풍력발전기에 같은 기계들은 어떻게 만들어지나요?
안녕하세요. 여행을 하다보면 주변에 환경에너지로 만들어진 풍력 발전기의 선풍기처럼 생긴거 같은 기계들은 어떻게 만들어 지나요?
안녕하세요. 안다람 전문가입니다.
풍력 발전기는 설계,재료 선택,부품제작,현장 조립 및 제어시스템의 설치 과정을 통하여 만들어 지게되는데요
바랍 에너지를 전기로 변환하는 역할을 합니다.
풍력
발전기는 바람의 운동 에너지를 전기로 변환하는 장치로 주로 다음과 같은 과정을 통해 만들어집니다. 먼저, 설계단계에서 풍력 터빈의 구조와 성능을 결정합니다. 이는 공기역학, 재료공학, 기계공학 등의 원리를 적용합니다. 이후 블레이드는 경량화된 강한 재료로 제작되며, 공기 저항을 최소화하도록 설계됩니다. 기계적 부품(예: 기어박스,발전기)는 정밀하게 조립되어야 하며, 최종적으로 전체 시스템이 조립됩니다. 설치후 풍력 발전기는 바람의 흐름을 이용해 회전하며 전기를 생성하게 됩니다. 이 과정은 환경 친화적인 에너지 생산을 목표로 합니다.
풍력 발전기는 바람의 운동 에너지를 전기로 변환하는 기계로 여러 과정으로 제작되는데여 먼저, 풍력 발전기의 설계 단계에서는 블레이드, 타워, 발전기 등의 구성 요소가 설계됩니다. 블레이드는 공기역학적 형태로 만들어져 바람을 효율적으로 받아들입니다.
이후, 강철이나 복합재료로 블레이드와 타워가 제작됩니다. 발전기는 일반적으로 전기 기계 공학 원리에 따라 제작되며, 회전 운동을 전기 에너지로 변환합니다. 모든 부품은 안전성과 내구성을 고려하여 조립되며, 최종적으로 풍력 발전소에서 설치되어 운영됩니다. 이 과정에서 환경 영향을 최소화하기 위한 다양한 기술이 적용됩니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
풍력발전기는
풍차에 의해 풍력에너지를 회전에너지로 변환하여 발전기를 구동시킴으로써 전기에너지를 생산하는 장비인데요
발전기 원리를 보면
1. 날개를 돌려 코일을 회전시킴
2. 날개가 돌면 코일이 자석 사이에서 빙빙 돌면서 코일을 통과하는 자기장의 방향이 계속 반대로 바뀜
3. 유도 전류가 흐르게 되고 전기에너지가 생성되어 전구의 불이 켜지게 됨
이를 풍력발전기에 적용하면
1. 블레이드를 통해 바람에너지가 회전운동에너지로 전환
2. 기어박스를 거쳐 저속 회전에너지가 고속 회전에너지로 증폭
3. 고속 회전에너지가 발전기를 통해 전기에너지로 변환
풍력발전기 구조는
3부분으로 크게 나누면 쉽습니다.
블레이드, 타워 , 터빈
1, 블레이드
블레이드는 '바람에너지→회전에너지'로 전환시키는 기계적 장치이므로 매우 중요한 역할을 한다고 할 수 있습니다.
최근에는 바람개비의 크기가 커지고 있는 경향인데, 블레이드의 크기가 커질 수록(=회전축으로 부터 블레이드의 길이가 길어질수록=원의 반지름 길이가 길어질 수록=날개의 회전면적이 커질수록) 발전 출력이 커지기 때문입니다.
· 출력 = 날개의 회전면적 x 날개의 힘 x 효율
2, 터빈
터빈은 보통 발전기 전체를 말하는데
특히 Yawing과 Pitching은 제어장치부에 속하는데 제어를 통해 풍력발전기가 무인 운전이 가능토록 설정하는 것
Yawing Control
블레이드가 바람이 불어오는 방향으로 움지이도록 블레이드의 방향을 조절하는 것
Pitch Control
날개(브레이드)의 경사각 조절로 출력을 능동적으로 제어하며 유압으로 작동
장기간 우전 시 유압장치실린더와 회전자 간의 기계적 링크 부분의 손상이 우려되며,
빠른 풍속 변화 시 순간적 피크발생으로 시스템 손상이 우려
Gear box
기어박스가 있는 풍력발전기를 기어형 풍력발전기라고 하며 대부분의 정속운전 유도형 발전기기를 사용하는
풍력발전시스템에 해당되며 유도형 발전기의 높은 정격회전수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치가 장착되어 있는 형태
Nacelle
풍력터빈의 하우징(housing)과 베드 플레이트(bed plate), 메인 프레임(main frame), 방향제어 시스템 등을 포함
3, 타워
풍력발전기를 지지하는 구조물로서 너셀과 로터부를 지상에서부터 일정한 높이에 위치시켜 지지해 주는 역할을 함
구조는 심플하게 생각하면 가운데가 텅빈 커다란 원기둥
원기둥 내부에는 전력선, 사다리, 엘리베이터 시스템 등 여러 가지 유지 보수를 위한 장치들이 장착
의 구조물로 간단히 구성됩니다.
참고로
풍력발전기 출력 계산방법을 나열하면
Output Power(kW) = Swept Area(날개의 회전면적) x Power Density(날개의 힘) x Efficiency(효율)
로
1. 출력은 공기밀도와 날개의 선회(회전) 면적의 크기에 비례한다.
2. 출력은 풍속의 세제곱에 비례한다.
3. 풍속은 세제곱에 비례하므로 출력을 만드는데 가장 결정적인 역할을 한다.
정도로 이해가능하겠습니다.
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
풍력 발전기는 바람의 힘을 전기로 바꾸는 장치인데 제작과정을 간단하게 설명드리자면.
1.날개 제작: 탄소섬유나 유리섬유로 만들어 바람을 효과적으로 받도록 설계합니다.
2.타워 제작: 강철이나 콘크리트로 기둥을 만들어 날개를 높이 올립니다.
3.발전기: 날개가 회전하면서 발생하는 에너지를 전기로 변환하는 장치입니다.
4.조립: 각 부품을 현장에서 조립하여 설치하고, 바람이 불면 전기를 생산합니다.