[발송배전기술사] 풍력발전!

다음은 발송배전기술사 발전공학 문제 중 풍력발전에 대한 설명입니다.

풍력발전의 개요, 구성도, 풍력에너지, 출력계수, 주속비, 문제점, 풍차의 종류 순으로 서술해 보겠습니다.

[문제] 풍력발전에 대하여 설명하시오.(제74회 1교시, 제90회 4교시, 제114회 3교시)

[답]

1. 풍력발전의 개요

  1) 풍력을 풍차로 이용 기계에너지를 전기에너지로 변환

  2) 무공해 청정에너지로 가장 현실화된 대체에너지원이다.

 

2. 풍력발전의 구성도

 

3. 풍력발전의 풍력에너지(이론출력)

  · $P =  \frac{1}{2} m v^{2} =  \frac{1}{2} ( \rho Av) v^{2} =  \frac{1}{2} \rho A v^{3} [W]$

     · P[W] : 공기의 운동에너지            · m[kg] : 질량            · $v[m/s]$ : 평균풍속

     · $\rho (=  1.225[kg/ m^{3} ])$ : 공기밀도            · $A[ m^{2}] $ : 회전자의 단면적

 

4. 출력계수($C_{p}$)

  · $C_{p} =  \frac{실제출력(풍력)}{ \frac{1}{2}  \rho A  v^{3} }$

  ※ $C_{p}$ 의 값

항   목	이론적 최대치	사보니우스형	프로펠러형
$C_{p}$	0.593	0.15	0.45

 

5. 주속비

  1) 주속비는 풍속에 대한 풍차 날개 끝 부분의 속도의 비를 말한다.

  2) 주속비 $=  \frac{풍차날개 \,끝 \,부분의\, 속도}{풍속} $

  3) 주속비의 값

풍차의 종류	고속 풍차	중속 풍차	저속 풍차
주속비	0.35 이상	0.15~0.35	0.15 이하

 

6. 풍력발전의 문제점

  1) 바람의 안정성

     (1) 기복이 심하고 고르지 못함(국지적, 유동적)

     (2) 태풍시 순간 최대풍속이 문제가 된다.

     (3) 평지, 수용가 부근에는 설치장소가 거의 없다.

  2) 소음문제

     (1) 풍속이 7~8[m/s] 정도일 때 특히 문제

     (2) 블레이드 바람가는 소리, 증속기의 기계음

  3) 전파장애

    · TV 전파장애 등 건설시 고려

  4) 낙뢰대책

     (1) 블레이드 FRP 사용

     (2) 블레이드 금속재료시 접지

     (3) 피뢰철탑 설치

  5) 항공장애에 대한 대책

     (1) 항공장애등 설치(60[m] 높이시 항공법)

     (2) 타워나 블레이드는 적, 백 대비 모양으로 도장

  6) 환경문제

    · 생태계 영향, 하천, 호수, 지하수맥 고려

  7) 계통연계문제

     (1) 동기발전기 사용시 : 단독검출장치, 전송차단장치 설치

     (2) 유도발전기 사용시 : OFR, UFR 설치

 

7. 풍차의 종류

  1) 수평축 : 네덜란드 4암형, 미국 다익형, 프로펠러형, 셰일위형

  2) 수직축 : 바들형, 사보니우스형, 다리우스형

 

8. 풍력발전기의 종류

  1) 농형유도발전기

    · 구조간단, 운전폭이 넓다.

  2) 권선형 유도발전기

     (1) 가변속, 정주파수 운전가능

     (2) 회전자 회로를 통한 여자제어로 운전영역 확장가능

     (3) 부피가 크고, 기어가 필요하며, 튼튼한 하부구조 필요

  3) 권선형동기발전기

     (1) 가변속, 정전압 운전가능

     (2) 터빈 선택폭이 넓다.

     (3) 다극기 제작에 의한 기어없는 형태의 발전기 가능

     (4) 높은 효율과 역률

  4) 영구자석여자 동기발전기

     (1) 넓은 운전범위와 교효율

     (2) 발전기의 고출력비

     (3) 하부구조의 경량화

     (4) 유지, 보수의 간략화

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 발전공학 문제로 나올 법한 풍력발전에 대하여 알아 보았습니다.