Wikov Wind – větrné elektrárny nové generace

Společnost Wikov Wind, jež patří do české strojírenské skupiny Wikov Industry, zajišťuje kompletní dodávky větrných elektráren, jejich výstavbu a servis. Zabývá se rovněž finální montáží stěžejních částí větrných elektráren – gondol a celého pohonu, včetně jejich odzkoušení. Větrné elektrárny značky Wikov využívají cca 70 % komponent českých výrobců: veškeré výkovky a odlitky, převodovku, generátor, kabely, podpůrný stožár aj. Vývoj větrných elektráren, vývoj a výroba stěžejních částí (především převodovek) je zajištěna v rámci aktivit skupiny Wikov Industry. Přidaná hodnota drtivé většiny všech procesů spojených s výrobou tak vzniká v České republice. Vzhledem k boomu celého oboru větrné energetiky jde o další významný exportní potenciál tuzemského průmyslu, týkající se vývozu jak kompletních elektráren, tak jejich nejdůležitějších součástí – převodovek. Tedy výrobků s vysokou mírou přidané hodnoty. NEJPOKROKOVĚJŠÍ KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Větrná elektrárna vyráběná českou společností Wikov Wind uplatňuje nejpokrokovější konstrukční řešení a představuje nový standard ve výrobě elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Princip regulace větrné elektrárny pomocí převodovky SPG s proměnlivým převodovým poměrem a synchronním generátorem s konstantními otáčkami byl poprvé úspěšně ověřen na experimentální větrné elektrárně s instalovaným výkonem 3 MW již v roce 1987 na Orkneyských ostrovech. Převodovku pro tento projekt zkonstruoval a dodal ORBITAL2 (dnes součást Wikov Industry). Tato unikátní koncepce od té doby prošla významným technickým vývojem a ve srovnání s konkurenčními výrobky je vysoce spolehlivá. Větrná elektrárna W2000 SPG společnosti Wikov Wind o výkonu 2 MW představuje novou generaci vysoce účinných a nákladově efektivních zařízení. Připojení do přenosové sítě je navíc snadné a bezpečné. Kinetická energie větru je maximálně efektivně využívána pro výrobu elektrické energie. Systém proměnlivého převodového poměru (SPG) umožňuje plynule měnit převodový poměr podle síly větru a rychlosti otáček rotoru větrné elektrárny. Vyšší převodový poměr zajišťuje výrobu elektrické energie již při nízkých rychlostech větru. Naopak: automatickým zmenšováním převodového poměru můžeme využít i vyšší rychlosti vanoucího větru, a to všechno při současné ochraně převodovky a generátoru proti nadměrnému krouticímu momentu. SPG je mechanický systém, který využívá hydraulické komponenty a plně nahrazuje velmi nákladná silově elektronická zařízení. PŘEVODOVKY SPG A INDIVIDUÁLNÍ REGULACE NATÁČENÍ LISTŮ ROTORU (IPC) Pohonné soustrojí W2000 SPG využívá nejpokrokovější technologii na trhu větrných elektráren. Vlastní technologie tvoří systém individuální regulace natáčení listů rotoru (Individual Pitch Control – IPC) v kombinaci s převodovkou s integrovaným systémem proměnlivého převodového poměru (Super Position Gear – SPG). Využité řešení poskytuje úplnou kontrolu nad přenosem energie získávané z vysoce volatilního (proměnlivého) prostředí větru a umožňuje výrobu elektrické energie pomocí standardního synchronního generátoru s konstantními otáčkami. Individuální regulace natáčení listů rotoru (IPC) zajišťuje dynamické nastavení optimálního úhlu jednotlivých listů pro maximální účinnost získávání energie větru. IPC je propojena unikátní převodovkou s integrovaným systémem proměnlivého převodového poměru (SPG), která přenáší energii získanou z větru na standardní synchronní generátor pracující při konstantních otáčkách. Regulace proměnlivého převodového poměru umožňuje provozovat větrnou elektrárnu při