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풍력발전기 원리는 어떻게 되나요??
풍력발전기가 바람이 강풍으로 불면 자동으로 돌아가는 원리가아니라
어느정도 초반에 전력을써서 돌려야하나요?
아까봤는데 한대는 돌아가는데 한대는 고정돼있더라구요 궁급합니다!
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이승호 전문가입니다.
풍력발전기는 바람의 운동에너지를 회전력으로 바꾸어 전기를 생산하는 장치입니다. 기본적으로 바람이 날개를 지나갈 때 발생하는 양력과 항력에 의해 날개가 회전하게 되고, 이 회전력이 내부의 증속기를 거쳐 발전기를 돌리면서 전력이 생산되는 구조입니다.
질문하신 내용처럼 풍력발전기가 바람이 불어도 가만히 서 있거나, 처음에 전기를 써서 돌려야 하는지에 대해 설명해 드리겠습니다.
우선 풍력발전기는 초반에 날개를 돌리기 위해 인위적으로 전력을 소모하며 계속 돌려줄 필요는 없습니다. 바람의 힘만으로도 충분히 스스로 돌기 시작할 수 있도록 설계되어 있습니다. 다만, 무조건 바람이 분다고 해서 바로 돌아가는 것은 아닙니다. 발전기가 작동하기 위해서는 최소한의 바람 속도가 필요한데 이를 시동 풍속이라고 합니다. 보통 초속 3에서 4미터 이상의 바람이 지속적으로 불어야 날개가 움직이기 시작합니다.
그렇다면 바람이 부는데도 한 대는 돌고 한 대는 멈춰 있는 모습을 보신 이유는 몇 가지 상황으로 설명할 수 있습니다.
첫 번째로 풍속의 미세한 차이 때문입니다. 바람은 지형이나 주변 구조물, 심지어 먼저 서 있는 풍력발전기 날개의 영향으로 인해 구역마다 속도나 방향이 조금씩 달라집니다. 어떤 위치는 시동 풍속을 넘겨 돌고 있지만, 바로 옆 위치는 바람이 미치지 못해 멈춰 있을 수 있습니다.
두 번째는 기계적인 제어 때문입니다. 풍력발전기는 내부에 컴퓨터 제어 시스템이 있어서 발전기 내부 부품에 과열이 발생했거나 점검이 필요한 경우 안전을 위해 강제로 브레이크를 잡아 고정해 둡니다. 외관상으로는 멀쩡해 보여도 정기 점검 중이거나 부품 교체를 기다리는 중일 때 회전하지 않도록 묶어두는 경우가 많습니다.
세 번째는 바람이 너무 강할 때 일어나는 현상입니다. 태풍이나 강풍이 불면 발전기가 감당할 수 있는 한계 풍속을 넘어가게 됩니다. 이때 그대로 방치하면 날개가 부러지거나 내부 기어가 망가지기 때문에, 날개의 각도를 바람과 평행하게 틀어버리는 피치 제어를 통해 바람을 흘려보내고 브레이크를 걸어 작동을 완전히 중단시킵니다. 이 상태를 정지 풍속이라고 합니다.
마지막으로 전력망의 사정입니다. 바람이 잘 불어서 전기를 만들 수 있더라도, 현재 전력 수급 상황상 이미 전기가 과잉 공급되고 있다면 발전기 가동을 인위적으로 멈추기도 합니다.
결론적으로 풍력발전기를 돌리기 위해 외부 전력을 계속 공급하는 것은 아니며, 기기마다 처한 바람의 상태, 기계적인 점검 여부, 안전을 위한 제어 시스템 작동 등에 따라 바로 옆에 있어도 돌아가는 모습이 다를 수 있습니다.
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채택된 답변안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
풍력발전기는 기본적으로 바람의 힘으로 날개가 돌아가면서 내부 발전기를 돌려 전기를 만드는 구조라서 일정 풍속 이상만 되면 외부 전기로 억지로 돌리지 않아도 스스로 회전합니다. 다만 바람이 너무 약하거나 발전 효율이 안 나오는 구간에서는 제어장치가 일부러 멈춰두기도 하고 반대로 태풍급 강풍 때는 고장 방지를 위해 자동 브레이크를 걸어 정지시키는 경우도 많습니다 한대는 돌아가는데 다른 발전기는 돌아가지 않는다면 점검을 위해 세워두었을 가능성이 높습니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
풍력 발전기는 바람의 운동 에너지를 회전력으로 바꿔서 전기를 만듭니다. 대형 발전기는 날개가 무거워서 초기 시동 시에 바람이 약하면 모터를 구동합니다. 그래서 억지로 각도를 제어하며 약간의 전력을 소모기도 하죠. 간혹 바람이 부는데도 한 때만 멈춰 있는 것은 고장이나 점검 중일 확률이 있습니다. 또는 안전을 위해서 브레이크를 잡아둔 상태라 그렇죠. 강풍이 불 때는 오히려 과부하를 막기 위해서 방향을 돌려서 바람을 흘려 보냅니다. 또는 아예 고정해두기도 하죠. 결국 기계 보호와 효율적인 발전 제어를 위해서 실시간으로 발전기의 상태를 조절하기 때문에 서로 다르게 움직이는거라고 이해해 주시면 되겠습니다.