풍력 발전 에너지 자원, 발전소, 해상 풍력 발전에 대해 알아보겠습니다. 풍력 발전은 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 방식입니다. 이는 지속 가능한 에너지원으로 인정받고 있으며, 대부분의 풍력 발전소는 바다나 산간 지역, 평야 등 풍력이 많이 부는 지역에 설치됩니다. 최근에는 해상 풍력 발전소도 많이 등장하고 있으며, 이는 해양에 대한 환경 보호 및 에너지 보안 측면에서도 큰 장점을 가지고 있습니다.
풍력 발전
풍력 발전은 풍력 에너지를 이용하여 유용한 작업을 생성하는 것입니다. 역사적으로 풍력은 돛, 풍차, 풍력 발전기 등에 사용되었지만 오늘날에는 전기 생산에 주로 사용됩니다. 오늘날 풍력 발전은 일반적으로 풍력 발전소로 분류되고 전기 그리드에 연결된 풍력 터빈으로 거의 완전히 생성됩니다.
2021년 풍력은 1800TWh 이상의 전기를 공급했으며, 이는 세계 전기의 6%와 세계 에너지의 약 2%에 해당합니다. 2021년에는 중국과 미국에서 약 100GW가 추가되면서 전 세계적으로 설치된 풍력 발전 용량은 800GW를 초과했습니다. 분석가들은 기후 변화를 제한하기 위한 파리 협정의 목표를 달성하기 위해 훨씬 더 빠르게 확장해야 한다고 말합니다. 연간 전력 생산량의 1% 이상입니다.
풍력은 지속 가능하고 재생 가능한 에너지원으로 간주되며 화석 연료 연소에 비해 환경에 미치는 영향이 적습니다. 풍력 발전은 가변적이므로 안정적인 전기 공급을 위해서는 에너지 저장 장치 또는 기타 파견 가능한 발전 에너지원이 필요합니다. 육상 기반(육상) 풍력 발전소는 생산된 에너지당 대부분의 다른 발전소보다 경관에 더 큰 시각적 영향을 미칩니다. 연안에 위치한 풍력 발전소는 일반적으로 더 비싸지만 시각적 영향이 적고 용량 요소가 더 큽니다. 해상 풍력 발전은 현재 신규 설치의 약 10%를 차지합니다.
풍력 발전은 생산되는 에너지 단위당 비용이 가장 저렴한 전기 공급원 중 하나입니다. 많은 지역에서 신규 육상 풍력 발전소는 신규 석탄 또는 가스 발전소보다 저렴합니다.
북반구와 남반구 고위도 지역은 풍력 발전 잠재력이 가장 높습니다. 대부분의 지역에서 풍력 발전량은 야간과 PV 출력이 낮은 겨울에 더 높습니다. 이러한 이유로 풍력과 태양광 발전의 조합이 많은 국가에서 적합합니다.
풍력 에너지 자원
1979년부터 2010년까지의 기간 동안 전지구적 풍력 운동 에너지는 평균 약 1.50 MJ/m2, 북반구는 1.31 MJ/m2, 남반구는 1.70 MJ/m2였습니다. 대기는 고온에서 열을 흡수하고 저온에서 열을 방출하는 열 엔진 역할을 합니다. 이 과정은 2.46 W/m2의 속도로 바람의 운동 에너지를 생성하여 마찰에 대한 대기 순환을 유지하는 역할을 합니다.
풍력 자원 평가를 통해 전 세계적으로, 국가 또는 지역별로 또는 특정 사이트에 대한 풍력 잠재력을 예측할 수 있습니다. 세계 은행과 협력하여 덴마크 기술 대학에서 제공하는 Global Wind Atlas는 풍력 잠재력에 대한 글로벌 평가를 제공합니다. 여러 해에 걸쳐 풍속 및 전력 밀도의 평균 추정치를 구하는 '정적' 풍력 자원 지도와 달리 Renewables.ninja와 같은 도구는 다양한 풍력 터빈의 풍속 및 전력 출력에 대한 시변 시뮬레이션을 제공합니다. 시간별 해상도의 모델. 풍력 자원 잠재력에 대한 보다 상세한 현장별 평가는 전문 상업 제공업체로부터 얻을 수 있으며 많은 대규모 풍력 개발업체가 자체 모델링 기능을 보유하고 있습니다.
