Indirekte nettilslutning af vindmøller
rotor, gearkasse, generator
variabel frekvens vekselstrøm
Jævnstrøm
Firkanbølget vekselstrøm
Fast frekvens vekselstrøm
Forklarende tekst
Vekselstrømproduktion ved variabel frekvens
De fleste vindmøller kører med næsten helt konstant omdrejningshastighed og med direkte nettilslutning. Med indirekte nettilslutning kører vindmøllen i sit eget separate vekselstrømsnet, som det er vist på figuren ovenfor. Dette elnet styres elektronisk ved hjælp af en vekselretter (inverter), så vekselstrømfrekvensen i vindmøllens generators stator kan varierers. På den måde producerer vindmøllen vekselstrøm med præcis den frekvens, som gælder for statoren.
Generatoren kan være enten en synkron - eller en asynkrongenerator, og vindmøllen kan have en gearkasse, som vist ovenfor, eller køre gearløst, hvis generatoren har mange poler, som vi skal se på næste side.
Ensretning til jævnstrøm
Vekselstrøm med variabel frekvens kan ikke håndteres i det offentlige elnet. Vi må derfor begynde med at ensrette strømmen, dvs. omdanne elektriciteten til jævnstrøm. Omformningen fra vekselstrøm med variabel frekvens til jævnstrøm sker ved hjælp af thyristorer eller effekttransistorer.
Omformning til vekselstrøm med fast frekvens
Vi kan nu omdanne den (fluktuerende) jævnstrøm til vekselstrøm (via en inverter) med præcis den samme frekvens som elnettets. Omformningen til jævnstrøm kan også ske med enten thyristorer eller transistorer.
Thyristorer og effekttransistorer er store halvlederkontakter, som kan slå strømmen fra og til, men som virker uden mekaniske dele. Den type vekselstrøm, man får ud af en inverter, ser ikke køn ud ved første øjekast - og ligner slet ikke den glatte sinuskurve, som vi så på siden om vekselstrøm. I stedet får vi en række pludselige spring i spænding og strømstyrke, som vi kan se på figuren ovenfor.
Filtrering af vekselstrømmen
De aflange rektangulære bølger kan dog glattes ud ved at bruge de rigtige spoler og kondensatorer i en såkaldt vekselstrømsfiltermekanisme. Spændingens hakkede udseende forsvinder dog ikke helt, som det vil blive forklaret nedenfor.
Fordele ved indirekte nettilslutning: Variabel hastighed
Fordelen ved indirekte nettilslutning er, at det er muligt at bruge variabel omløbshastighed.
Det er specielt en fordel, at vindstød får rotoren til at dreje hurtigere, hvorved noget af overskudsenergien lagres i bevægelsesenergi, indtil vindstødet er ovre. Dette kræver selvfølgelig et intelligent styresystem, da vi er nødt til at skelne mellem vindstød og konstant høje vindhastigheder. Med denne teknologi er det muligt at reducere spidsmomentet (mindsker slid på gearkasse og generator), og vi kan også begrænse udmattelseslasterne på tårn og vinger.
Den anden fordel er, at man med effektelektronikken kan regulere den reaktive effekt (dvs. faseforskydningen af strømmen i forhold til spændingen i vekselstrømsnettet) og dermed forbedre strømkvaliteten i elnettet. Det er specielt nyttigt, hvis vindmøllen er tilsluttet et svagt elnet.
Teoretisk set kan variabel omløbshastighed give en lille fordel i forbindelse med den årlige strømproduktion, da det er muligt at køre møllen med den optimale omdrejningshastighed alt efter den aktuelle vindhastighed. Fra et økonomisk synspunkt er denne fordel dog så lille, at den knapt er værd at nævne.
Ulemper ved indirekte nettilslutning
Den grundlæggende ulempe ved at bruge indirekte nettilslutning er prisen. Som vi lige har lært, skal vindmøllen udstyres med en ensretter og to invertere, en til at kontrollere statorstrømmen og en til at generere outputstrømmen. I øjeblikket ser det ud som om, at prisen på effektelektronik overstiger fordelene ved at kunne bygge lettere tårne. Dette forhold kan ændre sig i takt med, at prisen på effektelektronik falder. Ser man på driftstatistik fra vindmøller, der bruger effektelektronik (offentliggøres af det tyske ISET Institut), er der noget, der tyder på, at rådighedsfaktoren for disse maskiner er mindre end for konventionelle maskiner pga. fejl i effektelektronikken.
Andre ulemper er energitabet i vekselstrøm - jævnstrøm - vekselstrøm - omformningen og det faktum, at effektelektronik kan forårsage harmoniske forvrængninger af vekselstrømmen i elnettet og dermed reducere strømkvaliteten. Problemet med harmonisk forvridning opstår, fordi filterprocessen ikke er perfekt og kan efterlade nogle "overtoner" (multipla af netfrekvensen) i strømoutputtet.
© Copyright 1997-2003 Vindmølleindustrien
Opdateret 1. juni 2003
http://www.windpower.org/da/tour/wtrb/indirect.htm
Vent venligst...