Aerogeneratori ENERCON Tecnologia & Service

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Premessa Già oggi l’energia eolica ha un’importanza non trascurabile nei con- cetti internazionali di produzione di energia elettrica. Quindi abbiamo più che mai l’obbligo di affrontare la sfida di una produzione di energia elettrica stabile basata su un’alta percentuale di energia eolica. Negli anni futuri l’energia eolica coprirà una quota sempre più alta del fabbisogno di energia elettrica. Questo dipenderà tra l’altro in modo fondamentale dalle capacità delle tecnologie di energia eolica di integrarsi nelle strutture delle reti elettriche esistenti. Per questo è necessaria una tecnologia intelligente e flessibile, la quale soddisfa i requisiti degli aerogeneratori e dei parchi eolici aventi proprietà di centrali elettriche richiesti dai gestori di rete. Con la nuova stesura della legge sull'energia rinnovabile in Germania è stato riconosciuto questo concetto con la creazione delle relative condizioni legali e di incentivi. ENERCON ha accettato questa sfida. In collaborazione con gestori di rete tedeschi e internazionali sono state sviluppate delle soluzioni efficienti, per poter rispettare le condizioni di allacciamento alla rete attuali per aerogeneratori e parchi eolici e per poter offrire i servizi di sistema richiesti o previsti dalla legge. Anche in futuro ENERCON rimarrà un pioniere nel campo dell’integrazione nella rete di aerogeneratori per raggiungere un’alimentazione con energia eolica di alta qualità ed economica. Generatore ad anello ENERCON e sistema di alimentazione della rete Per il concetto degli aerogeneratori ENERCON senza moltiplicatori di giri il generatore ad anello è di fondamentale importanza. Il generatore ad anello ENERCON è un generatore sincrono a più poli, il quale è collegato direttamente al rotore. La tensione e la frequenza d’uscita del generatore ad anello variano con il numero dei giri e vengono trasformate attraverso il sistema ENERCON di alimentazione della rete per l’immissione in rete. In questo modo si raggiunge un’alta variabilità del numero di giri e il generatore ad anello è disaccoppiato perfettamente dalla rete. Il numero di giri e la produzione di potenza del generatore ad anello vengono controllati e ottimizzati in ogni momento tramite il sistema di controllo dell’impianto. La potenza prodotta dal generatore ad anello viene condotta al sistema ENERCON di alimentazione della rete, che è composto da un rettificatore, il cosiddetto circuito intermedio e un sistema di invertitori modulari. Il sistema di invertitori definisce le caratteristiche di potenza per l’immissione nella rete e garantisce che la potenza di uscita sia condizionata in base ai requisiti della rete. Qui si realizzano ad es. i requisiti di tensione, di frequenza e di potenza. Attraverso il trasformatore dell’impianto si trasforma la tensione dell’invertitore di 400 V nella media tensione richiesta dalla rete pubblica o dalla rete del parco eolico. Tutti gli aerogeneratori ENERCON sono provvisti di un sistema di alimentazione della rete, che soddisfa gli ultimi requisiti per la connessione alla rete e possono quindi essere integrati senza problemi in tutte le reti di trasmissione e di distribuzione. Il sistema di alimentazione della rete ha diverse caratteristiche di prestazioni per la gestione della rete, ad es. la gestione della potenza reattiva e un contributo ottimale al mantenimento della tensione. Nei punti importanti, il comportamento degli aerogeneratori ENERCON è comparabile ad una centrale elettrica convenzionale o supera addirittura le capacità di quest’ultima. Come primo produttore nel mondo ENERCON ha ricevuto i relativi certificati che attestano queste proprietà di centrale elettrica. Con questo tipo di certificati dei prodotti e delle caratteristiche elettriche e con modelli di simulazione convalidati, in futuro sarà possibile produrre i certificati dei parchi eolici richiesti dalle norme tedesche dell’Ente nazionale dell’energia e delle acque e dalla legge tedesca attuale sull’energia rinnovabile. Integrazione nella rete e gestione del parco eolico Generatore ad anello Rettificatore DC link Sistema di controllo Inverter Misurazione della rete Tensione Frequenza Trasformatore Filtro Generatore ad anello e sistema di alimentazione della rete 28 29 Stazione trasformatore interna
