A szélenergiát hasznosító berendezések fejlődése
Dr. Tóth László egyetemi tanár
Schrempf Norbert PhD hallg.
Tóth Gábor PhD hallg.
SZIE Gépészmérnöki Kar
A szélről általában
A szél egyike azoknak a természeti energiaforrásoknak, amelynek szerepe az emberiség története során többször is változáson ment át. Eredetét tekintve a szélenergia tulajdonképpen szintén a Nap energiájából származik, s a keletkezési körülményei eredményeként megújuló energiaforrás.
A földfelszínt érő napsugárzás erőssége nem mindenütt egyforma. Ennek eredményeként a Földön mindig vannak olyan helyek, amelyek felett eltérő hőmérsékletű nagy légtömegek helyezkednek el. A hőmérséklet-különbég azt eredményezi, hogy a levegő sűrűségében és nyomásában is különbségek keletkeznek. A nyomáskülönbségek hatására a légkörben áramlás indul meg, s ez mindaddig fennmarad, amíg a hőmérséklet-különbségek - s ezzel természetesen a sűrűség- és nyomáskülönbségek is - ki nem egyenlítődnek. Így jönnek létre Földünkön a szelek.
A szélsebesség két fő tényezőtől függ: az egyik az, hogy mekkora légtömegek között áll fenn a hőmérséklet-különbség. A szél annál hevesebb, minél nagyobb ez a különbség, és minél nagyobb légtömegek hőmérséklete tér el egymástól.
A szelek sebessége természetesen eltérő. az enyhe légmozgástól az óránként 100 kilométeres sebességet is meghaladó, száguldó viharokig, gyakorlatilag minden szélsebesség előfordul. Ez különlegesen megnehezíti a szélenergiai berendezések tervezését és gyártását, hiszen a viharos sebességű szelek a hasznosító berendezésekben is károkat okozhatnak. Ezért a modern szélerőműveket úgy kell megszerkeszteni és megépíteni, hogy a konstrukció önműködően védelmet nyújtson a viharkárok ellen.
A szélben rejlő energia átalakítása
A különféle sebességekkel áramló levegő mozgási energiájánál fogva képes munkavégzésre. Ez a munkavégző képesség azonban a gázok áramlási törvényei alapján nem közvetlenül a kinetikus energiával, vagyis az áramló légtömegek sebességének négyzetével, hanem a sebesség harmadik hatványával arányos.
Az egy másodpercre vonatkozó mozgási energiája (a nyerhető teljesítmény optimuma):
r - a levegő sűrűsége [kg/m3],
A – a vonatkozó (pl. generátoroknál a rotor által súrolt) felület [m2],
v - a zavartalan szél sebessége [m/s].
Az erőművek teljesítménye ezért is olyan rendkívül érzékeny a szélsebesség változására. A szélenergia felhasználásával kapcsolatos további nehézség azzal függ össze, hogy a szeleknek nemcsak a sebessége, hanem az iránya is változik.
A kezdeti szélgép konstrukciók
A függőleges tengelyű szélkerék bármilyen irányú szélben egyformán dolgozik, ugyanakkor a vízszintes tengelyű, szárnylapátos szélkereket be kell állítani a szél irányába. Kezdetben is ez az elrendezés csak azokon a vidékeken vált be, ahol a szél iránya hosszú időn át nem változott lényegesen. További fejlődésre volt szükség, egy olyan elrendezésre, amelynél szélkerék könnyen beállítható lett a szélirányba. Így fejlődtek ki Németalföldön a "hollandi" és Németországban a Bock-malmok.
A függőleges tengelyű előnyösebbnek látszik. Mi az oka mégis, hogy az utóbbi szorította ki az előbbit, hogy ezekből ma már egy darab sem maradt fenn, míg a régi, szárnylapátos, vízszintes tengelyű szélmalmokból még mindig sok ezer van üzemképes állapotban. A magyarázat igen egyszerű. Ugyanazon lapátméretek (lapátkerék átmérő) mellett a vízszintes tengelyű, szárnylapátos szélkerék többszörösen nagyobb teljesítményt ad, mint a függőleges tengelyű. Ezt a hatalmas teljesítménykülönbséget még mérőeszközök nélkül is könnyen megállapíthatták, és azért döntöttek a vízszintes tengelyű csavarlapátos szerkezetű szélmalom javára.
