Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Боковая панель

2016:02:05:ветроэнергетика

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика – это отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра.

На башнях Бахрейнского всемирного торгового центра установлены три ветрогенератора суммарной мощностью в 675 кВт. Каждая из этих турбин диаметром 29 метров ориентирована на север, так как со стороны Персидского залива ветер дует наибольшее количество дней в году (Mubarak Fahad, Creative Commons)

История

Энергия ветра используется уже более 6000 лет: первые парусные суда появились несколько тысяч лет назад в эпоху древнейших цивилизаций. До изобретения паровой машины основным источником энергии во многих странах была именно энергия ветра. В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. В России ветряные установки использовались в основном для помола зерна. Первые проекты ветроагрегатов, способных вырабатывать электроэнергию, появились еще в 20-е годы прошлого века. Первый экземпляр ветродвигателя с роторами на четырех крыльях, диаметром 20 м, был установлен в 1926 г. в Берлине на башне высотой 15 м. Его крылья были сделаны из легкого металла ‒ лоталя. В России в 1918 году профессор В. Залевский создал теорию ветряной мельницы и сформулировал принципы, которым должна отвечать ветроустановка. В 1925 году профессор Н. Е. Жуковский разработал теорию ветродвигателя и организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте. Первая в мире ветроэлектростанция мощностью 100 кВт. была построена в 1932 году в Крыму.

Типы ветроэлектростанций

Сегодня в мире широко распространены ветродвигатели двух типов: крыльчатые и карусельные. Встречаются еще барабанные и некоторые другие оригинальные конструкции. Крыльчатые или ветродвигатели традиционной схемы собой лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения (например, как детская вертушка). Система устанавливается в самое выходное положение в потоке ветра с помощью крыла-стабилизатора, который похож на флюгер. На мощных станциях, работающих на сеть, для этого используется электронная система управления рысканием. Небольшие крыльчатые ветряные электростанции (ВЭС) постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую, мощные станции оснащают редуктором. Коэффициент использования энергии ветра у крыльчатых ВЭС намного выше, чем у других ветряков, поэтому они занимают более 90 % рынка. Карусельные, или роторные, ВЭС с вертикальной осью вращения (на вертикальную ось «насажено» колесо, на котором закреплены «приемные поверхности» для ветра), в отличие от крыльчатых, могут работать при любом направлении ветра, не изменяя своего положения. Ветродвигатели этой группы тихоходны, поэтому не создают большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах, что позволяет применять простые электрические схемы без риска потерпеть аварию при случайном порыве ветра. Новый типт ВЭС, который появился не так давно, состоит из фундамента, трехопорного несущего основания и кольцеобразного генератора со встроенным подшипником и центральным ротором. Кольцо генератора может достигать в диаметре 120 м и более. Конструкции ВЭС постоянно совершенствуются: улучшаются их аэродинамика и электрические параметры, уменьшаются механические потери и т.д.

Принцип работы ветрогенератора

Вращения ротора генератора происходит под действием подъемной силы, возникающей при обтекании ветром лопастей. При этом генератор вырабатывает переменный нестабильный ток, который выпрямляется в контроллере. Постоянный ток контроллера предназначен для заряда аккумуляторов. Одновременно к аккумуляторов подключено другое устройство ‒ инвертор, преобразующий постоянное напряжение аккумуляторов в переменное однофазное напряжение 220В 50Гц или трехфазное ‒ 380/220В ‒ для питания нагрузки. Ветрогенератор обычно работает вместе с контроллером и инвертором, но при этом возможны различные варианты его использования: -Автономная работа ветрогенератора с аккумуляторами; -Автономная работа ветрогенератора с аккумуляторами и солнечными батареями (гибридная система-самая эффективная автономная система для московского региона); -Автономная работа ветрогенератора с аккумуляторами и резервным дизельным (газовым или бензиновым) генератором; -Ветрогенератор, работающий параллельно с сетью.

Ветряная электростанция на набережной в Торонто(David Dodge, Creative Commons)

Экономика энергии ветра

Согласно докладу, представленному в 2010 году Глобальным советом по ветроэнергетике, мощность введенных в строй в 2009 году ветроэлектростанций составила почти 37,5 млн. кВт, что соответствует примерно 25 крупным ядерным реакторам. Т.е., с 2008 года рост мощности ветряков, введенных в эксплуатацию во всем мире, вырос почти на 30 %. Экономический потенциал ветровой энергии России, по оценкам энергетиков, составляет около 260 млрд. кВт-ч в год, это соответствует примерно 30% совокупной выработки электроэнергии в стране. Крупнейшая ветроэлектростанция расположена в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области, другие крупные электростанции есть на Чукотке, в Башкортостане, Калмыкии и Коми.

Перспективы энергии ветра

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Ветряные генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти. Мощность высотных потоков ветра примерно в 10-15 раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над городами.

В 2009 году в Дании заработала крупнейшая в мире ветроэлектростанция Horns Rev II – она состоит из 91 ветрогенераторов, установленных в Северном море в 30 км от западного побережья Ютланда (The Danish Wind Industry Association, Creative Commons)

В 2014 году ветряные электростанции Германии произвели 8,6 % от всей произведенной в Германии электроэнергии, к 2020 году она намерена производить 19,6 % электроэнергии из возобновляемых источников энергии, в основном из ветра. Дания в этом же году произвела 39 % электроэнергии посредством ВЭС, а к 2020 г. будет обеспечивать 50 % потребности страны в электроэнергии. Франция намерена к 2020 году построить ветряных электростанций на 25 000 МВт, из них 6 000 МВт ‒ оффшорных. В Китае принят Национальный план развития, который заключается в повышении установленной мощности до 30 тыс. МВт к 2020 году. Причем бурное развитие ветроэнергетического сектора позволило Китаю превысить порог в 30 Гвт установленной мощности уже в 2010 году. В декабре 2014 года ветроэнергетика обеспечила 164 % электричества, потребляемого домохозяйствами Шотландии.

Устройство ветряков: http://www.youtube.com/watch?v=EjzvX328NAQ//

2016/02/05/ветроэнергетика.txt · Последние изменения: 2016/02/05 17:19 — admin