Rkrem.ru

Большая стройка
12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мифы о ветрогенераторах и насколько ветряные электростанции выгодны и экологичны

Мифы о ветрогенераторах и насколько ветряные электростанции выгодны и экологичны

Вопрос сохранения экологии становится все более актуальным с каждым годом. Одним из самых важных его факторов является поиск альтернативных источников энергии, к которым относится и ветряная электроэнергия. Многие форумы, посвященные экологии, переполнены информацией о том, что ветроэлектростанции — это один из самых эффективных и экологичных источников энергии. Действительно ли ветрогенератрные установки помогают сохранить экологию и правда ли то, что они быстро окупаемые? Чтобы разобраться с этими вопросами я решил обратиться к авторитетным источникам.

Конструкция ветряной электростанции

Система состоит из:

Конструкция ветряка:

  • Мачта (может быть трубчатого типа или «ферма»):
  • Турбина – это ротор, предназначенный для того, чтобы превратить энергию прямолинейного движения воздушного потока;
  • Система управления турбиной;
  • Генератор преобразовывает энергию ветра в электрическую;
  • Ланка передачи энергии (мультипликатор или сам вал);
  • Выпрямитель (поскольку зачастую в ветряках используются генераторы переменного тока для того, чтобы правильно зарядить аккумулятор или отправить энергию в сеть (бытовой сегмент));
  • Система азимутального привода или хвост (иногда устанавливаются машины, у которых к ветряку прикрепляется «хвост», он ориентируется по ветру самостоятельно).

Как мы можем помочь разработке ветрогенераторов в России?

Наши телеметрические системы, оптимизированные для использования на ветрогенераторах, позволяют осуществлять бесконтактное измерение крутящего момента и коэффициента передачи мощности на валы ротора и генератора, а также характеристик изгиба и кручения лопастей ротора. Индуктивное питание позволяет проводить непрерывные измерения, а также синхронизировать по времени передачу до 256 каналов со скоростью передачи данных до 2,5 Мбит/с.

Компания Промтекс предлагает оптимальное решение дистанционного (телеметрического) мониторинга ветрогенераторов и для любого другого применения на базе испытательного оборудования КМТ. При непрерывной работе системы устойчивы к воздействию электромагнитных помех, вибрациям, и могут работать даже в экстремальных условиях окружающей среды.

Оборудование KMT внедрено в решения для испытания ветрогенераторов в таких компаниях как DEWI, ENERCON, GL Garrad Hassan GmbH, HANSEN Transmission, NORDEX, RePower, Siemens, SUZLON, VESTAS, Windtest, ZOLLERN.

Для удобства работы с телеметрией мы предлагаем изготовление монтажных колец для надежного и быстрого монтажа на вал датчиков дистанционного измерения, усилителей и передатчиков собранных сигналов телеметрии на пульт сбора и обработки данных.

Новейшие разработки

Прогресс не стоит на месте, и новые разработки поднимают эффективность ветрогенераторов на новую высоту, в буквальном смысле. Одной из самых трудозатратных частей при создании ветровой электростанции был монтаж наземных систем: мачты, генератора, ротора, лопастей. На малых высотах, возле земли ветровые потоки не постоянны, а подъём генерирующих мощностей на большую высоту, делает мачту слишком сложной и дорогой конструкцией.

Теперь этого можно избежать. Компания Makani Power разработала летающий ветрогенератор — крыло, запустив который на большую высоту 550 м, можно получить до 1 МВт электроэнергии в год.


Всё ещё бегаете за ветром?

Ищу инвестора напарника. Есть мой проект Высотная ветровая электростанция. Она может давать электроэнергию больше чем АЭС. На высоте скорость ветра намного больше, чем внизу. Ветер это движение воздушных масс. Масса обязательно давит на поверхность по которой идет, за счет трения и теряет часть энергии. Море это доказывает. Когда ветра нет, то море спокойное. Когда возникает ветер, то появляется волна и чем больше скорость ветра, тем больше масса волны. Энергию ветра и волны связывает трение. Ветер по скорости не равномерен. Его нужно аккумулировать. Есть разные , аккумуляторы. Водохранилище для гидростанций, это тоже аккумулятор энергии реки. Для ветроэнергетики промышленного масштаба, наилучший аккумулятор это энергия сжатого воздуха в ресиверах. Воздух сжимаем, поэтому большой объем энергии можно аккумулировать и хранить в ресиверах. На энергии сжатого воздуха с избыточным давлением в одну атмосферу, работает мой мой двигатель и вращает типовой электрогенератор переменного тока. Двигатель работает по закону Архимеда и Ньютона. Я скопировал действия этих законов с подводной лодки. Высотная ветровая ЭС, это стальная конструкция длиной 1500=2000 м. На ней по вертикали до 100 горизонтальных площадок. На каждой стоит мой ветродвигатель и вращает компрессор. Энергия ветра превращается в энергию сжатого воздуха и по трубам переходит вниз в ресиверы. Там же могут стоять мои двигатели с электрогенераторами.