1890-es évekig sok ezer szélmalom épült és működött Európában. A századforduló éveiben Magyarországon 700-nál is több szélmalom működött. A 19. század második felében megjelentek a gőzmalmok, amelyek már nagyobb kapacitással, de főleg kiszámíthatóbban vállalták a munkát. A szélmalmok legtöbbje ettől kezdődően pusztult el, egyrészűket lebontották másrészük a gondozás hiányában összedőlt.
A számottevő továbbfejlesztések
Az 1914-18-as világháború folyamán a repülőgépek fejlesztése révén rövid idő alatt tisztázták az áramlástani problémákat, ami a szélenergia hasznosításának kérdésében is gyors fejlődést idézett elő.
Egyik fontos területén - az ún. örvényelméletben - a magyar származású Kármán Tódor is jelentős eredményeket ért el. Az örvényelméletben elért eredmények hozzájárultak a legkisebb veszteségeket felmutató légcsavarprofilok kialakításához.
Ezek alapján világossá vált, hogy az ideális szárnyprofil önmagában nem elegendő, fontos, hogy a szárnylapátok (a légcsavarok) profilsíkja az áramlási sebességhez igazodva változó szöget zárjanak be a széliránnyal. Ezt a szöget nevezik állásszögnek. Az energia optimális hasznosítása azt is megköveteli, hogy az ideális profilú szárnyfelület állásszöge alkalmazkodjon a szélsebességhez, az áramlás sebességéhez. E feladat megoldására dolgozták ki a változtatható állásszögű szárnylapátokat.
Erőmű méretű egységek
A II. világháború után - az ötvenes években - Angliában épült két 100 kilowattos, majd Dániában (1957) egy 200 kilowattos turbinát állítottak üzembe, Franciaországban pedig egy 800 kilowattos berendezést prototipusát létesítettek. További fejlesztések során tisztázódott, hogy a szélerőművek nagyüzemi használatához múlhatatlanul szükséges a szélerőmű egységek villamos elosztóhálózatra csatlakoztatása, s így a szélerőműveknek a hálózattal szinkron periódusú árama ugyanúgy betáplálható a hálózatba, mint bármely más erőműé (pl. hő- vagy vízerőmű). A dán kereskedelmi forgalomban először 1976-ban jelentek meg a szélturbinák.
A korszerű villamos szélerőművek rendszertechnikailag alapvetően hasonlítanak más energiaforrással működő erőművekhez. Sematikusan a fő egységeket az 1. ábra szemlélteti.
1. ábra
Villamos szélerőművek(b) és más energiaforrással működő erőművek(a) elvi sémája
G-generátor, H- villamos hálózat, V- vezérlés (V1-bemenő energia rendszer, V2- hálózatra illesztés), E-gőz, dizel, gáz, stb., SzE-szélenergia
A telepítéseket kezdetben egyedi, később négy-öt, majd manapság 10-50-es csoportokban végzik. A szélerőmű parkok látványa megszokottá vált a Nyugat-Európai országokban. Az 1990-es évek elejétől jelentős fejlődésnek indult a szélerőműveket gyártó ipar, és annak háttéripar is.
A tengerpartoktól a berendezések egyre inkább a szárazföldek belsejébe kívánkoztak, azokra a helyekre, ahol az energiafelhasználás is folyik. 1998-ban még 65% fölött volt a tengerpart közeli egységek részaránya, ami napjainkra megfordult, amely tendencia arra is utal, hogy a szélturbinák legújabb generációi sokkal hatékonyabban használja fel az ott rendelkezésre álló változó ún. másodosztályú szeleket.
Azek a szelek jelentősebb turbulenciával rendelkeznek és azonos szélenergia potenciálok a tengerparthoz viszonyítva csak nagyobb magasságokban érhetők el. Éppen ezért pl. sok fejlesztés irányult az oszlopok magasságának növelésére. Míg a tengerpartokon a kezdeti időszakokban 30-40 méter magas oszlopokat készítettek, ma szárazföldek belsejében 100 m-es oszlopmagasságokkal számolnak (2. ábra). Nem ritka egyes területeken a 120-140 m magas oszlopok kivitelezésének a számításba vétele is. A szárazföldi területeken az erőművek közelebb telepíthetők az ipari létesítményekhez, villamos elosztó berendezésekhez, s ennek következtében számos hálózattal kapcsolatos terhelési probléma is megoldódik. Az energia szállítási veszteségek cökkentése mellett előnyösebbek a berendezések építési, szállítási és felállítási költségei is. Ugyanakkor a szélenergia nagyobbarányú felhasználása esetén a hálózatok egyenletes terhelésének problémájával állunk szembe (pl. Dánia). Mindezen előnyök és problémák ismeretében épül napjainkban Közép Európa legnagyabb szélerőmű parkaja Ausztriában - a magyar határ közelében - Pandorf és Neusiedel térségében. E park több, mint 100 generátorból áll, és az összes teljesítmény 200 MW lesz (3. ábra).
