuulennopeusalueella.
- Säädettävänopeuksisilla tuuliturbiineilla on loistehoa ohjattava, kun taas kiinteänopeuksisilla ei ole mitään ohjausta.
- Vaihtuvanopeuksisissa turbiineissa elektroniset muuntimet tuottavat harmonisia yliaaltoja, mutta niitä ei synny kiinteänopeuksisissa turbiineissa.
- Kiinteänopeuksisissa turbiineissa on jännitetason säätö, mikä eliminoi jännitehäviöt. Kiinteissä suorassa tilassa muodostuu suuria käynnistysvirtoja, jotka aiheuttavat jännitehäviön.
- Säädettävät turbiinit parantavat jännitteen vakautta, mutta kiinteänopeuksiset turbiinit kohtaavat jännitteen vaihteluita ja välkkyvät tuulen vaihteluiden vuoksi.
- Rajoitetut transienttitasot vaihtelevissa turbiineissa kun taas kiinteät turbiinit kohtaavat transientteja käynnistyksen ja pysäytyksen aikana shunttikondensaattorien vuoksi.
- Vaihtelevan nopeuden turbiineilla on parannetut taajuusvaihtelut. Äkillisen tuulen pudotuksen tai autonomisen verkon nousun vuoksi kiinteissä turbiineissa on vaihteluita.