А можно рассказать по подробней о вашем двигателе. Есть ли какие-нибудь картинки?

стальная конструкция длиной 1500=2000 м. Вы никогда не найдете инвестора в непроверенную технологию на такие объемы. Необходимо начинать с малого и масштабировать по мере успеха.

Целесообразность установки

Ветрогенераторы целесообразно устанавливать в местности, где средняя скорость ветра более 8 м/с. Лопасти больших генераторов начинают вращательное движение при ветре 4 м/с; максимальное КПД достигается при 12 м/с. Мощность 3-х лопастного ветрогенератора с горизонтальной осью оценивается по формуле:

  • P – расчетная мощность, кВТ;
  • r – расстояние от центральной точки ротора до конца лопасти, м;
  • v – средняя скорость, м/с;
  • ¶=3,14.

Например, если расстояния от центра ротора до конца крыльев 6 м, скорость ветра 9 м/с, мощность составит примерно 49,5 кВт.

Большинство промышленных электростанций – это обширные области в долинах, на пустынных местностях, где большую часть времени дует ветер, на которых установлено множество одновременно вращающихся генераторов. Также ветряные «фермы» строят прямо в морях.

Энергоэффективность здания — 6 шагов

Чтобы достичь высокой энергоэффективности нужно рассматривать здание как сложную систему. Анализ оптимизации энергопотребления идет от общего к частному:

1. Анализ местоположения и климата

На этом этапе мы должны оценить график температуры в течение года, максимальные и минимальные температуры, влажность, солнечную радиацию и розу ветров. Эти данные крайне необходимы для анализа конкретных архитектурных и инженерных решений.

2. Снижение нагрузок

Во вторую очередь мы занимаемся снижением пиковых нагрузок. Дело в том, что общая мощность оборудования подбирается именно по максимальным нагрузкам: тепловая мощность, электрическая, холодильная. Например, сокращение пиковой электрической нагрузки может сильно сэкономить не только расходные на энергопотребление, а также стоимость подключения к коммунальным сетям и стоимость устанавливаемого оборудования.

Для сокращения тепловых нагрузок используются традиционные методы:

  • Утепление стен и кровли
  • Утепление окон
  • Использование рекуперации на приточно-вытяжных установках
  • Оптимизация площади остекления
  • Герметизация ограждающих конструкций

Для сокращения мощности на кондиционирования можно использовать все те же решения что для сокращения мощности на отопления плюс, следующие:

  • Подбор атермального остекления (Low-e, низко эмиссионное покрытие, солнцезащита)
  • Использование элементов затенения и солнцезащиты на окнах и остекления кровли (козырьки, ламели – статичные и динамические)
  • Оптимизация площади остекления, в том числе на кровле.
  • Определение помещений и графика работы здания, для того-чтобы исключить помещения, в которых не требуется кондиционирование
  • Подбор холодильного оборудования. Например, в сухом климате работают орошаемые градирни. Они расходуют воду, но при этом имеют в разы выше скорость теплоотдачи. Также использование более эффективных холодильных машин может сократить электрическою нагрузку до двух раз.
Читать еще:  Как прозвонить диодный мост генератора мультиметром

3. Использование бесплатной энергии

Здесь идет речь о пассивных технологиях по отоплению и кондиционированию, вентиляции и освещению.

Для пассивного отопления можно использовать:

  • Энергию солнечного света для отопления здания
  • Строительные материалы с высокой теплоемкостью, например красный кирпич или бетон. Такие материалы нагреваются, когда тепло и долго остывают, когда прохладно или наоборот работают на охлаждение.
  • Ориентация здания для максимизации отопления здания солнцем.