2. ábra
Méretnövekedés alakulésa 1982-től 2002-ig a magasság,a lapátátmérő és a teljesítmény vonatkozásában
A környezeti és gazdaságossági szempontokból kutatást jelenleg két irányban is folyik. Az egyik az ún. offshore rendszerű telepítések (3. ábra) gépeivel, amelyek a tengerpartokra, a sekély vízű tengerpartokra létesítik (kutatják a létesítés rendszerét, a kapcsolódó létesítményeket, azok kialakítását, stb. Jelenleg Irország, Dánia és Hollandia nagyvolumenű ilyen projektekkel rendelkezik. Másik irányzat a szárazföldi körülmények között magas oszlopokon nagyteljesítményű, de kisebb szélsebességeket is jól hasznosító egységek létrehozása (4., 5. és 6. ábrák). Mindkét fejlesztési irány jelentős perspektívával rendelkezik.
5. ábra
A szélerőművek szerkezeti felépítése
Alapvetően a szél kinetikai energiája mozgási vagy villamos energiára alakítható át a konvertáló berendezésekben (szélerőgépekben). A század elején és azt megelőzően a nyert mechanikai energiát közvetlenül malmok és egyéb gépek, berendezések meghajtására használták. Napjainkban elsősorban a szivattyúk hajtása jöhet számításba, amelyekkel víztárolókat töltenek fel, vagy légtartályokat feltöltő légsűrítő berendezéseket hajtanak. Az így tárolt energiát a későbbiekben fel lehet használni pl. olajmotorok, vízturbinák vagy különféle légmotorok hajtására.
A szélerőművek másik változatánál kinetikai, majd mechanikai energiát a szélerőműben villamos energiává alakítjuk át. Az előállított villamos energiatárolásnak különféle lehetőségei vannak: a leggyakoribb akkumulátoros tárolás, ismert az elektrokémiai lehetőség, vagyis hidrogén előállítása hidrolízissel majd a hidrogén tárolása, felhasználása belsőégésű motorok hajtására, fűtésre. Fejlesztés alatti megoldás, amikor ismételten elektromos energiát állítunk elő belőle üzemanyagcellák felhasználásával.
A megnevezésekkel kapcsolatosan igen eltérőek a szokások:
· Szélmotor (mechanikus energia),
· Szélerőgép (mechanikus, ritkábban villamos energia),
· Szélturbina (villamos energia),
· Szélgenerátor (villamos energia),
· Szélerőmű (villamos energia)..
Mindegyik elfogadható, hiszen lényeget, a funkciót fejezik ki, mégpedig a szélenergia átalakítását más energiaformákká. Mindenképpen hibás például a szélgép, mivel ellentétes irányú energia konverzióra utal, vagyis légmozgást, szelet hlétre, mint a ventilátor.
A lapátkerekek elhelyezés szerinti:
A függőleges tengelyű változatok legjellemzőbb kivitelei a Savonius típusok, amelyek leginkább hasonlítanak az ősi perzsa szélmalmokhoz. Ezekre hasonlítanak a lemezes és csészés kivitelek is, de a Giromill berendezés is. Technikailag leginkább kimunkáltak a Darieus típusok, amelyeket erőművi változatban is kiviteleztek. A lapátjaik speciális kialakításúak, ún. szalaglapátok: A legjellemzőbb a parabolához hasonlít, de egyszerűbb változatok is készülnek.
7. ábra
A függőleges tengelyű konstrukciók a geometriai formák szerint
Az utóbbi évtizedekben foglalkoztak olyan rendszerekkel, amelyek a ritka szélenergia besűrítése révén fejti ki energia átalakító tevékenységet. Ilyen pl. a deflektoros változat, amely nagyobb keresztmetszettől fokozatosan szűkülve gyorsítja fel a szél sebességét és a legnagyobb sebességű helyen helyezik el a turbinát. Újszerű megoldás a napenergiás változat, amelynek kifejezett nagy erőművi kivitelezésével napjainkban is foglalkoznak. Ezt gyakorlatilag igen nagy felületen elhelyezkedő napkollektor, amely a nap sugárzásából fakadó hőt hasznosítja úgy, hogy a nagy transzparens felület alatt felmelegedő levegő - a felmelegedés hatására csökkenő sűrűsége révén - a toronyban végződő napkollektorban erős, felfelé irányuló áramlásba kezd. Ez az áramlatot fokozatosan szűkítik, s ennek következtében a levegő igen nagy sebességet ér el. A legnagyobb szélsebességű ponton helyezik el a turbinát, amely villamos generátorokat hajt.
