풍력발전

풍력 발전은 바람 힘을 이용한 것으로 바람이 풍차의 날개를 돌리면 날개는 발전기라는 전기발생장치에 연결되어 전기를 생산하고, 생산된 전기는 바로 사용하거나 전기를 보내는 전선망을 이용하여 전기를 필요로 하는 사람들에게 보내 줍니다.

우리 나라는 바람이 많이 부는 산이나 해안선이 길은 바다가 있어 풍력 발전 설치 시 많은 전기를 생산 할 수 있습니다.

풍력 발전 방식 (출처 : 한국 에너지공단 신.재생 에너지 센터)

풍력 개요

풍력 발전은 바람이 가진 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 시스템이다.

즉, 에너지 변환과정을 통해 전력을 생산하며 생산된 전력은 가정용, 공업용 등으로 자체 소모하거나 한국전력에 역전송하여 전기를 판매할 수 있다. 특히 우라나라는 해안선이 길어 풍력발전을 하기에 유리한 조건을 가지고 있다.

바람 운동 에너지

풍력터빈의 기계 에너지

발전기의 전기 에너지

풍력 발전 시스템

1. 풍차날개(blade) : 바람의 운동에너지를 기계적 회전역으로 변환

2. 동력전달장치(geerbox) : 입력된 에너지를 증폭시킴

3. 발전기 : 기계적 회전력을 전기에너지로 변환

4. 전력변환장치(inverter) : 직류전기(DC)를 교류전기(AC)로 변환시킴

5. 전력선 및 수용가로 전력공급

풍력 발전 시스템 분류

분구조상 분류
(회전축 방향)

수평축 풍력시스템(HAWT) : 프로펠라형

수직축 풍력시스템(VAWT) : 다리우스형, 사보니우스형

정속운전(fixed roter speed type) : 통상 Geared 형

운전 방식

가변속운전(variable roter speed type) : 통상 Gearless형

풍력 발전 주요 부품

풍력발전기는 약 1~2만개의 여러 가지 부품으로 구성되어 있으며, 그 부품의 수는 자동차나 가전제품 수준이다. 프로펠러식 풍력발전기의 주요 구성부품과 소재는 아래와 같다.

IEC 61400-22 주요 풍력 발전기 부품

IEC 61400-22에서 풍력발전기 적합성 시험 및 인증을 규정하고 있으나, 설계에 대한 평가를 다루고 있어 각 시제품에 대한 적합성을 검증하기 위한 상세 시험 방법, 성능 준수 기준 등에 대한 자세한 제시가 없는 상태이다.

IEC 61400-22 풍력발전기 적합성 시험 및 인증에 명시된 풍력발전기 주요 부품은 다음과 같다.

O 로터부

로터부(rotor system)는 바람의 운동에너지를 기계적 회전동력으로 변환시켜주는 블레이드(blade), 바람의 세기(속도)에 따라 블레이드의 각도를 조절해 주는 피치시스 템(pitch system), 여러 매의 블레이드를 연결해 주는 허브(hub)로 구성되어 있다.

O 나셀 및 타워

로터부로부터 전달된 기계적 회전동력을 이용하여 전기적 에너지를 생산하기 위한 모든 기계 및 전기장치들이 포함되어 있는 하우징을 나셀(nacelle)이라 하며, 나셀을 지지하는 원통형 지지부를 타워(tower)라 한다.

O 냉각 시스템

냉각시스템(cooling system)은 나셀 내부의 각종장치들이 작동할 때 발생되는 열을 소산(dissipation)시켜 과열로 인한 고장을 방지하고 원활한 작동을 가능하게 해주는 시스템으로서 기어박스, 발전기, 인버터, 메인 베어링 등에 설치된다.