1. 풍력 발전 (Wind Power Generation)
ㅇ 바람의 운동에너지를 풍차로 기계적 회전력으로 변환하고,
- 그 회전력으로 발전기를 돌려서, 전기에너지를 생산하는 것을 말함
2. 풍력 발전의 기본 원리 : (에너지 변환 과정)
ㅇ 바람의 운동에너지 확보 : 바람이 블레이드(날개)에 작용하여,
- 회전력을 발생시킴
ㅇ 기계적 회전력 발생 : 블레이드가 회전하면서 연결된 허브와 로터가 회전하며,
- 이 회전력이 증속기(기어박스)를 통해 발전기에 전달됨
ㅇ 전기 에너지 변환 : 발전기 내부의 전자유도 작용을 통해,
- 기계적 회전력을 전기 에너지로 변환
※ 바람의 운동에너지 → 블레이드의 회전운동 → 주축의 기계에너지 → 발전기의 전기에너지
3. 풍차의 종류 및 구성
ㅇ 풍차, 풍력 터빈 (Wind Turbine)
- 바람의 운동 에너지를 회전하는 기계 에너지로 변환하는 회전 기계
- 발전기와 결합되어 풍력 발전 시스템을 구성함
- 화력 발전,원자력 발전의 증기터빈, 수력 발전의 수력 터빈에 대응함
ㅇ 풍차의 종류 : (회전축 방향에 따라)
- 수평축 풍차 (HAWT, Horizontal-Axis Wind Turbine)
. 회전축이 지면과 거의 평행한 방식
. 현재, 대규모 풍력발전에서 가장 널리 사용되는 방식
. 통상, 3개의 블레이드(날개) + 허브 + 나셀 + 타워 로 구성
- 수직축 풍차 (VAWT, Vertical-Axis Wind Turbine)
. 회전축이 지면에 수직인 방식
. 바람의 방향 변화에 비교적 영향을 적게 받음
. 대표적으로, 다리우스형(Darrieus), 사보니우스형(Savonius) 등이 있음
ㅇ 수평축 풍차의 주요 구성
- 블레이드 (Blade) : 바람의 운동에너지를 받아 회전력을 발생시킴
- 허브 (Hub) : 여러 블레이드를 회전자에 연결함
- 로터 (Rotor) : 블레이드와 허브가 결합된 회전부
- 주축 (Main Shaft) : 로터의 회전력을 전달함
- 증속기 (Gearbox) : 저속의 로터 회전을 고속 회전으로 변환함
- 발전기 (Generator) : 회전 기계에너지를 전기에너지로 변환함
- 나셀 (Nacelle) : 주축,증속기,발전기 등의 주요 기계장치를 수용함
- 타워 (Tower) : 로터와 나셀을 높은 위치에서 지지함