8. ábra
Vizszintes tengelyű kivitelek alapváltozatai (a soklapátostól az egylapátosig)
Legegyszerűbb változatot képez az egylapátos kivitel, mely egyszerű szerkezeti kialakítást takar, viszont nagyobb berendezéseknél akadályt jelent a lapát kiegyensúlyozása (különösen nagyobb teljesítményeknél). Legjellemzőbb a 3 lapátos változat, a világ szélgenerátor állományának nagyobb hányadát jelentik.
A 3-nál többlapátos változatok általában mechanikai energia elállítására szolgálnak. Az tíznél több, soklapátos változatokat amerikai rendszerű berendezéseknek nevezik. Ezek a mezőgazdaságban használatosak, elsősorban vízszivattyúzásra.
A 9. ábrán azokat a vízhúzó változatokat mutatjuk be, amelyek jelenleg is gyártásban ill. a fejlesztés alatt vannak. Ezek közül a legnagyobb darabszámban gyártják ma is az amerikai rendszerű sűrűlapátozású szélmotorokat vízhúzási célokra.
9. ábra
Szivattyúkat hajtó szélmotorok
A- dugattyús szivattyú, B- membrán szivattyú, C- csavar szivattyú, D- centrifugál szivattyú
E- Többfokozatú centrifugál szivattyú, F- csiga szivattyú, G- kanalas láncos vízemelő, H-mamut szivattyú
Szélgenerátorok
Az kicsi, és a közepes különálló (un. szigetüzemű) turbinákat akkumulátor töltésre, fűtésre használják (0,5-50 kW tartományban). Ezek a villamos hálózatoktól távol eső helyeken gazdaságosság szempontjából a legsikeresebbek. Jelenleg 200 000 akkumulátortöltő szélturbina üzemel a világon.
A villamos szélturbinák felépítése ma már mind a lapátozás, mind a kapcsolódó egységek szempontjából kiforrott.
A generátor házak (gondolák) 30-120 m magas tornyokon nyernek elhelyezést. Fontos szerkezeti elemük a lapátkerekeket szélirányba beállító mechanizmus, amely függőleges tengely körül elfordítja a tornyon levő házat, és ezzel eléri, hogy a lapátkerék a mindenkori szélirányra merőlegesen álljon. A lapátkerék-agy rendszerint a főtengelyen nyugszik, s e tengelyen található a tárcsafék, a melyet a tengelykapcsoló követ, s így jut el a lapátkerék forgatónyomatéka a generátor előtti hajtóműhöz, majd a generátorhoz (10. ábra).
A szabályozó rendszer feladata, hogy illessze (kihasználhatóvá tegye) a rendelkezésre álló szélenergiát a generátorba beépített teljesítménnyel, vagyis szélirányba szabályozza a lapátkereket, a tengelye körül forgatható lapátokat a szélsebességnek, ill. a villamos terhelésnek megfelelő szöghelyzetbe hozza (Pich rendszer), működtesse a védelmi rendszert (lapátfék, tengelyfék), optimalizálja a kimenő teljesítményt, stb.
A főtengely jó minőségű edzett, ötvözött acél. A főcsapágyak rendszerint többsoros golyós, vagy görgős csapágyak. A csapágy veszi fel a széllökésekből és a lengő tömegerőkből fakadó terheléseket, s így mérséklik a hajtómű igénybevételét. A rugalmas tengelykapcsoló csillapítja a szél által lökdösött lapátkerék és a generátor váltakozó terhelése (generátoros-, motoros-, ismét generátoros-üzem, stb.) által létrejövő csavaró lengéseket, védve mind a hajtóművet, és a tengelyt az esetleges túlterhelésektől.
Részletesebben egy aszinkron generátoros szélturbina generátor házában (gondolájában) található fő szerkezeti égségeket a.10. ábra szemléltet.
