Ismerkedjünk a szélenergiával

Tejal Thakore – Farnell

Napjaink világgazdaságának növekvő energiaigénye és a hagyományos energiaforrások fogyása közti ellentmondás feloldására a megújuló energiaforrások – köztük a szélenergia – igénybevétele kínálkozik megoldásként. A szélenergia-termelő rendszerek az áramló levegő mozgási energiáját alakítják át tiszta és fenntartható, kereskedelmi értéket képviselő elektromos energiává. A szélturbinák fejlesztőinek kétféle – mechanikai és elektromos – energia kezelésével kell foglalkozniuk, de közben a felügyeleti rendszerhez szükséges megbízható adatátviteli rendszert is meg kell valósítani.

A szélenergia múltja, jelene, jövője

A szélenergia-termelő rendszerek az 1998-as év óta robbanásszerű fejlődésen mentek keresztül. Akkor a 15 EU-tagállam 6453 GW szélenergia-kapacitással rendelkezett. Időközben a szélenergia-termelő kapacitások az akkori tagállamokban is növekedtek, de az EU maga is 27 tagállamra bővült. Az eredmény: 2010-ben az EU 84 GW szélenergia-kapacitást hasznosított. A szélenergia-termelés a megújuló energiák hasznosításának leginkább „iparszerű”, legjelentékenyebb módja, Európa energiaigényének ma már több, mint 4%-át fedezi. A tervek szerint az európai fogyasztókat 2020-ban 230 GW, 2030-ban pedig 400 GW kapacitású szélenergia-termelő rendszer szolgálja majd, amelynek növekedési üteme messze meghaladja a teljes enerigafogyasztás becsült növekedését. Következésképpen a szélenergia jelentősége, részaránya is jelentősen nő a következő két évtizedben.

A szélturbinák felépítése

A szélturbinarendszerben a légáramlás mozgási energiáját egy generátor alakítja át „nyers” váltakozó áramú villamos energiává. Az így termelt villamos energia egy elektronikus energiaátalakító egységen halad át, amely négy fő egységből áll:

• Egyenirányító 

• Inverter

• Transzformátor

• Szűrő

Ennek a rendszernek a kimenetén az energia nagy távolságra kis veszteséggel továbbítható váltakozó áramú formában jelenik meg.
Az egyenirányító egyenfeszültséggé alakítja a generátor által előállított, az energiahálózatra kapcsolás feltételeinek sem a feszültség, sem a frekvencia szempontjából meg nem felelő váltakozó feszültséget. Ez az egyenfeszültség táplálja az invertert, amely ismét váltakozó feszültséget állít elő, de ennek frekvenciája már azonos és szinkronizált az energiahálózattal, amplitúdója pedig állandó. Ez táplálja a hálózatra kapcsoló alrendszert, amely transzformátorból, áramkör-megszakítóból és egy energiamérőből áll, amely a szélturbina által termelt és az energiaszolgáltató részére értékesített energiát méri. A szélturbinák többnyire saját transzformátorral rendelkeznek, amely a középfeszültségű hálózatra csatlakoztatható, 460…690 V-os váltakozó feszültséget állít elő, nagyobb szélfarmoknál viszont érdemes külön alállomást létesíteni a középfeszültségről nagyfeszültségű rendszerre való átalakítás érdekében.

Partközeli szélfarmok

A partközeli szélfarmokra jellemző konfigurációban minden szélturbinának saját transzformátora van, amely a jellemzően alacsony kimenőfeszültséget feltranszformálja. A szélfarmok népszerűségének növekedését az a sikertörténet indította el, amely a dániai Samso szigetén telepített szélfarmhoz fűződik. Samso szigete, amelynek energiaellátását korábban a szárazföldről beszállított olaj és szén tüzelőanyag fedezte, 1997-ben megnyert egy kormányzati pályázatot egy olyan projekt támogatására, amellyel a sziget megújuló energiát használó közösséggé alakulhatott át. Jelenleg a sziget áramellátása 100%-ban egy szélfarmból származik, amely 11 szárazföldi és 10 partközeli, tengeri telepítésű szélturbinából áll. A sziget hőigényének 75%-át pedig napkollektorokból és a biomasszából nyert hőenergia fedezi. Az ismertetett adatokból érezhető, hogy a a rendszer távfelügyeletéhez használt adatokat viszonylag nagy távolságra, a termelt villamos energiával együtt, tehát erős elektromágneses zavarkörnyezetben kell továbbítani.

A szélfarmok célszerűen választott adatátvitelt igényelnek

A villamosenergia-termelő rendszer alkatrészei (csatlakozók, megszakítók, relék, ellenállások, kapcsolók) fontos szerepet játszanak a szélturbinarendszer hatásfokának meghatározásában. Sok cég dolgozik azon, hogy a szélenergiát teljesen „természetes”, külső energia bevitele nélkül lehessen előállítani – azaz még az átalakítási folyamatot végrehajtó elektronikus egységek működéséhez sem legyen szükség külső energia igénybevételére. 2010 márciusában az Avago Technologies kifejlesztette egy olyan fényvezetős átviteli rendszer elemeit (adókat, vevőket és adóvevő eszközöket), amely szélturbinás rendszerek felügyeletére és hálózati alkalmazásokra egyaránt használható. A hagyományos, fémvezetékes kábeleken történő átvitelt helyettesítő száloptikai rendszer is növeli a szélenergia előállításának hatékonyságát. Ezt az Avago Technologies így magyarázza: „A száloptikai adatátvitel védettségéhez jelentősen hozzájárul az a tény, hogy védett a teljesítményelektronikai berendezések működéséből származó, nagy „feszültségtüskék” és más, nem tervezett zavaró hatások ellen. A jó szigetelésen kívül az optikai átvitel elektromágneses zavarok elleni védettsége kiváló jelintegritást is biztosít. Éppen ezért kitűnő megoldásként kínálkozik felügyeleti rendszer adatainak továbbítására még akkor is, ha azt a nagyáramú és -feszültségű kábelekkel nagy távolságra együtt vezetik.”

Farnell
Ingyenesen hívható telefonszám: 06 80 016-413
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.farnell.com/hu,
www.element-14.com