에너지관리공단 신·재생에너지센터 [신·재생에너지소개-풍력(원리 및 개요)]

풍력은 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전 기술

풍력이 가진 에너지를 흡수, 변환하는 운동량변환장치, 동력전달장치, 동력 변환장치, 제어장치 등으로 구성
기계장치부
바람으로부터 회전력을 생산하는 Blade(회전날개), Shaft(회전축)를 포함한 Rotor(회전자), 이를 적정 속도로 변환하는 증속기(Gearbox)와 기동·제동 및 운용 효율성 향상을 위한 Brake, Pitching & Yawing System등의 제어장치로 구성

전기장치부
발전기 및 기타 안정된 전력을 공급토록하는 전력안정화 장치로 구성

제어장치부
풍력발전기가 무인 운전이 가능토록 설정, 운전하는 Control System 및 Yawing & Pitching Controller와 원격지 제어 및 지상에서 시스템 상태 판별을 가능케하는 Monitoring System으로 구성
주) Yaw Control : 바람방향을 향하도록 블레이드의 방향조절
주) 풍력발전 출력제어방식

Pitch Control
날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적 제어

Stall(失速) Control
한계풍속 이상이 되었을 때 양력이 회전날개에 작용하지 못하도록 날개의 공기역학적 형상에 의한 제어

풍력발전시스템(Geared Type)

풍력발전시스템의 전체적인 형상은 사람의 구부린 팔모양임. 부분별로 blade,pitch motor,turbine nacelle controller,brake,anemometer/windvane,generator,yaw drive,yaw deck,tower,gearbox의 각각의 명칭이 있다.

시스템의 분류
분구조상 분류 (회전축 방향)	수평축 풍력시스템(HAWT) : 프로펠라형
분구조상 분류 (회전축 방향)	수직축 풍력시스템(VAWT) : 다리우스형,사보니우스형
운전방식	정속운전(fixed roter speed type) : 통상 Geared형
운전방식	가변속운전(variable roter speed type) : 통상 Gearless형
출력제어방식	Pitch(날개각) Control
출력제어방식	Stall(失速) Control
전력사용방식	계통연계(유도발전기, 동기발전기)
전력사용방식	독립전원(동기발전기, 직류발전기)

수직축 발전기
수평축 발전기

수직축은 바람의 방향과 관계가 없어 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용이 가능하지만 소재가 비싸고 수평축 풍차에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있음, 수평축은 간단한 구조로 이루어져 있어 설치하기 편리하나 바람의 방향에 영향을 받음.
- 중대형급 이상은 수평축을 사용하고, 100㎾급 이하 소형은 수직축도 사용됨

Geared형 풍력발전시스템
Gearless형 풍력발전시스템