KWALIFIKACJA ELE11 - STYCZEŃ 2020

PYTANIE NR 5.
Moc oddawaną przez pracującą elektrownię wiatrową można regulować poprzez zmianę
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Regulacja mocy pracującej turbiny wiatrowej jest realizowana operacyjnie przez zmianę kąta ustawienia łopat (tzw. pitch), co zmienia siłę nośną i moment na wale.
Pozostałe opcje (wysokość masztu, liczba i długość łopat) są głównie cechami konstrukcyjnymi, a nie nastawami bieżącej regulacji.

Pełne wyjaśnienie:

W elektrowni wiatrowej moc oddawana w trakcie normalnej pracy jest sterowana przez układy automatyki turbiny. Najbardziej typowym i bezpośrednim sposobem regulacji jest zmiana kąta ustawienia łopat (regulacja pitch). Zmienia ona aerodynamikę wirnika: przy danym wietrze można zwiększać lub zmniejszać siłę nośną, a więc i moment napędowy działający na wał, co przekłada się na moc oddawaną przez generator.

Odpowiedź "kąta ustawienia łopat" jest poprawna, bo jest to parametr, który można zmieniać dynamicznie podczas pracy turbiny i który służy do ograniczania mocy przy silnym wietrze oraz do utrzymania pracy w pobliżu wartości znamionowych.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne:

  • "wysokości masztu" – wysokość wpływa na warunki wiatrowe i uzysk energii w skali projektu, ale nie jest regulowana w czasie pracy (to parametr konstrukcyjno-budowlany).
  • "liczby łopat" – liczba łopat determinuje charakterystykę wirnika (sprawność, hałas, obciążenia), lecz nie jest parametrem regulacyjnym w eksploatacji; jej zmiana wymagałaby przebudowy.
  • "długości łopat wirnika" – długość (promień wirnika) silnie wpływa na potencjalną moc i produkcję energii, ale w typowych turbinach nie jest zmieniana operacyjnie; to cecha projektu, nie nastawa sterowania.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli pytanie dotyczy regulacji mocy pracującej turbiny, szukaj wielkości, którą sterownik może zmieniać na bieżąco (np. pitch), a nie elementów, które dobiera się na etapie konstrukcji (maszt, geometria wirnika).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Regulacja pitch polega na zmianie kąta ustawienia łopat wirnika względem napływającego wiatru. Sterownik turbiny przestawia łopaty, aby zwiększyć lub zmniejszyć moment aerodynamiczny. Dzięki temu można ograniczać moc przy silnym wietrze i stabilizować pracę generatora.
Zmiana kąta łopat modyfikuje siłę nośną i opór aerodynamiczny. Przy większym "odchyleniu" łopata przechwytuje mniej energii z wiatru, co zmniejsza moment na wale i moc generatora. Przy właściwym ustawieniu można utrzymywać moc blisko znamionowej mimo zmian prędkości wiatru.
Wysokość masztu wpływa na warunki wiatrowe (np. średnią prędkość wiatru na wysokości wirnika) i dobiera się ją na etapie projektu. W eksploatacji nie jest to parametr sterowania, bo masztu nie zmienia się dynamicznie. Do regulacji używa się nastaw automatyki, takich jak kąt łopat.
Liczba łopat wpływa na charakterystykę wirnika, ale jest cechą konstrukcyjną. Nie jest zmieniana w trakcie normalnej pracy turbiny, więc nie pełni funkcji regulacyjnej. Regulacja mocy dotyczy wielkości sterowanych operacyjnie, najczęściej kąta nastawienia łopat oraz sterowania momentem generatora.
Najczęściej stosuje się przestawianie łopat (pitch) w kierunku "odciążenia" aerodynamicznego oraz sterowanie momentem generatora. Dodatkowo turbina może wejść w tryb ograniczeń lub zatrzymania, gdy wiatr przekracza dopuszczalne wartości. Celem jest ochrona mechaniczna i utrzymanie jakości energii oddawanej do sieci.
Parametr konstrukcyjny ustala się podczas projektowania (np. długość łopat, wysokość masztu) i zwykle nie zmienia się go w codziennej eksploatacji. Parametr regulacyjny można zmieniać na bieżąco przez automatykę (np. kąt łopat), aby sterować mocą, obciążeniami i stabilnością pracy turbiny.
Uproszczenie: przy rosnącej prędkości wiatru powyżej zakresu pracy optymalnej sterownik zwykle "odkręca" łopaty (zmienia kąt), aby nie dopuścić do nadmiernej mocy i obciążeń. Przy słabszym wietrze łopaty ustawia się tak, aby efektywnie przechwytywać energię i uzyskać wymagany moment.
Częsty błąd to wybór odpowiedzi związanej z "większą" konstrukcją (dłuższe łopaty, wyższy maszt), bo intuicyjnie kojarzy się to z większą mocą. To jednak dotyczy projektu, a nie sterowania w czasie pracy. W pytaniach o regulację szukaj elementu, który da się przestawiać podczas pracy: kąt łopat.
Długość łopat silnie wpływa na potencjał mocy, bo zwiększa powierzchnię "zbierania" energii wiatru. Jednak w typowej eksploatacji nie zmienia się długości łopat, więc nie jest to metoda regulacji mocy pracującej turbiny. Pytanie dotyczy nastawy sterowania, a nie doboru elementów konstrukcyjnych.
Warto rozróżniać: co sterownik może zmienić w trakcie pracy (kąt łopat, moment generatora, tryby pracy) oraz co wynika z projektu (liczba i długość łopat, wysokość masztu). Ucz się na schematach funkcjonalnych turbiny i kojarz pojęcie pitch z regulacją mocy i ochroną turbiny.
info

Około 60% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Źródła:

  • NREL (National Renewable Energy Laboratory), "Wind Turbine Controls" / materiały przeglądowe o sterowaniu turbiną (pitch, torque) – https://www.nrel.gov/wind/ (dostęp: 2026-03-02)
  • Danish Wind Industry Association, opis regulacji pitch w turbinach wiatrowych – https://windpower.org/ (dostęp: 2026-03-02)
  • IEC 61400-1:2019, Wind energy generation systems — Part 1: Design requirements (ogólne odniesienie do systemów i wymagań dla turbin wiatrowych)

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z OZE dotyczące budowy i sterowania turbinami wiatrowymi (podręczniki i skrypty szkolne)
  • Dokumentacje techniczno-ruchowe (DTR) turbin wiatrowych – rozdziały o sterowaniu i zabezpieczeniach
  • Kursy wprowadzające do energetyki wiatrowej (kontrola mocy, pitch, ograniczanie przy prędkościach znamionowych)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego