Geração de energia eólica e solar
I. Geração de energia eólica
R: Princípio de funcionamento
O núcleo da geração de energia eólica é o processo de conversão de energia que transforma a energia eólica em energia elétrica.Solara radiação causa aquecimento desigual da superfície da Terra, levando a diferenças na distribuição da pressão atmosférica. O movimento horizontal do ar forma o vento, que contém energia cinética. Quando o vento sopra contra as pás da turbina eólica, o design especial do aerofólio das pás cria uma diferença de pressão entre as superfícies superior e inferior, gerando sustentação para impulsionar a rotação das pás e do cubo, completando assim a conversão da energia eólica em energia mecânica. Para turbinas eólicas equipadas com caixa de engrenagens, a rotação de baixa velocidade transmitida pelo eixo principal é acelerada através da caixa de engrenagens para corresponder à velocidade nominal do gerador; as turbinas eólicas de acionamento direto eliminam a caixa de engrenagens, com o eixo principal diretamente conectado ao rotor do gerador. O gerador corta as linhas do campo magnético através de um campo magnético rotativo, convertendo finalmente a energia mecânica em corrente alternada para obter a produção de energia elétrica. A eficiência de captação de energia eólica é significativamente afetada pela velocidade do vento (proporcional ao cubo da velocidade do vento) e tem um limite teórico (limite de Betz de aproximadamente 59,3%).
B. Módulos principais
- Sistema Rotor:Inclui lâminas e cubo. As lâminas são feitas de plástico reforçado com fibra de vidro ou materiais compósitos de fibra de carbono, e seu formato aerodinâmico determina diretamente a eficiência da captura de energia eólica. O cubo é responsável por conectar as pás e transmitir o torque.
- Sistema de Transmissão/Acionamento Direto: O sistema de transmissão tradicional inclui um eixo principal e uma caixa de engrenagens para conseguir adaptação à velocidade; o sistema de acionamento direto não possui caixa de câmbio, reduzindo perdas mecânicas e necessidades de manutenção.
- Gerador:Os tipos convencionais são geradores de indução duplamente alimentados e geradores síncronos de ímã permanente. O primeiro atinge uma produção estável em uma ampla faixa de velocidades do vento por meio de conversores de frequência, enquanto o último tem alta eficiência e é adequado para sistemas de acionamento direto.
- Sistema de controle:Inclui sistemas de controle principal, controle de inclinação e controle de guinada. O controle principal coordena a operação geral da unidade, o sistema de controle de inclinação ajusta o ângulo da pá para controlar a absorção de energia eólica e o sistema de controle de guinada mantém a nacela voltada para a direção do vento.
- Torre e Fundação:As torres são em sua maioria feitas de estrutura de aço ou concreto, elevando a nacela a uma altura com velocidade ideal do vento; a fundação é projetada de acordo com as condições geológicas para fornecer suporte estável contra cargas operacionais.
II. Geração de energia solar
R: Princípio de funcionamento
A geração de energia solar depende do efeito fotovoltaico de materiais semicondutores para realizar a conversão direta da luz solar emenergia elétrica.Quando a luz solar irradiapainéis solares,os fótons interagem com os elétrons no semicondutor para gerar pares elétron-buraco. Sob a ação do campo elétrico interno do painel solar, elétrons e buracos se separam e se movem para ambas as extremidades, formando corrente contínua de saída. O sistema opera nos modos fora da rede e conectado à rede: o sistema fora da rede armazena o excesso de energia elétrica através dearmazenamento de energiadispositivos para atender a demanda de energia elétrica durante períodos sem luz solar; o sistema conectado à rede está conectado à rede elétrica pública, transmitindo energia excedente à rede quando gera mais do que o necessário e retirando energia da rede quando insuficiente.
B: Módulos principais
- Painéis Solares: Componentes centrais de geração de energia compostos por múltiplas células fotovoltaicas conectadas em série/paralelo, sendo os materiais principalmente silício monocristalino, silício policristalino ou semicondutores de película fina.
- Controlador:Regula e controla a carga e descarga do circuito, evita sobrecarga e descarga excessiva de dispositivos de armazenamento de energia e protege a operação segura dos componentes do sistema.
- Inversor:Converte a corrente contínua gerada pelos painéis solares em corrente alternada adequada para eletrodomésticos, equipamentos industriais e rede elétrica.
- Dispositivo de armazenamento de energia:Baseado principalmente em baterias de armazenamento, armazena o excesso de energia elétrica para garantir a continuidade do fornecimento de energia para sistemas fora da rede e pode ser configurado sob demanda para sistemas conectados à rede.
III. Distribuição de cinturões da indústria doméstica de energia eólica
- Cinturão Rico em Energia Eólica na Região dos “Três Nortes”: Abrange o Nordeste da China (Liaoning, Jilin, Heilongjiang), Hebei, Mongólia Interior, Gansu, Qinghai, Tibete, Xinjiang e outras províncias. A densidade de energia eólica está principalmente acima de 200-300 W/m², e algumas áreas chegam a 500 W/m². As reservas exploráveis representam cerca de 79% do país. Com terreno plano e transporte conveniente, é adequado para construção de parques eólicos em grande escala. Deve-se prestar atenção ao impacto das baixas temperaturas e das tempestades de areia, bem como ao planeamento geral da rede.
- Cinturão Rico em Energia Eólica na Região Costeira Sudeste: Inclui Shandong, Jiangsu, Zhejiang, Fujian, Guangdong, Guangxi, Hainan e outras províncias. Influenciados pelo clima marinho e pelo terreno estreito, os recursos de energia eólica são estáveis, tornando-a uma área central para o desenvolvimento coordenado da energia eólica offshore e da energia eólica onshore.
- Regiões interiores características de energia eólica: Alguns lagos interiores e áreas de terreno especial (como partes de áreas montanhosas em Hubei e Hunan) têm potencial para o desenvolvimento de recursos eólicos, adequados para o layout de projetos de energia eólica distribuída.
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