otáčkách rotoru určovaných rychlostí větru a zároveň udržovat konstantní výstupní otáčky pro pohon generátoru. Regulace proměnlivého převodového poměru SPG je zajištěna speciálním vysoce senzitivním hydraulickým regulačním systémem, který zajišťuje synchronní otáčky generátoru pomocí kontroly přenášeného krouticího momentu pohonným soustrojím. VÝKYVY VĚTRU POD KONTROLOU Převodovka SPG vyvinutá společností ORBITAL2 je s rotorem větrné elektrárny přímo spojena vstupní hřídelí a sestává ze dvou planetových převodových stupňů, následovaných zrychlujícím paralelním převodem a výstupem skrze planetový diferenciál na generátor. Rotor WE 2000 je spojen pomocí dvou planetových a jednoho paralelního převodového stupně se vstupním unášečem diferenciálu, zatímco generátor je spojen s výstupním korunovým kolem diferenciálu. Centrální pastorek je připojen k první hydraulické akční a reakční jednotce s fixním zdvihem. První hydraulická jednotka je následně spojena s druhou hydraulickou jednotkou s proměnlivým zdvihem a konstantními otáčkami, která je poháněna hřídelí generátoru. Diferenciální planetová převodovka SPG umožňuje plynulou změnou převodového poměru udržovat konstantní otáčky synchronního generátoru v celém rozsahu pracovních otáček rotoru větrné elektrárny. Regulace tohoto systému je zajištěna jednoduše nastavitelným zdvihem druhé hydraulické jednotky poháněné hřídelí generátoru. Vstupní veličinou pro ovládání zdvihu je tlak hydraulické kapaliny, který je přímo úměrný krouticímu momentu přenášenému od rotoru větrné elektrárny. V případě, že poryvy větru způsobí nárůst přenášeného krouticího momentu ve vztahu k daným otáčkám, potom automaticky dojde ke snížení převodového poměru, a tím je umožněno rychlejší otáčení rotoru elektrárny v závislosti na síle a rychlosti větru. To umožňuje pohlcovat náhlé výkyvy větrné energie akcelerací rotoru na vyšší otáčky a zároveň tak dochází k ochraně celého pohonného soustrojí před destruktivními výkyvy přenášeného krouticího momentu. Systém SPG umožňuje udržovat konstantní otáčky synchronního generátoru při dokonalé kontrole zatížení přenášeného převodovkou. Pružné čepy patentované společností ORBITAL2 se vyrábí v hronovské Wikov MGI. Všechny planetové převody, které jsou součástí převodovek SPG, využívají technologii „Pružných čepů“ (Flexible Pins - dále jen FP). KONVENČNÍ PŘEVODY NEBO SPG? Veškerá současná konstrukční řešení planetových převodů konkurenčních výrobců využívají konvenční uložení satelitů a ložisek satelitů planetového převodu. Tato konvenční řešení ale vyžadují značně robustní a tuhé unášeče a čepy uložení jednotlivých satelitů, jinak dochází k nerovnoměrnému zatížení jednotlivých satelitů a zároveň ke značnému a nerovnoměrnému zatížení ložisek uložení satelitů. Tato nerovnoměrná zatížení vedou k poškození ozubení satelitů a k poruchám jejich ložisek. Robustnost celé konstrukce zvyšuje hmotnost převodovky a způsobuje vysoké náklady na materiál a jeho zpracování a samozřejmě i na následný servis. Konstrukční řešení planetového převodu s použitím správně navržených pružných čepů (FP) naopak využívá pružnosti tohoto systému. Vlivem torzního zatížení dojde k pružným deformacím jednotlivých prvků FP, a tím se ozubení satelitu dostane do optimální polohy pro záběr s protějším ozubeným kolem. Dochází tak k rovnoměrnému rozložení podélného zatížení ozubení. Současně je rovnoměrně rozděleno i zatížení jednotlivých ložisek. Díky rovnoměrnosti zatížení jednotlivých součástí mechanismu je možné docílit snížení hmotnosti převodovky oproti konvenčním převodovkám stejného výkonu minimálně o 40 – 50 % v závislosti na velikosti převodovky./in/