Для пассивного охлаждения можно использовать:

  • Естественное проветривание, когда на улице температура ниже, чем в помещении
  • Принудительное проветривание с помощью вентиляционных установок.
  • Проектировать естественную вентиляцию или комбинированную вентиляцию.
  • Использовать испарительное охлаждение. Например, фонтан в атриуме или устройство специальной вертикальной шахты, в которой разбрызгивается вода. Вода испаряется, охлаждая воздух. Данное решение хорошо работает в сухом климате.
  • Популярно использования Free-cooling. Для этого система кондиционирования должна быть оборудована сухими охладителями, которые отводят тепло из здания без включения холодильных машин, когда на улице прохладнее чем в здании.

Большой эффект по экономии электрической энергии приносит максимизация естественного освещения. Для этого предусматриваются:

  • Зенитные фонари на кровли площадью 4-5% от площади кровли
  • Остекление на высоте от 2-х метров
  • Световые полки на отселении для повышения глубины проникновения света внутрь здания
  • Специальной формы потолок
  • Светлые тона отделочных материалов (потолок, стены, пол)
  • Специальные решения – световые трубки или оптические световоды.

4. Эффективность работы инженерных систем

Следующим этапом оптимизации является энергетическая эффективность инженерных систем и конкретных компонентов.

В первую очередь нужно обратить внимание на следующие компоненты:

  • Водогрейные и паровые котлы. КПД котлов составляет от 80% до 99%. Например, небольшие конденсационные котлы имеют КПД до 99%. А хорошие промышленные порядка 90%.
  • Холодильные машины и кондиционеры. Чем крупнее здание, тем более эффективными должны стоять холодильные машины. Здесь представлен общий случай энергоэффективности холодильных машин от большего к меньшему:
    • Максимальная
      • Водоохлажаемые центробежные (центрифужные, турбокоры, турбокомпрессоры) –
      • COP > 5,5(IPLV > 7)
    • Средняя
      • Водоохлаждаемые холодильные машины (спиральные, винтовые, поршневые)
      • COP > 4,5 (IPLV > 6)
    • Пониженная
      • Воздухоохлаждаемые холодильные машины —
      • COP > 3 (IPLV > 4)
      • VRF COP > 3
    • Низкая
      • Сплит система
    • Вентиляционные установки. Вентиляционные установки потребляют электричество, тепло и холод. Для оптимизации электричества нужно сокращать статическое давление во воздуховодах, уменьшая количество поворотов, увеличивая площадь сечения, уменьшая длину и количество устройств в каналах. Также подбирается премиальный электрический двигатель с вентилятором. Интегральный показатель эффективности вент машины является коэффициент SFP (specific fan power). SFP показывает сколько вентиляционная машина тратит энергии на перемещение 1 литра воздуха в секунду. Размерность вт/л*с. Также для экономии тепла и холода вент-установку оборудуют рекуператором. Наиболее эффективным считается роторный, далее пластинчатый и гликолевый. К сожалению, роторный не везде можно использовать, из-за того, что часть вытяжного воздуха смешивается с приточным. Еще в вентиляционных установках применяют технологию воздушного экономайзера. Данная технология редко применяется в России. А зря так как часто она очень эффективна. Суть в том, что вентиляционная машина использует наружный воздух для охлаждения или отопления здания. Например, если в здании прохладно, а на улице тепло, то вент установка подает в здание теплый воздух, и наоборот, если в здании жарко, а на улице прохладно, то вент установка подает в здание прохладный воздух с улицы. Такое часто происходит в межсезонье (осенью или весной)
    • Освещение. В первую очередь нужно сократить установленную мощность. Для этого используем высокоэффективные светильники LED (светодиодное освещение). Подбор светильников нужно производить тщательно с запасом 20-30%. Так как светодиодные светильники тускнеют со временем. Далее, используем датчики естественного света и присутствия. Когда в помещении достаточно света или отсутствуют люди, освещение отключается автоматически.
    • Тепловые насосы. Тепловые насосы, по сути, работают также как кондиционеры. Обычный кондиционер — это воздушный тепловой насос. Если систему включить в обратную сторону, то он может отапливать здание. Данное решение, может быть эффективно, в VRF системах или в центральных кондиционерах в межсезонье, когда отопление отключено, а здание следует отапливать. Это эффективнее примерно в 3-4 раза по сравнению с прямым электрическим нагревом. Также существуют тепловые насосы, которые используют тепло земли или воды. Такие тепловые насосы хорошо окупаются, если в здании нет дешевого газа. Систему следует использовать летом для кондиционирования, а зимой для отопления. В этом случае тепловой насос дает максимальный экономический эффект.

5. Регенерация энергии.

