풍력의 응용 분야는 무엇인가요?

깨끗하고 재생가능한 에너지로서 풍력에너지는 세계 각국에서 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 전 세계 풍력에너지 규모는 약 2.74×109MW로 그 중 가용 풍력에너지는 2×107MW로, 이는 세계 풍력발전에 개발·활용할 수 있는 수자원 총량의 10배에 달한다. 지구. 바람은 오랫동안 사람들에 의해 사용되어 왔습니다. 주로 풍차를 통해 물을 펌핑하고 밀가루를 가는 등의 작업에 사용되었습니다. 이제 사람들은 바람을 사용하여 전기를 생산하는 방법에 관심을 갖고 있습니다.

풍력 발전의 소개

풍력은 엄청난 잠재력을 지닌 새로운 에너지원입니다. 사람들은 18세기 초에 영국과 프랑스를 휩쓸고 파괴된 격렬한 바람을 기억할 것입니다. 400개의 풍차, 800개의 가옥, 100개의 교회, 400개가 넘는 범선, 수천 명이 부상을 입었고 25만 그루의 나무가 뿌리째 뽑혔습니다. 나무를 뿌리채 뽑는 것만으로도 바람은 몇 초 안에 1천만 마력(즉, 750만 킬로와트, 1마력은 0.75킬로와트)을 생성합니다! 어떤 사람들은 지구상에서 전기를 생산하는 데 사용할 수 있는 풍력 자원이 약 현재 세계 수력발전 용량의 10배에 달하는 100억kW를 보유하고 있다. 현재, 석탄을 태워서 얻는 세계 에너지는 풍력이 1년에 제공하는 에너지의 3분의 1에 불과합니다. 따라서 국내외 정부에서는 풍력을 활용하여 전력을 생산하고 새로운 에너지원을 개발하는 데 큰 중요성을 부여하고 있습니다.

풍력을 이용해 전기를 생산하려는 시도는 이미 금세기 초부터 시작됐다. 1930년대에는 덴마크, 스웨덴, 소련, 미국 등이 항공산업의 로터 기술을 적용해 소형 풍력발전 장치 개발에 성공했다. 이런 종류의 소형 풍력 터빈은 바람이 많이 부는 섬이나 외딴 마을에서 널리 사용됩니다. 전기 생산 비용은 소형 내연 기관보다 훨씬 저렴합니다. 그러나 당시 발전용량은 대부분 5kW 미만으로 상대적으로 낮았다.

현재 해외에서는 15, 40, 45, 100, 225kW 풍력발전기를 생산한 것으로 파악된다. 1978년 1월, 미국은 뉴멕시코주 클레이턴 타운에 ​​200kW 풍력 터빈을 건설했는데, 날개 직경이 38미터에 달했고 발전량은 60가구에 전력을 공급하기에 충분했습니다. 1978년 초여름, 덴마크 유틀란트(Jutland) 서해안에서 풍력발전 장치가 가동되었는데, 그 발전량은 2,000kW에 이르렀습니다. 풍차의 높이는 57m였으며, 발전된 전력의 75%가 전력에 공급되었습니다. 그리드, 나머지는 인근 학교에 공급되었습니다.

1979년 상반기 미국은 노스캐롤라이나주 블루리지산맥에 세계에서 또 하나의 발전용 풍차를 건설했다. 이 풍차는 높이가 10층이고 풍차 강철 날개의 직경은 60미터입니다. 날개는 탑 모양의 건물에 설치되어 풍차가 자유롭게 회전할 수 있으며 풍속이 시속 38km, 발전용량도 최대 2000kW에 달한다. 이 언덕이 많은 지역의 평균 풍속은 시속 29km에 불과하기 때문에 풍차는 전혀 움직일 수 없습니다. 일년 중 절반만 운영하더라도 노스캐롤라이나 7개 카운티의 전력 수요의 1~2%를 충족할 수 있을 것으로 추산됩니다.

풍력을 이용하여 전기를 생산하는 방법은?

