Beveiliging is noodzakelijk omdat bij hoge windsnelheden de hoeveelheid aangeboden energie te veel is om kosten efficiënt te verwerken. Zonder beveiliging zou het windmolen systeem vele malen zwaarder uitgevoerd moeten worden en daardoor veel duurder zijn.
Bij een net gekoppeld systeem zou de elektronica ruim bemeten moeten zijn om tijdens een storm ook de geleverde energie te verwerken. Molen bijna in de maximale vaanstandAangezien de opgewekte energie een derde macht factor heeft ten opzichte van de windsnelheid zal elektronica die het hele gebied kan bestrijken erg duur worden. De geleverde energie bij een 3 meter diameter molen is bij 10 m/s 4,5 kWatt en bij 15 m/s is de windenergie 15 kWatt. Omdat een storm te weinig voorkomt zal deze zware uitvoering niet kosten efficiënt zijn. Verder zal de windmolen ook mechanisch zwaar belast worden als de molen dit maximale windvermogen moet kunnen verwerken.
Ook als de molen een mechanisch beveiliging systeem heeft zal er een elektrische beveiliging moeten zijn die het achterliggende systeem (netkoppeling, accu's) beschermd tegen overbelasting. Er zijn verschillende manieren om accu's en de net koppel elektronica te beschermen voor overbelasting. Over het algemeen wordt overtollige energie naar een dump-load gestuurd. Dit kan een verwarming element zijn voor ruimte verwarming of een water verwarming.
Bij een accu systeem komt het probleem naar voren omdat een accu niet overbeladen mag worden. Hiervoor zal het systeem een beveiliging moeten hebben. Bij netkoppel electronica mag deze niet overbelast worden en zal dus ook hier de overtollige energie verwerkt moeten worden.

Om het systeem mechanisch te beveiligen tegen te grote windenergie (storm) zijn er verschillende mogelijkheden.

  •  automatische wiekverstelling (variable pitch)
  •  wegdraaiende staart (furling tail)
  •  wegdraaiende vaan (folding vane)
  •  kantelende turbine (tild back)
  •  flexibele wieken (flexible blades)
  •  luchtremmen (air brakes)


Bij automatische wiekverstelling wordt de hoek van de wiek aangepast aan de windsnelheid. Dit kan mechanisch door centrifugaal kracht van een instel mechanisme (Jacobs molen) of elektronisch zoals dit op grote windmolens wordt toegepast.
Nadeel is dat het een complex systeem is en het heeft als voordeel dat het bij iedere windsnelheid de ideale wiek hoek heeft en daardoor rendement heeft.

Bij de wegdraaiende staart of vaan wordt gebruik gemaakt van de zwaartekracht van een scharnierende staart ten opzichte van een excentrisch geplaatste molen.
Nadeel is een onrustige molen omdat deze voortdurend een evenwicht met de windsnelheid zoekt, voordeel is de eenvoud van het systeem.

Bij een kantelende turbine gaan de wieken in helikopter stand door een zwaartekracht mechanisme.
Qua voor- en nadelen vergelijkbaar met het wegdraaiende staart systeem.

Bij flexibele wieken wordt de hoek van de wieken gesteld door flexibiliteit van het materiaal.
Nadeel is dat uit de praktijk blijkt dat de wieken veel lawaai maken,

Bij luchtremmen gaan flappen op de wind staan door middel van centrifugaal kracht.
Nadeel is dat het systeem veel lawaai maakt.

ing. Adriaan Kragten

Kleine en middelgrote windturbines kunnen beveiligd worden tegen te hoge toerentallen en te grote axiale krachten door de rotor om een horizontale as achterover te kantelen. Een voordeel van een dergelijk beveiligingssysteem is dat de rotor na 90° kanteling in de zogenaamde helikopterstand kan worden vastgezet en in deze positie bestand is tegen zeer hoge windstoten die tijdens orkanen en tornado’s kunnen voorkomen.

Aerodynamic forces on a yawed wind turbine rotor Download
Language  EnglishAuthor D.J. Malcolm

Global Energy Concepts, LLC

• This work has grown out of studies by Kamzin Technology (now GEC) on behalf of Windlite.
• It was also influenced by studies of the mechanics of teetering rotors.
• The forces from the tail vane and from the eccentricity of the thrust are not the only forces affecting the yawed equilibrium.
• the subsequent slides discuss the relevant aerodynamic forces on the yawed rotor.

An Adaptive Control For Wind Turbine Download
Language  EnglishAuthor Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.
In this paper, an adaptive control is proposed to maximize the energy conversion for a wind turbine driven by a PWM (Pulse Width Modulation) Inverter. This paper focuses on the optimization of the current loops of the  machine. Two different strategies of wind turbine management have been tested in steady and transient state (with the variation of the load). The principle of the optimization consists of minimizing Joule losses in PWM and Generator. The second strategy (adaptive) is implemented with successful results.

Research and Development of Wind Turbine Control Download
Language  English

King Mongkut’s Institute of Technology North Bangkok

Presentatie

Bunlung Neammanee*
Somporn Sirisumrannukul *
Somchai Chatratana**

Soft stall controll versus furling control Download
Language  EnglishAuthor E. Muljadi, T. Forsyth, C.P. Butterfield
Onderzoek naar verschil tussen soft stall en furling control

ing. Adriaan Kragten

Op zaterdag 16 oktober ben ik op de Manifestatie Kleine Windmolens in Valburg geweest (bekijk foto's). Er waren veel leuke windmolens te zien en ik heb met een aantal mensen interessante gesprekken gehad. Wat mij echter opviel, was dat er toch weer een aantal molens getoond werden die niet voorzien waren van een aerodynamische beveiliging waarmee de krachten en het rotortoerental bij hoge windsnelheden begrensd worden.

Joomla SEF URLs by Artio