ניתוח מערכת טורבינת רוח ללא חיבור לרשת

מערכת טורבינת רוח ללא חיבור לרשת היא מערכת ייצור חשמל המופעלת באופן עצמאי ללא תלות ברשת החשמל הציבורית. להלן ניתוח מפורט של מערכת שכזו.

הרכב מערכת

1. Wind turbine generator המערכת: זהו המרכיב המרכזי של המערכת, וכולל טורבינת רוח, גנרטור ומגדל. טורבינת הרוח קולטת את אנרגיית הרוח ומעבירה אותה לאנרגיה מכאנית, אשר מועברת לאחר מכן דרך ציר כדי להניע את הגנרטור לייצור אנרגיה חשמלית.

2. מכשירי אגירת אנרגיה: בשל היותה הרגעת והלא יציבה של אנרגיית הרוח, מערכות ייצור חשמל מטורבינות רוח ללא חיבור לרשת מזדקקות לאמצעי אגירה (כגון סוללות) כדי להבטיח רציפות במתן החשמל.

3. מדומני מתח (אינברטרים): מ변ים את הזרם הישר הנשמר בסוללות לזרם חילופין, אשר מועבר לאחר מכן לעומס של המשתמש דרך קווי תמסורת.

4. מערכות בקרה: כוללות בקרים לטעינת אנרגיית רוח, מרכזי זרם ישר (DC), Schränke לבקרה ומרכיבים אחרים כדי לחבר ולשלב בין החלקים השונים של המערכת ולשלוט אוטומטית בתהליך הטעינה והפריקה של אנקת הסוללות. מערכת הבקרה מעדכנת באופן רציף את מצב הפעולה של אנקת הסוללות בהתאם למהירות הרוח ולשינויים בעומס.

עקרון פעולה

מערכת טורבינת רוח ללא חיבור לרשת מפנית את אנרגיית הרוח לאנרגיה מכאנית דרך טורבינות הרוח, אשר מונעות אחר כך גנרטורים לייצור חשמל. הכוח החשמלי שנוצר מומר לזרם ישר יציב (DC), אשר מזין עומסים של זרם ישר, וכן מומר לזרם חילופין תלת-פאזי (AC) כדי לספק חשמל לעומסים של זרם חילופין. החשמל הנוסף נשמר באנקת סוללות לשימוש בתקופות ללא רוח או בשיאי צריכת החשמל.

יישומים

1. אספקת חשמל לאזורים נידחים

באזורים נידחים הרים, מרעהים ואיים הנמצאים במרחק רב מהרשת החשמלית העיקרית, שילוח קווי חשמל יקר במיוחד. מערכת טורבינת רוח ללא חיבור לרשת יכולים לספק חשמל לתושבים מקומיים, ולקיים צרכים בסיסיים כגון תאורה, חימום ושימוש במכשור.

2. יישומים מיוחדים

במקומות כמו תחנות מחקר בשדה, תחנות הגנה על הגבול ותחנות בסיס לתקשורת, יש צורך מסוים של עצמאות וריבונות במתכונת האנרגיה. מערכות טורבינת רוח ללא רשת יכולות להתאחד עם מקורות אנרגיה אחרים כגון אנרגיה סולארית, ולספק חשמל מהימן למיקומים אלו.

3. חקלאות ומגדנאות

ביצור חקלאי, מערכות טורבינת רוח ללא רשת יכולות לספק חשמל לציוד השקיה, תאורה ומערכות בקרת טמפרטורה בפליטות, ועוד שימושים. במגדנאות, מערכות חשמל ללא רשת יכולות לספק חשמל לגדרות, תאורה ומערכות משקאות לבעלי חיים, ועוד צרכים.

4. עבודה בחוץ ובנייה

לאתרי חפירה באוויר הפתוח, פלטפורמות חופיות לכריתת נפט, פעולות כרייה, וכן אתרי בנייה של כבישים ומבנים, מערכות טורבינות רוח ללא חיבור לרשת החשמל מספקות תמיכה חשמלית אמינה.