P Potenza del parco eolico Mancanza di rete Ripristino della rete Gradiente di potenza: Regolazione dell’immissione di potenza per una gestione della rete sicura e redditizia Tempo / Minuti Compatibilità elettrica con la rete Gli aerogeneratori hanno una compatibilità ottimale con la rete grazie al loro sistema di controllo e al loro modo di funzionamento (Power Quality). Certificati emessi da istituti indipendenti lo attestano in conformità ai relativi standard IEC e alle norme FGW. Il concetto di controllo e di regolazione del sistema ENERCON di alimentazione della rete raggiunge un’immissione senza picchi di potenza. Durante il funzionamento normale, l’aerogeneratore praticamente non ha necessità di potenza reattiva. I flicker e le armoniche sono trascurabili. Grazie all'elettronica di potenza del sistema di alimentazione della rete non si creano correnti di accensione. Ampio intervallo di tensione e di frequenza Il sistema ENERCON di alimentazione della rete permette un intervallo di funzionamento degli aerogeneratori molto ampio. A seconda della rete si può impostare il sistema di alimentazione della rete in modo flessibile a 50 Hz oppure a 60 Hz di frequenza nominale della rete. La resistenza del sistema di alimentazione della rete permette un funzionamento affidabile e duraturo anche in reti con forti oscillazioni di frequenza o di tensione, perfino alla piena potenza nominale. Immissione coordinata nell’unione Per un funzionamento sicuro e redditizio è necessario regolare l’immissione di potenza nella sua successione temporale. Per poterlo fare, nel sistema ENERCON di alimentazione della rete si possono impostare valori nominali per i gradienti massimi di potenza consentiti. Così, ad es. può essere aumentata l’immissione di potenza in modo controllato durante l’avvio dell’aerogeneratore o del parco eolico. Il gestore della rete ha così la possibilità di regolare in modo ottimale il flusso di carico e il comportamento della tensione nella rete, così come l’interazione tra produttori e consumatori di corrente. Regolazione potenzafrequenza La regolazione della frequenza della rete è determinante per un funzionamento affidabile e stabile della rete e per raggiungere la qualità di alimentazione necessaria. Gli aerogeneratori ENERCON possono dare un contributo alla stabilizzazione della rete e adeguare la loro alimentazione della rete alla frequenza di rete. Se un guasto causa una sovra frequenza temporanea nella rete, gli aerogeneratori ENERCON possono ridurre l’alimentazione in base alle richieste del gestore della rete. Appena la frequenza della rete si è di nuovo stabilizzata ed è regolata sulla frequenza nominale, gli aerogeneratori ENERCON continuano la loro alimentazione della rete normale. Le caratteristiche di questa regolazione possono essere adattate in modo molto flessibile alle varie richieste. Gestione della potenza reattiva Per il funzionamento stabile e redditizio di reti di trasmissione e di distribuzione il controllo della potenza reattiva è indispensabile. Tale controllo è necessario per la compensazione dei mezzi di trasmissione come cavi e trasformatori, ma anche per il mantenimento della tensione. Gli aerogeneratori ENERCON hanno un ampio intervallo di regolazione per lo scambio di potenza reattiva, la quale può essere messa a disposizione della rete come servizio del sistema. Le possibilità flessibili di configurazione degli aerogeneratori permettono un’ottimizzazione economica dei requisiti richiesti al progetto di un parco eolico. In molte regioni del mondo non è possibile far fronte alle richieste molto complesse per una gestione stabile della rete solo con centrali elettriche convenzionali. In questi casi si devono integrare nelle reti fonti dinamiche di potenza reattiva come ad es. SVC oppure uno STATCOM (Static Compensator), per poter offrire al cliente una qualità di alimentazione accettabile. Gli aerogeneratori ENERCON come optional possono mettere a disposizione della rete le caratteristiche di potenza di uno STATCOM. Con l’opzione STATCOM l’aerogeneratore ENERCON unisce le proprietà di una centrale elettrica a quelle di uno STATCOM in un solo impianto. Indipendente- mente dall’immissione di energia, il gestore di rete ha a disposizione come servizio del sistema, l’intera gamma di potenza reattiva, anche quando non viene immessa alcuna potenza attiva nella rete. Queste proprietà STATCOM sono indispensabili per la realizzazione di una connessione reddititzia a reti deboli e altamente sfruttate, le quali vengono gestite al limite della stabilità. Integrazione nella rete e gestione del parco eolico Potenza attiva PAttuale fNom fLim Curva caratteristica della regolazione potenza-frequenza Potenza attiva – Potenza reattiva + fLim 2 fLim 3 Diagramma della potenza limite di un ENERCON E-70 con proprietà STATCOM 30 31 Frequenza E-70
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