풍력 터빈 피치 방법

현재 전 세계적으로 350,000개 이상의 풍력 터빈이 사용되고 있으며, 풍력은 계속해서 가장 빠르게 성장하는 재생 에너지 형태 중 하나입니다. 2021년에는 93.6GW의 신규 설치로 전 세계 누적 풍력 발전 용량이 837GW로 전년 대비 12% 성장했습니다. 2022년 세계 풍력 보고서(Global Wind Report 2022)는 향후 5년 동안 557GW의 신규 용량이 추가될 것이라고 밝혔으며, 이는 2026년까지 매년 110GW 이상의 신규 설치가 가능하다는 것입니다.

질문:우리는 풍력 터빈이 재생 에너지 생성의 원천이라는 것을 알고 있습니다. 단일 터빈에서 생산되는 에너지는 얼마나 됩니까?

부치: 오늘날의 풍력 터빈은 모든 돌풍으로부터 전력량을 최대화하기 위해 최신 디지털 및 컴퓨터 기술을 활용하는 고도로 기술적인 정밀 기계입니다. 평균 크기 2MW 풍력 터빈은 약 1,000가구에 공급할 수 있는 충분한 전력을 생산할 수 있습니다. 20년 동안 98%의 작동 기대치로 연중무휴로 작동하는 풍력 터빈은 신뢰성이 가장 중요한 매우 역동적인 환경에서 작동합니다.

큐:풍력 터빈은 앞으로도 계속해서 글로벌 제로 배출 목표를 보완할 것입니까?

부치: 풍력 터빈은 2050년까지 배출가스 순제로를 달성하려는 국제에너지기구(International Energy Agency)의 목표를 달성하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이는 생산되는 모든 전기가 탄소 배출을 0으로 하고 지구 온도 상승을 1.5C로 제한하는 데 도움이 된다는 것을 의미합니다. 그리고 풍력 터빈의 크기가 증가함에 따라 피치 제어 시스템을 통한 출력 성능도 효율성 향상을 위한 표준 선택이 되었습니다.

큐:피치 제어 시스템에 대해 더 자세히 알려주실 수 있나요?

부치: 생산성을 극대화하기 위해 조정 및 회전하는 모양의 블레이드를 사용하면 능동 피치 제어를 통해 풍력 터빈을 어떤 풍속에서도 효율적으로 작동하도록 구성할 수 있습니다. 블레이드 각도를 적극적으로 관리함으로써 운전자는 풍속에 관계없이 바람의 회전 에너지를 최적화할 수 있습니다.

풍력 터빈 피치 액츄에이터 내에 장착된 유압식 피치 실린더는 움직임을 제어하고 터빈의 로터 블레이드를 약간 회전시키며 풍속 변화에 맞게 피치를 조정합니다. 풍속이 느린 경우 피치 실린더는 블레이드 각도를 조정하여 블레이드 표면적을 늘려 바람 에너지를 포착합니다. 풍속이 증가함에 따라 블레이드는 바람과 접촉하는 표면적을 줄이기 위해 각도를 조정하여 과도한 회전 속도를 방지하여 시스템 무결성을 보호합니다. 더 높은 풍속에서의 항력은 시스템 효율성에 부정적인 영향을 미치며 블레이드 피치를 변경하면 성능이 크게 향상될 수 있습니다.

큐:피치 실린더에는 어떤 종류의 씰링 구성이 필요합니까?

부치: 씰링 시스템은 로드 및 피스톤 씰의 일정한 선형 압력과 위치를 제어하는 ​​차등 측면 부하를 사용하여 3,625psi(250bar)의 압력에서 작동할 수 있어야 합니다. 터빈 블레이드를 특정 각도로 고정하는 동안 피치 실린더 로드를 확장하거나 수축할 때 씰링 시스템에 드리프트나 미끄러짐이 없어야 합니다. 이로 인해 블레이드 피치가 악화되고 효율성이 크게 저하될 수 있습니다. 또한 씰은 최소한의 진동과 마찰 또는 스틱 슬립으로 고정 위치를 쉽게 해제하고 부드러운 선형 방식으로 움직여야 합니다. 이를 위해서는 마찰이 적은 밀봉 재료가 필요합니다.

또한 씰은 최소한의 마모 특성을 보여야 하며 짧은 스트로크에서 연속적인 동적 움직임을 촉진해야 합니다. 시간당 평균 900회 발생하는 이러한 현상은 긴 스트로크 응용 분야에서처럼 씰이 완전히 구부러지거나 응력을 완화할 수 없기 때문에 특히 공격적인 마모를 유발할 수 있습니다.

큐:풍력 터빈 씰링에는 어떤 종류의 재료가 사용됩니까?

부치:표준 유압 실린더 씰링 재료는 충분하지 않을 수 있으며 수명을 연장하려면 내마모제와 경질 경도계, 안정적인 우레탄으로 채워진 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 기반 화합물과 같은 마모가 적은 재료가 필요합니다.