Часть в здании можно идентифицировать источники энергии, которые можно пустить повторно в работу. Мы уже писали выше про рекуперацию в вентиляционных системах. Также в можно снабдить лифт регенератором, который будет вырабатывать энергию при спуске для собственных нужд.

Если в здании есть большие тепло избытки, например от технологических процессов (дата центры, варка, кухня и др.), то данное тепло можно использовать для отопления.

Существует также рекуперация канализационных стоков для предподогрева воды для горячего водоснабжения.

6. Возобновляемые источники энергии

После того, как мы провели полномасштабную оптимизацию энергопотребления, стоит рассмотреть возобновляемые источники энергии. К возобновляемым источникам энергии относят:

  • Солнечную электростанцию. Солнечные панели сильно подешевели за последние три года. Они также имеют высокую энергоэффективность. Например, установка качественных солнечных панелей с инверторами мощностью 100 кВт в Москве вам обойдется всего в 4 200 000 рублей. Данная система будет генерировать около 100 000 кВт*ч энергии в год. А срок окупаемости такой системы составит 8 – 9 лет.
  • Ветрогенераторы. Ветрогенераторы имеет смысл ставить в двух случаях. Первое – это когда есть стабильный ветер. Второе, когда вы ставите промышленный ветрогенератор мощностью от 100 кВт. А лучше более 1 МВт. По нашему опыту ветрогенераторы малой мощности имеют достаточно большой срок окупаемости, а промышленные имеют срок окупаемости от 7 лет. Как правило, крупные ветрогенераторы имеют высокую энергоэффективность.
  • Солнечные коллекторы (гелеосистемы). Данная система используется для нагрева воды с помощью солнца. Вода нагревается в солнечные дни и храниться в утепленном резервуаре. Такое решение особенно эффективно, если существуют проблемы с подключением к газу, а зданием много использует энергии для горячего водоснабжения, например небольшие гостиницы на побережье черного моря в Краснодарском крае или в Крыму. Энергоэффективность солнечных коллекторов доказана практическим опытом в средиземноморских странах.
  • Котельные на биомассе/биотопливе. Если у вас есть сырье (отходы мебельного производства, отходы сельского хозяйства, древесные отходы), то можно рассмотреть строительство котельной на биомассе.
  • Гидроэлектростанции. Гидроэлектростанции малой мощности также являются возобновляемыми источниками энергии.
  • Геотермальные станции. Геотермальные станции достаточно редкое явление, но они также являются возобновляемыми источниками энергии.
Читать еще:  Как сделать генератор тесла в домашних условиях

Следую данной методике по повышению энергоэффективности можно очень сильно сократить расходы на энергопотребление. Например, можно достичь энергетически-нейтрального здания. Или здания с нейтральными выбросами парниковых газов.

Тем не менее, нельзя применять все технологии сразу и необдуманно. Чтобы оценить архитектурные и инженерные решения в динамике в течение всего года мы строим цифрового двойника здания, на котором тестируем различные варианты и комбинации решений.

  1. Солнце
  2. Ветер
  3. Земля
  4. Огонь

Читайте также про услуги по оптимизации энергопотребления с помощью цифрового двойника здания

Типы ветротурбин, их мощность, эффективность

Какие бывают ветротурбины?

Ветротурбины отличаются по ориентации оси вращения по отношению к направлению ветра и по типу ветротурбины.

По ориентации оси вращения ветротурбины подразделяются на ветроустановки с вертикальной осью вращения и ветроустановки с горизонтальной осью вращения. Ветроустановки с горизонтальной осью составляют около 95% всех ветроустановок, подключенных к сетям энергосистем.

Ветротурбины также принципиально отличаются по тому, какую силу они используют для преобразования в механическую — силу давления ветра или подъемную силу. От этого свойства существенно зависит КПД ветротурбины. Теоретические КПД равны: для первого типа 0,22, для второго — 0,59 (согласно теории Жуковского Бетца).

Ветротурбина чашечного типа (использует силу давления ветра)

Ветроустановки, использующие силу давления ветра, имеют право на жизнь, но наукой и опытом давно доказана их очень низкая эффективность по сравнению с пропеллерными или другими, использующими подъемную силу крыла. Это примерно как гребные колеса у дореволюционных пароходов по сравнению с обычным винтом любого современного корабля или катера. Такие ветротурбины имеют большую материалоемкость и, соответственно, высокую удельную стоимость.

