풍력발전기 설계 이론적 배경

[윈드로즈]

풍력 발전기에 관심이 많으나 접근이 어려운 분들을 위해 이론적 배경을 간략히 요약하여 설명 드리 겠습니다.

1. 풍력 발전기 설계를 위한 준비

 1) 사용 목적을 명확히 해야 한다 예) 가로등 전원, 비상용 전원, 홍보용 전원 등등 (소규모 전원인지 가정용전원인지 등등)

    응용부분으로 발전기만 적용하는 것인지 예) 운동기구 발전기 등

 2) 사용목적의 풍 자원 조사가 필요함

    예) 에너지 관리공단 풍자원 조사 활용,(각 나라의 풍자원 조사 등) : 평균 풍속

         태풍, 강풍 돌풍 순간풍속 (안전 장치)

 3) 레일리 분포나 와이블 분포도 등을 적용하여 용도 목적에 따라 최적의 전력 생산량을 추정한다.

    ( 일종의 확률 분포, 예) 평균 풍속이 4.5m/s 의 지역이라면 아래의 그래프와 같다)

   기상청 평균 풍속이 4.5 m/s 라는 의미는 10동안 0m/s~약 13 m/s의 바람이 석여서 분다고 보면됨

   이때 각 풍속단위별로 에너지 함량을 계산함 즉 특정지역이 4.5m/s이면 최적으로 얼마만큼의 에너지 변환이 가능한지 계산

 4) 총에너지 량 계산 (1일 ) 그림 2 (베츠의 법칙 약 59.4%)

 5)  그림2의 바람에너지 총량에서 얼마 많큼의 에너지를 유용한 에너지로 변환 가능한지 계산( 통상 20%)-- 그림 3

 6) 바람과 위드터빈 RPM의 상관 관계 분석

 7) TSR 설정 및 power 설정

 8) 풍력 발전기와 바람의 최적점 설정 그래프 장성

 9) rpm과 바람의 접선 설정( 평균풍속을 몇 m/s에서 발전기와 브레이드를 최적화 할 것인 정함)

 10) 발전기와 바람 ,브레이드 사양 확정

  이부분까지 이론적으로 정리 되어야 함

 11) 브레이드 코드 설계 및  설정 ( 사양 결정)--- 전체 길이, 시위 길이, 저풍속 고풍속 중풍속 소음 회전 속도 등등

 12) 발전기 사양 설정 : 극수 코일 경  코일 폴수 에어켑 토크 rpm 등

 13) 브레이드 제작 : 코드->폼->시제품제작

     rpm tsr 등등을 고려하여 선정  예) 평균 풍속 4.5 m/s라면 코드는 저풍속용임 ( 그림 참조)

 14) 발전기 제작 : 12v 용 24v용, 48v 용 등 : rpm등을 올려도 용도의 한계를 넘지 않게 설계 하는 것이 중요

     예) 가정 300 rpm에서 12v 용 이라면 부하에 따른 변동은 max에서 15v(1v 범위에서 변동)를 넘으면 않됨, 24v 는 약 28v

    발전기가 브레이드와 일치하게 제작하는 것이 중요 : 임으대로 설정하면 발전기는 회전하지 않음

   예) 세탁기 모터로 발전기를 만들면 회전하지 않는 현상이 발생함

 15) 브레이드 사양과 발전기 사양 최적화 실험 후 spec 결정

 16) 배터리 선정 : 무보수 배터리/장수명 배터리/리듐/인산철/납/폴리머 등등, 부하선정 : led등, 무선랜전원,광고전원 등등

 17) 1516 에의해 컨트롤러 설정/설계/

 18) 구조해석에의해 기초 및 기둥설계--설치 검증

참조 : 아래 그래프는 이러한 과정을 설명한 부분이므로 이를 무시하고 제품을 만들면 많은 비용과 실폐가 있을 것으로 판단됨

       이 밖에도 법규, 소음, 민원등 많은 부분에 대한 검토가 있어야 할 것임.

    시간이 되는 데로 자료를 업데이트 예정임니다.

[덜렁아]

전문 용어라서 이해가 안되네요. 많이 공부해야 할거같네요.감사 합니다.

[윈드로즈]

저도 처음에 아무것도 모르고 시작했습니다. 서두르지 않고 열심히 공부하면서 하나하나 진행 중입니다

[녹색자동차]

유익한 기술정보 감사 드립니다

[ㄹ크로바]

세탁기 모터로 발전기많들면 회전하지 않는다고 하셨는데 왜그런가요. 영 초보라서요

[윈드로즈]

세탁기 모터로 제작해 보셨는지요, 풍력 발전기 브레이드 터빈 rpm 보다 세탁기 모터 토크가 더 크기 때문입니다,위의 generator 특성과 윈드터빈 특성 비교 그래프를 보시면 이해가 될 것 같습니다 즉 발전기를 만들었다고 해도 브레이드 prm tsr 솔리디티 등등의 특성이 세탁기 모터와 일치 하지 않으면 회전이 힘들다는 의미 입니다. 그리고 발전기의 K 팩터와 밀접한 관련이 있습니다

[prince]

너무 고수들의 글이라, 저만치 멀어져 가는 무지개 처럼 따라잡기가 여간 힘든게 아닐까 생각되네요.

[j-ja5614]

열심히 공부하겠습니다 ,,...감사합니다

[황준호]

과풍속시(25m/s이상) 제어는 어떤 식으로 하고 있는지 알고 싶습니다. 수직축(3kw)짜리 만들어서 1m/s~15m/s 까지(무부하) 돌리다가 쇼트 방식으로 터빈을 정지 시켜 보았는데 15m/s 풍속에서 날개가 산산 조각이 나더군요. (물론 과풍속 제어는 yawing장치를 써서 blade 피치각을 조절하여 양력을 줄이는 방식을 이용 하였습니다.) 이 실험을 통해서 제어의 중요함을 다시 한번 느꼈구요. 풍력 발전기 시스템 제어 전문가가 있으면 더 많은 연구를 할 수 있을듯 합니다.

[윈드로즈]

ABS 브레이크 장치를 써보세요

[순수]

아직 모르는 것이 많이 있습니다.
공부 더 해야겠어요..
고맙습니다.

[앙놀아]

봐도 뭐가 먼지 통... 자주 와 봐야 겠네요 --

[sangam]

감사합니다... 자주 방문하겠습니다.

[치술령]

자료 잘 보았습니다.
세탁기 모터를 이용한 발전기 자작 중인데, 실패요인을 줄이는데 자료를 활용하겠습니다.
고맙습니다.

[왕게]

좋은 자료 감사합니다. ^^!

[기 사]

좋은자료 감사합니다.