바람의 운동에너지를 기계에너지로 변환하고, 그 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 것이 풍력발전입니다. . 풍력발전에 필요한 장비를 풍력터빈이라고 합니다. 이러한 종류의 풍력 터빈은 크게 세 부분으로 나눌 수 있습니다: 풍차(꼬리 방향타 포함), 발전기 및 철탑. (대규모 풍력발전소는 기본적으로 꼬리 방향타가 없고, 일반적으로 소규모(가정용 풍력발전소 포함)에만 꼬리 방향타가 있습니다.)

풍차는 바람의 운동에너지를 변환하는 중요한 부품입니다. 두 개 이상의 프로펠러 모양의 임펠러로 구성됩니다. 바람이 블레이드 쪽으로 불면 블레이드에 공기역학적 힘이 발생하여 윈드휠이 회전하게 됩니다. 블레이드 소재는 고강도와 경량화가 요구되며, 현재는 유리섬유나 기타 복합재료(탄소섬유 등)를 주로 사용하고 있다. (기존 프로펠러형 블레이드와 동일한 기능을 갖는 수직형 윈드휠, S자형 회전 블레이드 등도 일부 존재합니다.)

풍차의 속도가 상대적으로 느리고, 풍력의 크기와 방향이 자주 바뀌고 이로 인해 속도가 불안정해지기 때문에 발전기를 구동하기 전에 속도를 발전기의 정격 속도까지 높이기 위한 기어박스를 부착하고 속도 조절 장치를 추가해야 합니다. 속도를 안정적으로 유지하고 발전기에 연결합니다. 최대 출력을 얻기 위해 윈드 ​​로터를 항상 풍향과 정렬되도록 유지하려면 윈드 로터 뒤에 풍향계와 유사한 꼬리 방향타를 설치해야 합니다.

철탑은 풍차와 방향타, 발전기를 지지하는 구조물이다. 일반적으로 더 크고 균일한 풍력을 얻고 충분한 강도를 갖기 위해 상대적으로 높게 건설됩니다. 타워의 높이는 풍속과 풍차의 직경에 대한 지상 장애물의 영향에 따라 달라지며 일반적으로 6-20미터 범위입니다.

발전기의 기능은 풍차에서 얻은 일정한 회전 속도를 속도 증가를 통해 발전 메커니즘에 전달하여 균일한 작동을 함으로써 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것입니다.

얼마나 많은 풍력을 사용하여 전기를 생산할 수 있나요?

일반적으로 레벨 3 풍력은 활용 가치가 있습니다. 그러나 경제적이고 합리적인 관점에서 보면 초당 4m 이상의 풍속이 발전에 적합합니다. 측정에 따르면, 55킬로와트 풍력 터빈은 풍속이 초당 9.5미터일 때 출력 전력이 55킬로와트이고, 풍속이 초당 8미터일 때 출력은 38킬로와트입니다. 초당 16킬로와트에 불과하며 풍속이 초당 5미터일 때는 9.5킬로와트에 불과합니다. 풍력이 강할수록 경제적 이익이 더 크다는 것을 알 수 있습니다.

국내에는 이미 성공적인 중소형 풍력발전소가 많이 운영되고 있다.

우리 나라는 풍력 자원이 매우 풍부합니다. 대부분의 지역에서 평균 풍속은 초당 3미터가 넘습니다. 특히 북동부, 북서부, 남서부 고원 및 해안 섬에서는 평균 풍속이 균등합니다. 어떤 곳에서는 일년 중 1/3 이상이 바람이 불고 있습니다. 이들 지역에서는 풍력 발전의 발전이 매우 유망하다.

풍력발전의 원리

풍력발전의 원리는 풍력의 힘을 이용하여 풍차의 날개를 구동시켜 회전시킨 후 증속기를 통해 회전속도를 높이는 것이다. 발전기가 전기를 생산하도록 유도합니다. 현재의 풍차 기술에 따르면 초당 약 3m(미풍 수준)의 풍속으로 발전이 시작될 수 있다. 풍력발전은 연료 문제도 없고 방사선이나 대기오염도 발생하지 않기 때문에 전 세계적으로 열풍을 일으키고 있다.

