Systemy turbin wiatrowych poza siecią można podzielić głównie na dwie kategorie w oparciu o ich metody napędu: napęd niebezpośredni i napęd bezpośredni. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do tych dwóch metod napędu:
System generowania energii wiatrowej bez napędu bezpośredniego
Systemy generowania energii wiatrowej bez napędu bezpośredniego wykorzystują głównie przekładnie do przyspieszania turbin wiatrowych i napędzania konwencjonalnych generatorów asynchronicznych. Ten typ systemu można dalej podzielić na turbiny wiatrowe o stałym nachyleniu i turbiny wiatrowe o zmiennym nachyleniu w oparciu o stan połączenia między łopatami turbiny wiatrowej a piastą:
Turbina wiatrowa o stałym nachyleniu: Gdy zmienia się prędkość wiatru, kąt nawietrzny łopat pozostaje niezmieniony, a połączenie między łopatami turbiny wiatrowej a piastą jest stałe. Ten projekt ma prostą konstrukcję, ale współczynnik konwersji energii wiatru jest stosunkowo niski.
Turbina wiatrowa o zmiennym nachyleniu: Gdy zmienia się prędkość wiatru, łopaty turbiny wiatrowej mogą obracać się wokół centralnej osi łopat, aby dostosować kąt nawietrzny, optymalizując w ten sposób wydajność przechwytywania energii wiatru. Taka konstrukcja poprawia współczynnik konwersji energii wiatru, ale jej struktura jest stosunkowo złożona.
System wytwarzania energii wiatrowej z napędem bezpośrednim
System generowania energii wiatrowej z napędem bezpośrednim nie posiada przekładni, a turbina wiatrowa bezpośrednio napędza generator w celu wytworzenia energii elektrycznej. Ten typ systemu zazwyczaj wykorzystuje generatory synchroniczne z magnesami trwałymi, które mają następujące zalety:
Wysoka sprawność: Generatory z magnesami trwałymi nie wymagają wzbudzenia elektrycznego i mogą pracować bezszczotkowo bez strat wzbudzenia, co przekłada się na wysoką sprawność.
Wysoka niezawodność: Ze względu na brak mechanicznych elementów przekładni, takich jak skrzynie biegów, zmniejsza się liczba punktów awarii i zwiększa się niezawodność systemu.
Niskie koszty utrzymania: System generowania energii wiatrowej z napędem bezpośrednim ma prostą konstrukcję, łatwą konserwację i zmniejsza koszty konserwacji.
Wysoka gęstość mocy: Magnesy trwałe mogą zwiększyć gęstość strumienia magnetycznego w szczelinie powietrznej, poprawiając tym samym gęstość mocy silnika.
Systemy generowania energii wiatrowej z napędem bezpośrednim mają również pewne wady:
Wzbudzenie nie może być regulowane: W systemie zmiennej prędkości, regulacja stałego napięcia nie może być osiągnięta przez sam silnik i konieczne jest zastosowanie szeregowej regulacji napięcia kondensatora lub metody hybrydowej łączącej magnes stały i wzbudzenie elektryczne.
Wysoki początkowy koszt inwestycji: Ze względu na zastosowanie wysokowydajnych komponentów, takich jak generatory synchroniczne z magnesami trwałymi, początkowy koszt inwestycyjny systemów wytwarzania energii wiatrowej z napędem bezpośrednim jest stosunkowo wysoki.
