풍력발전

1 풍력발전기 개요
 1) 풍력발전기 정의
   - 바람의 에너지를 터빈등 장치를 이용하여 기계적에너지로 변환하고 이를 전기로 생산하는 설비

 2) 풍력발전의 특징
   - 이론상 최대 59%까지 전기 에너지 변환이 가능. 단,날개 형상 및 기계적 마찰 발전기 효율로 20~40% 수준의 발전 가능)
   - 풍력은 재생에너지(renewal energy)로 분류됨. 풍력은 광범위하게 분포하고, 깨끗하며 온실가스 배출이 없다.
   - 바람이 불때 수요와 상관없이 전력을 생산하므로 계통 운영 측면에서 분산전원으로 분류된다.

2 풍력 발전기의 종류
 1) 회전축 방향에 따른 분류
  ① 수평축 풍력발전기(HAWT : Horizontal-Axis Wind Turbine)
   - 3개의 날개를 가진것이 일반적인 형태
   - 구조가 간단하고 설치가 용이하며 에너지 변환효율이 우수하다.
   - 나셀(nacelle, gearbox 및 발전기를 담은 구조체)이 타워 상부에 위치하여 점검 및 정비가 어렵다.
   - 날개의 위치에 따른 분류
     * 맞바람형식(upwind type) : 풍력손실이 적다. 바람의 방향을 향하기 위한 요잉 장치가 필요하다.
     * 뒷바람형식(downwind type) : 요잉시스템이 불필요하고 타워와 로터의 충돌을 피할 수 있다. 소형에 적합하다.
  ② 수직풍 풍력발전기(VAWT : Vertical-Axis Wind Turbine)
   - 바람의 방향에 관계없이 운전이 가능하여 요잉장치가 필요없다.
   - 소재가 비싸다. 수평축에 비해 발전효율이 떨어진다. 자기동이 불가능하다.
   - 종류
     * 원호형 날개 2~3개를 수직축에 붙인 다리우스형(darrious)
     * 2-4개의 수직 대칭익형 날개를 붙인 자이로밀형(gyromil)
     * 반원통형 날개를 마주보는 형태의 사보니우스형(savonius)

 2) 운전속도에 따른 분류
  ① 정속형 풍력발전기
   - 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 발전기 가격이 낮다.
   - 무효전력 전력품질제어가 어렵다.
   - 기계적 응력을 많이 받는다.
   - 특정 풍속에서는 최대의 효율을 낼 수 있다.
  ② 가변속형 풍력발전기
   - 넓은 범위의 풍속에서 최대의 공력효율을 얻을 수 있다.
   - 가변속형은 발전기의 토오크를 일정하게 유지하고 풍속의 변화는 발전기의 속도를 변화시켜 대응한다.

 

 3) 실제 사례

자료출처 : 두산에너빌리티

자료출처 : 두산에너빌리티

3 풍력발전 건설시 고려사항
 1) 계약상 고려사항
   - 예정발전 용량을 확보할 수 있도록 제조사로 성능보증이 필요하다.

 

 2) 설치상 고려사항
   - 입지의 법적인 소유권 명확화 필요
   - 토양이 발전기의 하중을 버틸 수 있는지 검토
   - 소음이 발생하므로 주거지역과 300m 이내 인접하지 않아야한다.

     * 블레이드에 의한 쉐도우 플리커의 영향도를 고려하여 설치해야한다.
   - 낙뢰가 적은 입지를 선택해야한다.
   - 반경 2~3km 내 송배전 선로가 있어야 계통 연계에 따른 투자비용이 절약된다.