10. ábra
Szélturbina szerkezeti egységei
| 12. Hajtómű (kimeneti tengely) |
| 13. Burkolat |
| 14. Anemométer (szélsebesség mérő |
| 15. Generátor |
| 16. Olajhűtő |
| 17. Hátsó borítólemez |
| 18. Hidraulikus egység (szivattyú, tartály, stb.) |
| 19. Borítólemez |
| 20. Hajtóműház |
| 21. Mechanikus fék (hajtómű elött) |
| 22. Torony |
A generátorházra szerelt anemometer fontos részegysége a szélerőműnek. Segítségével mérhetjük, ellenőrizhetjük a szélerőmű vagy a szélerőmű park hatásfokát, de a szabályozás és viharvédelem is a szélsebességtől függően vezérelt. Az anemométer közvetlen kapcsolatban áll a vezérlő számítógéppel. A vezérlési elvekről a későbbiekben szólunk.
Pólusváltás aszinkrongenerátornál (pl.: 4/6 pólusú) a kisebb szélsebességeknél a vezérlés a 6 pólusú rendszert működteti, nagyobb szélsebességeknél pedig átkapcsol a 4 pólusú körre, s ezzel biztosítja az optimális teljesítményt, s szinkron közeli fordulatszámot..
A generátor házba telepített folyadék hőcserélő a surlósások (csapágy, hajtómű, generátor, fék) okozta hőt szállítja el és ezzel a rendszert állandó hőmérsékleten tartja.
Egyes szélgenerátor típusok két aszinkron generátorral dolgoznak, a kisebb teljesítményű a kis szélsebességnél, a nagyobb pedig a 6-8 m/s feletti szélsebességnél kapcsolódik a rendszerre.
Vannak típusok, amelyeknél e kétgenerátoros változatot kettős tekercselést alkalmazásával oldják meg.
Az áttétel nélküli szélerőművek az utóbbi időben terjedtek el (11. ábra). Legnagyobb előnyük, hogy elmarad a mechanikai áttételben keletkező energiaveszteség és zaj, továbbá csökken a karbantartási igény. A konstrukciók általában kihasználják, hogy a szélkerék és a generátor forgórésze ugyanazon a tengelyen helyezkedik el, és ennek köszönhetően elegendő a közös tengely végein csapágyazni. A gyakorlatban közvetlen hajtású szélgenerátorként kizárólag szinkron generátorokat alkalmaznak.
A szélturbinák névleges fordulatszáma a névleges teljesítménytől függően nn=15-60/min tartományban van. Az áttétel nélküli szinkrongenerátoroknak ez egyben a – nn=n1n=60f1n/p [min1] - névleges szinkron fordulatszáma. Ha feltételezzük, hogy a névleges fordulatszámon f1n = 50 Hz a generátor névleges frekvenciája, akkor az nn = 60/min fordulatszámú generátornál p = 50, az nn = 15/min fordulatszámúnál p = 200 a póluspárok száma. A közvetlen hajtású szinkron szélgenerátorok névleges frekvenciája a gyakorlatban is f1n»50Hz, annak ellenére, hogy frekvenciaváltós üzemben dolgoznak.
Minden generátor saját vezérlő programmal rendelkezik, amelynek ellenőrzése (adatok lehívása , parancsok, információk beírása) a toronyban található terminálról történik. A saját kijelzővel és billentyűzettel ellátott terminál a vezérlő szekrényben található. A vezérlést „on-line”, de rádiófrekvenciás üzemmódra is kiterjeszthetik, s így létesíthető kommunikációs kapcsolat a központi vezérlővel, vagy egyéb terminállal. A PCU többek között 3 fő kimenő paramétert vizsgál folyamatosan:
- feszültség,
- áram, és
- frekvencia
Ha bármely paraméter a megengedet értékhatáron kívülre esik, a s processzor a korrekciót nem képes megoldani, a vezérlés a generátort lekapcsolja a hálózatról, a rendszer önmagát (pl. befékezi) biztosítja és hibakód felvételével regisztrálja az eseményt.
A szélerőműveket villám- és rövidzárlati védelemmel is ellátják. A villámcsapás levezetése céljából, pl. az üvegszálbetétes kompozit műgyanta lapátoknál a lapát homlokrészében alumínium lemezcsíkot építenek be, s a ház burkolatához a villamos csatlakozást csúszó kefepár biztosítja.
A 2-4 lapátos gyors járású szélmotoroknál a szárnylapátok kialakítása általában konvex (A), ritkábban aszimmetrikus bikonvex (B) jellegű (12. ábra).