풍력발전은 핀란드, 덴마크 등 국가에서 큰 인기를 끌고 있으며, 우리나라도 서부지역에서도 활발하게 추진하고 있다. 소형 풍력 발전 시스템은 매우 효율적이지만 단지 하나의 발전기 헤드로 구성되는 것이 아니라 풍력 터빈 + 충전기 + 디지털 인버터라는 특정 기술 내용을 갖춘 소형 시스템으로 구성됩니다. 풍력 터빈은 노즈, 로터, 테일 및 블레이드로 구성됩니다. 각 부분이 중요하며 각 부분의 기능은 다음과 같습니다. 블레이드는 바람의 힘을 받아 코를 통해 전기 에너지로 변환하는 데 사용됩니다. 회전은 코가 유연하게 회전하도록 허용합니다. 꼬리는 방향을 조정하는 기능을 가지고 있습니다. 코의 회전자는 영구 자석이고 고정자 권선은 자력선을 절단하여 전기 에너지를 생성합니다.

풍량이 불안정하기 때문에 풍력 터빈은 13~25V의 교류 전류를 출력하는데, 이는 충전기로 정류되어야 하며, 배터리가 충전되므로 풍력 터빈에서 생성된 전기 에너지는 화학 에너지로 변환됩니다. 그런 다음 보호 회로가 있는 인버터 전원 공급 장치를 사용하여 배터리의 화학 에너지를 AC 220V 주 전원으로 변환하여 안정적인 사용을 보장합니다.

보통 사람들은 풍력발전의 힘은 전적으로 풍력발전기의 힘에 의해 결정된다고 생각하며, 늘 더 큰 풍력발전기를 사고 싶어하는데 이는 사실이 아니다. 현재 풍력 터빈은 배터리만 충전하고 배터리는 전기 에너지를 저장합니다. 사람들이 궁극적으로 사용하는 전력량은 배터리 크기와 더 밀접한 관련이 있습니다. 동력의 크기는 기계 헤드 동력의 크기뿐만 아니라 주로 공기량의 크기에 따라 달라집니다. 본토에서는 대형 풍력 터빈보다 소형 풍력 터빈이 더 적합합니다. 작은 바람으로 인해 전기를 생산하기가 더 쉽기 때문에 지속적인 작은 바람이 일시적인 강풍보다 더 큰 에너지를 제공할 수 있습니다. 바람이 없을 때에도 사람들은 바람이 가져온 전기를 정상적으로 사용할 수 있습니다. 즉, 200W 풍력 터빈을 대형 배터리와 인버터와 함께 사용하여 500W 또는 심지어 1000W 또는 그 이상의 전력 출력을 얻을 수도 있습니다. .

풍력 터빈을 사용한다는 것은 풍력 에너지를 우리 가족이 사용하는 표준 주 전력으로 지속적으로 전환한다는 것을 의미합니다. 한 가족이 1년 동안 소비하는 배터리 비용은 20위안밖에 되지 않습니다. 오늘날의 풍력 터빈의 성능은 몇 년 전과 비교하여 크게 향상되었습니다. 과거에는 풍력 터빈을 15W 전구에 연결하여 직접 사용하여 손상을 일으키는 경우가 많았습니다. 밝을 때와 어두울 때의 전구. 오늘날 기술 진보와 첨단 충전기 및 인버터의 사용으로 인해 풍력 발전은 특정 기술 내용을 갖춘 소규모 시스템이 되었으며 특정 조건에서 일반 상용 전력을 대체할 수 있습니다. 산악 지역에서는 이 시스템을 사용하여 비용이 전혀 들지 않는 연중 가로등을 만들 수 있고, 고속도로에서는 야간 도로 표지판으로 사용할 수 있으며, 산악 지역의 어린이는 밤에 형광등 아래에서 공부할 수도 있습니다. -도시에 건물을 세우면 경제적일 뿐만 아니라 진정한 친환경 에너지입니다. 가정용 풍력발전기는 정전을 예방할 뿐만 아니라 삶에 흥미를 더해줍니다. 관광 명소, 국경 방어 시설, 학교, 군부대, 심지어 낙후된 산악 지역에서도 풍력 터빈을 구매하는 사람들이 인기를 끌고 있습니다. 라디오 애호가들은 자신의 기술을 사용하여 풍력 발전 측면에서 산악 지역 사람들에게 서비스를 제공할 수 있으며, 사람들이 도시와 동기화되어 TV를 시청하고 전기를 조명할 수 있게 하며 노동을 통해 부자가 될 수도 있습니다.