Ортогональные ветроустановки с вертикальной осью вращения, которые используют подъемную силу крыла, имеют КПД немногим менее пропеллерных, поэтому их эффективность также высока. Но у таких вертикально-осевых турбин есть другой недостаток — они не могут самостоятельно начать вращение, и для их запуска их надо раскрутить — или от сети, или с помощью другой ветротурбины, имеющей стартовый момент вращения (часто используется турбина Савониуса для этих целей).

Вертикально-осевые ветротурбины (ВОВТ), как правило, менее эффективны, чем горизонтально-осевые ветротурбины (ГОВТ), по следующим причинам:

  • Лопасть испытывает сопротивление при вращении, т.к. на части траектории она должна двигаться противоположно направлению ветра
  • ВОВТ часто установлены на более низкой высоте (земля или крыша здания), где скорость ветра меньше.
  • ВОВТ имеют проблемы, связанные с вибрацией, например, шум и более быстрый износ и разрыв опорной конструкции (так как воздушный поток имеет большую турбулентность на низкой высоте).
  • Нагрузка на электрогенератор от массы ветротурбины, если она установлена на одном валу с электрогенератором.

Зависимость КПД ветротурбины от ее типа и быстроходности

Важным параметром ветроколеса является быстроходность. Быстроходность — это отношение линейной скорости лопасти к скорости ветра. У ветротурбин, использующих силу давления ветра, быстроходность всегда меньше 1. К таким ветротурбинам относятся карусельные, чашечные и другие аналогичные типы ветротурбин. Ротор Савониуса имеет быстроходность немного больше единицы потому, что кроме силы давления ветра в нем используется еще и реактивная сила. У ветротурбин, использующих подъемную силу крыла, скорость лопасти больше скорости ветра.

Как это не парадоксально, но чем меньше лопастей в ветроколесе, тем выше его КПД. Это проверено как теоретическими исследованиями, так и продувками в аэродинамической трубе, хотя разница между 1, 2, 3 лопастями незначительна. Однако, с уменьшением количества лопастей также уменьшается момент страгивания и ухудшается работа при низких скоростях ветра. У однолопастных ветротурбин также есть серьезная проблема с балансировкой и надежностью ветроколеса.

Ветрогенераторы с 2-3 лопастями относятся к быстроходным с более высоким КПД и частотой вращения, но при этом у них низкий стартовый момент вращения ротора. Поэтому быстроходные ветрогенераторы выгодно объединять с электрическим генератором, так как электрический генератор имеет высокую частоту вращения (для улучшения массогабаритных характеристик) и низкий пусковой момент. Тихоходные многолопастные ветротурбины обычно работают в связке с водяными насосами, у которых большой момент запуска и меньшая частота вращения. Быстроходные 3-х лопастные ветрогенераторы получили большее распространение, чем 1-2-х лопастные, несмотря на их высокую стоимость. 3-х лопастным ротором генерируется меньше вибрация и выглядит он более эстетично. Поэтому во всем мире оптимальным количеством лопастей горизонтально-осевой ветротурбины признано 3.

От чего зависит мощность ветротурбины?

Мощность ветротурбины зависит от скорости ветра, площади ометаемой поверхности и эффективности ветротурбины. Это основные факторы, влияющие на вырабатываемую ветротурбиной мощность (и, соответственно, энергию). На выработку также влияет турбулентность ветропотока, плотность воздуха, равномерность распределения скорости ветра по ометаемой площади.

Скорость ветра — важнейший элемент в проектировании и использования ветроустановки. Вырабатываемая мощность пропорциональна кубу скорости ветра и квадрату диаметра ротора. Это означает, что при удвоении скорости ветра возможная вырабатываемая мощность увеличивается в 8 раз. Так, ветроустановка, работающая при средней скорости 6 м/с, генерирует мощность на 44% большую, чем при скорости 5 м/с. Если скорость ветра определяется местом, где сооружается ветроустановка, то диаметр ее ротора — это элемент конструкции, величина которого зависит от многих расчетных параметров. Чаще всего решается обратная задача: задается проектируемая мощность ВЭУ и далее определяется требуемый диаметр при определенной расчетной скорости.

где ρ= 1,22 — плотность воздуха (стандартная), кг/м 3
V — скорость ветра, , м/с
ηг·ηм— коэффициенты полезного действия генератора и механической передачи между ветроколесом и генератором,
Cp — коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ), зависящий от профиля лопастей и других режимных параметров, предельное значение которого равно 0,593, а достигнутое в эксплуатации- 0,4-0,45,
А — площадь ветротурбины, в случае пропеллерной турбины вычисляется по формуле:

Читать еще:  Водородные генераторы для отопления жилых домов

где D, м- диаметр ротора,π=3,14.

