풍력시스템에 대해서

목차

■ 풍력시스템
■ 풍력발전기의 역사

본문내용

ge에서 시험한 풍력발전시스템의 규모는 [그림 13]에서 보여 준다.
Turbine
model
Power
[kW]
Hub
hight
[m]
Rotor
dia.
[m]
Power
control
No. of
bld.
Rotor
speed
Hub
type
Aero.
brake
type
Operation
date
Bonus 1000
1000
50
54
Stall
3
Fixed
Stiff
Full span
Sep. 96
Aeolus II
3000
92
80
Pitch
2
Variable
Stiff
Full span
Dec. 93
E 66
1000
60
55
Pitch
3
Variable
Stiff
Full span
Dec. 95
Nasudden II
3000
78
80
Pitch
2
Fixed
Stiff
Full span
Mar. 94
NW50
1000
40
53
Act. Stall
2
Fixed
Stiff
Full span
Mar. 94
NTK1500/60
1500
60
60
Stall
3
Fixed
Stiff
Tip
Oct. 95
Nordic 1000
1000
58
53
Stall
2
Variable
Teeter
Tip
May. 95
V63-1.5MW
1500
60
60
Pitch
3
Variable
Stiff
Full span
Feb. 96
Gamma 60
1500
66
60
Yaw
2
Variable
Teeter
-
Oct. 94
WEG MS4
600
40
41
Act. stall
3
Fixed
Stiff
Full span
Jan. 97
이 후부터는 유럽의 풍력연구소들은 수 MW급 풍력발전시스템에 대한 직접적인 연구개발보다는 기초 및 응용연구, 표준과 인증시험 프로그램의 개발로 방향을 전환한다. 그리고 대형 풍력발전시스템의 Prototype 개발은 해상풍력과 같은 시장의 수요를 충족하는 차원에서 덴마크의 Vestas와 NEG Micon, 독일의 Enercon, 미국의 GE Wind, 일본의 Mitsubishi, 스페인의 GAMESA 등 주요 제작사가 주도하게 된다. 21세기 들어 개발 중인 대형 풍력발전시스템의 규모는 2~5 MW급이며 <표 2>에서 보여 주는 바와 같다.
Maker & type
Capacity
[kW]
Rotor diameter
[m]
Drive system/output control
Prototype planning
Bonus 2 MW
2000
70
GD/TS/Act.-stall
1998
NEG Micon 72
2000
72
GD/FS/Act.-stall
1999
Vestas V80
2000
80
GD/VS/Pitch
1999
Lagerwey LW 70
2000
70
DD/VS/Pitch
2001
DeWind D8
2000
80
GD/VS/Pitch
2001
Nordex N-80
2500
80
GD/VS/Pitch
1999
DOWEC
3000
90~95
GD/VS/Pitch
2002
ScanWind
3500
90
DD/VS/Pitch
2001
GE Wind 3.6
3600
90~95
GD/VS/Pitch
2001
Enercon E-112
4500
112
DD/VS/Pitch
2001
N.O.K 5
5000
110
GD/VS/Pitch
2002
Pfleid.-MULTIBRID
5000
100
GD/VS/Stall
2002
주) DD: Direct drive, GD: Gear driven
TS: Two speed, FS: Fixed speed, VS: Variable speed
5. 풍력발전시스템의 상업화 성공과 향후 전망(2000~)
가. 풍력발전보급 현황 및 기술개발 추이
[그림 14]에서 보여 주는 바와 같이 풍력발전시스템의 상업적 보급은 1990년대 중반 이후 본격적으로 이루어지게 되고, 2003년 말 현재 세계 누적 풍력설비용량은 대략 40GW에 달하고 있다. 2003년 한 해에만 새로 설비된 풍력발전 용량은 8,133MW로서 시장 규모로는 대략 80억 유로이다. 현재 풍력발전시장의 대부분은 유럽지역이 차지하고 있지만, 점차 북미 지역과 나머지 지역으로도 확대되어 가고 있는 추세이다.
풍력시장의 급성장과 확대에 따라 풍력발전시스템의 대형화는 시장 진입의 주요 인자로 작용하게 된다. [그림 15]에서 보여 주는 바와 같이 풍력시장의 확대와 함께 유사한 추이로 상업용 풍력발전시스템의 단위 용량 규모도 1980년대 초의 50kW급에서 현재 5MW급까지 100배 정도 커졌음을 알 수 있다.
나. 풍력발전시스템의 초대형화 현황 및 향후 전망
1999년 MW급 풍력발전시스템의 출현 이후, 이와 같은 풍력발전시스템의 대형화는 [그림 16]에서 보여 주는 바와 같이 2010년에는 10MW급 규모에 달할 것으로 보고되고 있다.
참고로 5MW급 풍력발전시스템 Nacelle 부분의 크기는 [그림 17]에서 보여 주는 바와 같이 상당한 규모의 Power Plant와 비교된다. 전통적인 증속방식의 풍력발전시스템보다는 직접구동형의 경우가 더 커지게 되며 그 무게도 더 나간다. 이와 같은 초대형 풍력발전시스템은 운송 또는 건설상의 제약이나 이점으로 주로 해상풍력발전단지에 적용된다. 해상풍력발전의 송전은 일반적으로 고압직류방식이 유리하다. 풍력발전시스템의 발전 및 송전 등을 고려하여 직접구동형과 증속방식의 절충형으로 새로운 개념의 Multibrid가 제안되고 있다. Multibrid 방식은 일단의 증속기와 동력축 지지대를 일체화 하고 동기발전방식을 채택한 것으로 [그림 18]에서 보여 주고 있는 바와 같다.
현재 3MW 이상의 풍력발전시스템의 상업화 현황은 <표 3>에서 보여 주는 바와 같다. Enercon은 직접구동형 동기발전방식, PROKON과 WinWinD는 Multibrid 방식, 나머지는 전통적인 증속형 비동기발전방식이다.
이들 초대형 풍력발전시스템의 개발은 제조업체에 의하여 자체적으로 이루어지고 있으며 현재 대부분이 유럽 업체이다. 1999년에 시작한 미국 NREL(National Renewable Energy Laboratory)의 WinPACT Program을 통하여 다양한 미래형 풍력발전시스템의 구성 및 요소에 대한 검토가 이루어지고 있다.

키워드

전기,   에너지,   풍력