풍력에서 경제적으로 추출할 수 있는 전력의 총량은 모든 출처에서 현재 인간이 사용하는 전력보다 훨씬 많습니다. 바람의 세기는 다양하며 주어진 위치에 대한 평균값만으로는 풍력 터빈이 그곳에서 생산할 수 있는 에너지의 양을 나타내지 않습니다.
예상되는 풍력 발전소를 평가하기 위해 관측된 풍속 데이터에 확률 분포 함수가 종종 적합합니다. 위치에 따라 풍속 분포가 다를 수 있습니다. Weibull 모델은 많은 위치에서 시간당/10분 풍속의 실제 분포를 밀접하게 반영합니다. Weibull 계수는 종종 2에 가깝기 때문에 Rayleigh 분포는 덜 정확하지만 더 단순한 모델로 사용될 수 있습니다.
풍력 발전소
풍력 발전 단지는 같은 위치에 있는 풍력 터빈 그룹입니다. 대규모 풍력 발전소는 확장된 지역에 분산된 수백 개의 개별 풍력 터빈으로 구성될 수 있습니다. 터빈 사이의 토지는 농업 또는 기타 목적으로 사용될 수 있습니다. 풍력 발전 단지는 연안에 위치할 수도 있습니다. 거의 모든 대형 풍력 터빈은 동일한 디자인을 가지고 있습니다. 수평축 풍력 터빈에는 3개의 블레이드가 있는 업윈드 로터가 있고 높은 관형 타워 상단의 나셀에 부착되어 있습니다.
풍력 발전소에서 개별 터빈은 중간 전압(종종 34.5kV) 전력 수집 시스템[25] 및 통신 네트워크와 상호 연결됩니다. 일반적으로 7D(풍력 터빈 로터 직경의 7배)의 거리가 완전히 개발된 풍력 발전소에서 각 터빈 사이에 설정됩니다. 변전소에서는 이 중전압 전류를 고압 송전 계통에 연결하기 위한 변압기로 승압시킵니다.
발전기 특성 및 안정성 대부분의 최신 터빈은 터빈 발전기와 컬렉터 시스템 사이에 부분 또는 전체 규모 전력 변환기와 결합된 가변 속도 발전기를 사용하며, 일반적으로 그리드 상호 연결에 더 바람직한 특성을 갖고 있으며 저전압 순시 통과 기능을 갖습니다. 현대 터빈은 부분 규모 변환기가 있는 이중 급전 전기 기계 또는 농형 유도 발전기 또는 전체 규모 변환기가 있는 동기식 발전기(영구 및 전기적으로 여기됨)를 사용합니다. 블랙 스타트가 가능하며 바람에서 대부분의 전기를 생산하는 장소(예: 아이오와)를 위해 추가로 개발되고 있습니다.
전송 시스템 운영자는 풍력 발전소 개발자에게 전송 그리드에 대한 상호 연결 요구 사항을 지정하는 그리드 코드를 제공합니다. 여기에는 역률, 주파수 불변성, 시스템 고장 시 풍력 터빈의 동적 거동이 포함됩니다.
해상 풍력 발전
해상 풍력 발전은 넓은 수역, 일반적으로 바다에 있는 풍력 발전소입니다. 이러한 설치는 이러한 위치에서 사용할 수 있는 보다 빈번하고 강력한 바람을 사용할 수 있으며 육상 기반 프로젝트보다 경관에 대한 시각적 영향이 적습니다. 그러나 건설 및 유지 보수 비용이 상당히 높습니다.
2021년 11월 기준 영국의 Hornsea Wind Farm은 1,218MW로 세계에서 가장 큰 해상 풍력 발전 단지입니다.