우리 나라의 풍력 에너지 자원

1. 개요

우리 나라는 활용 가능한 풍력 에너지 자원이 약 10억 kW에 달합니다. 육상 풍력에너지 매장량은 약 10억 kW(육상 10m 높이 기준으로 계산)이며, 해상에서 개발 및 활용 가능한 풍력 에너지 매장량은 약 7억 5천만 kW이다. 총 10억kW. 2003년 말까지 국가의 설치된 전력 용량은 약 5억 6,700만kW였습니다.

바람은 무공해 에너지원 중 하나입니다. 그리고 그것은 무궁무진합니다. 물, 연료가 부족하고 교통이 불편한 해안 섬, 초원 목축 지역, 산악 지역 및 고원 지역에서는 풍력을 사용하여 현지 조건에 따라 전기를 생산하는 것이 매우 적합하고 큰 잠재력을 가지고 있습니다.

풍력산업 분야에서 우리나라의 독자적인 지적재산권 제품 소개:

1990년대 우리나라의 독자적인 전력 공급 시스템은 주로 수평축 풍력 터빈과 태양광 발전 시스템을 사용하여 전력을 공급했습니다. 주로 통신기지, 국경초소, 도서부대 등 특수한 경우에 사용되는 전력이다.

일정 신청 기간이 지나자 많은 문제점이 발견되었습니다. 예를 들어, 태풍으로 인해 장비가 심하게 손상되었으며, 소음이 커서 나머지 인원에게 영향을 미치고, 통신 장비에 대한 간섭으로 인해 일부 장비가 정상적으로 작동하지 않는 경우가 있었습니다. 이러한 문제의 발생은 군대의 정상적인 의사소통에 영향을 미쳤습니다.

2001년에는 이러한 문제를 해결하기 위해 관련 부서가 소집되어 군용 통신 제품 지원 제조업체인 Shanghai Mosi Electronic Equipment Co., Ltd.도 초청되었습니다.

회의 후, 일정 기간의 조사와 연구 끝에 MUCE는 과학 연구라는 중요한 임무를 맡을 것을 제안했습니다. 군 지도자들은 합의하고 가능한 한 빨리 기술 솔루션과 프로토타입을 마련해야 한다는 지시를 내렸습니다.

Xijun Electric, Xi'an Jiaotong University, Shanghai Fudan University, Shanghai Tongji University 및 기타 대학의 전문가 그룹의 협력을 통해 Shanghai Mosi Electronic Equipment Co., Ltd.는 세계 최고의 최초의 새로운(H형) 수직축 풍력 터빈이 성공적으로 설치 및 테스트되었으며 기본 데이터와 실제 경험을 얻었습니다. (이것은 세계 최초의 새로운 수직축 풍력 터빈의 탄생일이기도 합니다.) 이듬해 MUCE는 제품에 대한 수많은 개선과 테스트를 수행했으며 2002년 말에 제품은 다양한 테스트를 통과했으며 모든 설계 요구 사항을 충족했습니다.

MUCE는 2002년 말부터 현재까지 육군에 60세트 이상의 수직축 풍력발전기와 풍력-태양광 하이브리드 시스템을 설치해 국방 안정에 불멸의 공헌을 하고 있습니다!