12. ábra
A gyorsjárású szélmotorok szárnylapátai
Ezek a profilok már igen jó aerodinamikai hatásfokkal működnek.
A lapát biztonsági rendszeréhez egy aerodinamikus fék tartozik, amely a szárnylapátok végén, vagy oldalán helyezkedik el, de hidraulikus fék is védi a főtengelyen (13. ábra).
13. ábra
Aerodinamikus fék a lapátvégeken és a lapátok oldalán
A lapátkereket, a főtengelyt, a nyomatékváltót és az oszlopot szilárdsági szempontokból a nagy széllökésekre méretezik. A főtengely közel merőleges az oszlop szimmetriatengelyéhez képest, s ezáltal a szélirány követésekor a tornyon hajlító és csavaró igénybevételek jelentkeznek.
A fékrendszer általában két-, vagy háromlépcsős. A fordulatszám beállító, ill. túlpörgés elleni fékezéseket normál üzemben a lapátkerék végzi (pitch- (14. ábra) , vagy stall-rendszer), de szabályozó fékezések a generátor terhelésével is eszközölhetők. Kizárólag vészhelyzetben történik teljes erejű fékezés, pl. a lapátvég befordítása (13. ábra), vagy a tengely fékezése a tárcsafékkel.
14. ábra
Pitch mechanizmus lapátonkénti hajtóműves aszinkron motorokkal
(Enercon 65 típus)
A széllökések 5 – 10-szer nagyobbak lehetnek mint az átlagos szélsebesség. Ilyenkor az állványban és a rögzítő-szerkezetekben fellépő feszültségek 25-szörösére növekszenek, mint ami a statikus állapotban fennáll. Dinamikai szempontból a háromlapátos konstrukció a leginkább kiegyensúlyozott.
A tartószerkezetre a lapátkerék terheléséből fakadóan hajlító, csavaró és vibrációs terhelés hat.
Az üvegszálas poliészter a legelterjedtebben használt lapát anyag, de egyre jobban terjednek a nagyon jó tulajdonságokkal rendelkező a szénszál erősítésű műanyagok.
A lapátok tervezésnél fokozottan kerülni kell a nagyarányú keresztmetszeti átmeneteket (kisebb rádiuszokat).
A környezeti hatások közül legjellemzőbbek: a korrodáló savas esők és a por koptató hatása. Az utóbbi a hosszú szárnylapátoknál a lapátvégeken a legvalószínűbb, ahol a sebessége elérheti a 100 m/s-ot is. A rotort a vezérlő rendszere irányítja a szél irányába (15. ábra). A gépház általában 3 teljes körbefordulásra képes. Egy passzív fékberendezés védi az esetleges túlfordulástól . Ha a fék mégis üzembe lép, akkor leállítja a turbinát, és automatikusa visszafordítja a gondolát.
15. ábra
Szélirányba forgatás
1-vezérlés, 2-fogaskoszoru, 3-meghajtó motor
A szélerőmű automatikusan üzemel mindenfajta szélviszony mellett. Ha a szélsebesség eléri a 2,5-3 m/s értéket a generátor automatikusan bekapcsol. A kétgenerátoros kiviteleknél a kis generátor fokozat 5-7 m/s -os szélsebességig működik. A fő generátorok általában 15-25 m/s-os szélsebességig működnek. Ekkor működésbe lép a teljesítmény leszabályozás. Ami történhet a lapátvégekkel, ill. alapátok aerodinamikai fékhatásával (Stall), vagy a lapát teljes elfordításával (Pitch). A tengelyfékkel rögzítik a már leállt szélturbinát. Amennyiben a szélsebesség a megengedett határ alá kerül, úgy a turbina automatikusan újra bekapcsol.
A leggyakrabban alkalmazott felhasználás a villamos áram közcélú elosztóhálózatra való rátáplálása. A szigetüzem, a kisfogyasztók (háztartások, esetleg kisüzemek) lehetősége.
Az ipari méretű villamosenergia-termelés szélenergiából azt jelenti, hogy a megtermelt energiát rátápláljuk a közcélú elosztóhálózatra, ezzel a szélerőmű szerves része lesz a hálózatot tápláló erőműrendszernek.
A hálózati üzem minden előírt feltételét gazdaságosan csak a nagyteljesítményű szélerőművekkel lehet teljesíteni. A fajlagos beruházási költségek kb. 100 kW feletti névleges teljesítménynél teszik lehetővé a gazdaságos hálózati üzemet. Ennek részleteivel a későbbiekben külö is foglalkozunk.