Shenzhen Chengyuan Company가 생산하는 풍력-태양광 하이브리드 가로등 전원 공급 시스템은 태양광과 풍력 에너지를 종합적으로 활용하는 신흥 도로 조명 시스템입니다. 별도의 태양광 또는 풍력에너지 난방시스템은 시간적, 지리적 제약으로 인해 태양광 및 풍력에너지 자원을 24시간 활용하기 어렵습니다. 태양에너지와 풍력에너지는 시간적, 지리학적으로 상호보완성이 크다. 낮에 빛이 강할 때는 바람이 약하고, 밤에 빛이 약할 때는 표면 온도의 변화가 크기 때문에 바람의 에너지가 강화된다. 시간에 따른 태양 에너지와 풍력 에너지의 상보성은 바람과 빛입니다. 보완적인 가로등 전원 공급 시스템이 자원 활용에 가장 적합합니다. 이 시스템은 에너지 절약형, 환경친화적, 재생 가능하고 무진장적이며 미래에 다른 도로 조명 시스템의 주류 대안이 될 것이 확실합니다. 시스템이 작동할 때 태양열 집열기는 태양 복사 에너지를 수집하여 (낮 동안) 전기를 생성하고, 이는 저장 및 배전을 위해 전용 라인을 통해 전력 제어 시스템으로 전송됩니다. 풍력 터빈은 24시간 내내 풍력 에너지를 사용하고, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환한 후 컨트롤러를 통해 정류하여 배터리 팩을 충전합니다.

새로운 풍력 에너지 변환 방법 - 유출 이륜 효과

유출 이륜 효과 또는 이륜 효과는 새로운 풍력 에너지 변환 방법입니다.

먼저 이중바퀴 구조로 수평축류팬에 비해 기존의 수직축팬과 마찬가지로 블레이드가 장축을 따라 배열되어 있으며, 단일휠 수직축 윈드휠은 바람의 추력에 의해 회전하여 작동하는데, 샤프트 양쪽의 블레이드가 동시에 바람의 힘을 받기 때문에 토크가 반대가 되어 서로 상쇄됩니다. 출력 토크가 크지 않습니다. 2개의 바퀴 구조로 설계되고 서로 가깝게 설치되어 동기식으로 작동하며 블레이드의 유체 역학적 형상에 대한 수직축 토크 출력의 원래 의존성은 두 바퀴 사이의 회전에 의해 생성되는 와류 힘의 활용으로 변경됩니다. 두 바퀴는 서로 힘을 빌려 서로 밀고, 두 바퀴 사이에 불어오는 역풍은 서로를 막아서 차례로 두 바퀴의 바깥쪽으로 분산시킨다. 중첩된 바람의 흐름을 얻을 수 있어 두 바퀴의 외부 가장자리 선형 속도가 높아질 수 있으며, 두 바퀴 구조의 상호 보조는 바람의 특성을 적극적으로 활용하여 "두 바퀴"를 생성합니다. 바퀴 효과".

임펠러 회전 및 재설정 저항을 줄이기 위해 외부 차폐 방식, 이동식 피치 변경 및 기타 수동 설계를 사용하는 일부 단일 바퀴 구조 팬과 비교하여 풍력을 적극적으로 활용하는 특성을 반영합니다. 따라서 본 발명은 실용적인 효과를 가지며 풍력 ​​이용의 연구 개발을 촉진할 뿐만 아니라 새로운 유체 역학적 의의를 갖습니다. 풍력에너지 발전의 새로운 장을 여는 기초발명품인 이 2륜 선풍기는 디자인이 간단하고, 제조 및 가공이 용이하며, 회전수가 적고, 무게중심이 낮으며, 안전성이 우수합니다. , 낮은 운영 비용 및 낮은 유지 관리. 사용하기 쉽고 소음 공해가 없는 등 분명한 특성을 가지고 있으며 중국의 에너지 절약 및 배출 감소 요구를 충족시키기 위해 널리 보급되고 홍보될 수 있으며 시장 전망이 좋습니다.

풍력 에너지 시장 개요

청정 및 재생 에너지로서 풍력 에너지는 전 세계 국가로부터 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 전 세계 풍력에너지 규모는 약 2.74×109MW로 그 중 가용 풍력에너지는 2×107MW로 지구상에서 개발·이용 가능한 수자원 총량의 10배에 달한다. 중국은 대규모 풍력 에너지 매장량을 보유하고 있으며 육상 풍력 에너지 매장량만 해도 약 2억 5300만 킬로와트에 달합니다.

세계 경제가 발전하면서 풍력에너지 시장도 급속도로 발전했다. 전 세계 풍력 발전 용량은 2004년 이후 두 배로 늘어났으며, 전 세계에 설치된 풍력 발전 용량은 2006년에서 2007년 사이에 27% 증가했습니다. 2007년에는 90,000메가와트였으며, 2010년에는 이 수치가 160,000메가와트가 될 것입니다. 향후 20~25년 동안 세계 풍력 에너지 시장은 매년 25%씩 성장할 것으로 예상됩니다. 기술의 발전과 환경 보호로 풍력 발전은 상업적으로 석탄 화력 발전과 경쟁할 수 있게 될 것입니다.

'10차 5개년 계획' 기간 동안 중국의 계통연계 풍력발전은 급속히 발전했다. 2006년 중국의 누적 풍력 발전 설비 용량은 260만 킬로와트에 달해 유럽, 미국, 인도에 이어 풍력 발전 발전의 주요 시장 중 하나가 되었습니다. 2007년 우리나라 풍력산업 규모는 폭발적인 성장을 이어갔으며, 2007년말 기준으로 우리나라의 누적 설치용량은 약 600만kW에 이르렀다. 2008년 8월 중국의 총 풍력 발전 설비 용량은 700만kW에 달해 중국 전체 발전 설비 용량의 1%를 차지해 세계 5위를 차지했다. 이는 중국이 재생 에너지 주요 국가 대열에 진입했음을 의미한다.

2008년부터 국내 풍력 건설 붐이 최고조에 달했다. 2008년말까지 풍력발전 규모는 1000만kW에 달하고, 2010년에는 누적 설치용량이 2000만kW에 달할 전망이다.

중국 풍력 등 신에너지 발전 산업의 발전 전망은 매우 광활하며, 앞으로도 장기간 빠른 발전을 유지할 것으로 예상된다. 동시에 수익성도 꾸준히 높아질 것으로 예상된다. 기술이 점차 성숙해지면서. 이 산업의 전체 이익은 2009년에도 고속 성장을 유지할 것으로 보인다. 2009년 고속 성장 이후 2010년과 2011년에는 성장률이 소폭 하락할 것으로 예상되나 성장률 역시 60% 이상에 달할 것으로 예상된다.

현재 풍력발전 발전단계에서는 가격대비 성능이 석탄발전, 수력발전과 경쟁우위를 형성하고 있다. 풍력발전의 장점은 용량이 두 배로 늘어날 때마다 비용이 15% 감소한다는 점이다. 최근 몇 년간 세계 풍력발전의 성장률은 30% 이상을 유지하고 있다. 중국 풍력발전 설비용량의 현지화와 발전규모 확대로 풍력발전단가는 더욱 낮아질 것으로 예상된다. 따라서 풍력 발전은 점점 더 많은 투자자들이 금을 추구하는 곳이 되기 시작했습니다.

풍력 발전의 전망

중국의 신에너지 전략은 풍력 발전을 적극적으로 발전시키는 데 초점을 맞추기 시작했습니다. 국가 계획에 따르면 향후 15년 내에 국가에 설치된 풍력 발전 용량은 2천만~3천만 킬로와트에 도달할 것입니다. 설치용량 kWh당 7,000위안의 장비 투자를 기준으로 하면, 미래 풍력 장비 시장은 1,400억~2,100억 위안에 이를 것으로 예상된다.