Скорость ветра увеличивается с высотой над уровнем земли, поэтому чем выше мачта ветротурбины, тем более производительной будет ветроустановка.

Ветроустановка состоит из следующих основных подсистем и узлов:

  1. ротор или лопасти, который преобразует энергию ветра в энергию вращения вала,
  2. кабину или гондолу, в которой обычно расположен редуктор ( некоторые турбины работают без редуктора),
  3. генератор и другие электромеханические системы,
  4. башню или мачту, которая поддерживает ротор и кабину,
  5. электрическое и электронное оборудование, такие как панели управления, электрические кабели, оборудование заземления, оборудование для подключения к сети, система молниезащиты, система накопления электроэнергии и ее стабилизации, и др.

Как выбрать ветрогенератор?

Распространенная ошибка — выбирать мощность ветроустановки по пиковой мощности нагрузки. Ветрогенератор, также как и солнечные батареи, является источником энергии, а не мощности. Поэтому расчет ветроэнергетической системы ведется в несколько шагов, и желательно, если это сделает специалист.

Для выбора ветрогенератора сначала Вам необходимо определить своё потребление в кВт*часах в месяц, пиковую (суммарную) мощность всех приборов и постараться узнать среднегодовую и среднемесячные скорости ветра в Вашей местности. Последний параметр не всегда возможно определить с достаточной точностью. Даже если вы получите данные по многолетним скоростям ветра от ближайшей метеостанции, не факт, что в месте установки вашей ветротурбины будет именно такая скорость ветра. Поэтому для больших ветростанций необходимо обязательно проводить мониторинг скорости ветра хотя бы в течение одного года, а затем сделать корреляцию полученных данных с данными от ближайшей метеостанции. Для малых ветроустановок такой путь слишком дорог, и очень часто малые ВЭУ устанавливаются на страх и риск хозяина. В таких случаях обычно, если ветра недостаточно, признается, что решение об установке ветротурбины было ошибочным. Если же ветер хороший, то следующим шагом обычно является увеличение мощности малой ветростанции.

Для получения электричества в необходимом объёме нужно понимать, что количество вырабатываемой ветряком энергии напрямую зависит от ометаемой ветротурбиной площади или максимального сечения ветротурбины. Для минимального обеспечения пары лампочек, ТВ, холодильника, электрочайника — диаметр ветряка должен быть не менее 2,5 метров при средних по силе ветрах.

Упрощенная формула расчета реально отдаваемой ветром мощности в зависимости от скорости ветра и диаметра винта:

Р = D 2 V 3 /7000, кВт,

Некоторые производители представляют результаты продувок своих ветроэлектрических установок по мощности в аэродинамической трубе. Это хорошо, и говорит о серьезном подходе к делу. Однако, необходимо учитывать, что мощность в аэродинамической трубе и в природе на ветру отличаются примерно на 10-30% вследствие идеализации воздушного потока в трубе. Реальный поток ветра имеет турбулентности, которые существенно ухудшают параметры ветроколеса.

Мощность, вырабатываемая ветрогенератором, пропорциональна кубу скорости ветра. Это означает, что мощность ветрогенератора на слабых ветрах (даже если он вращается) очень мала. Но, с усилением ветра, идет резкое нарастание мощности. А поскольку ветер на практике дует с постоянной скоростью и направлением только в аэродинамической трубе, понятно, что мощность, вырабатываемая ветрогенератором, является постоянно меняющейся по времени величиной. Поэтому любая энергетическая система с использованием ветрогенератора в качестве источника энергии должна иметь стабилизирующее звено.

В малых автономных системах роль такого звена обычно играет аккумуляторная батарея. Если мощность ветрогенератора больше мощности нагрузки, батарея заряжается. Если мощность нагрузки больше – батарея разряжается. Из этого следует следующая важная особенность ветрогенератора, как источника мощности: если большинство других источников выбираются по мощности пиковой нагрузки, ветрогенераторы следует выбирать, исходя из величины потребления электроэнергии в месяц (или в год, как кому нравится).

Проиллюстрируем это на примере. На берегу моря, где средняя скорость ветра приближается к 6 м/с, стоит домик, куда приезжает семья из трех человек на выходные. Электрооборудование включается тоже только на выходные. В день потребление достигает 15 кВт*ч, при этом пиковая нагрузка – до 3 кВт. Следовательно, в месяц потребление энергии равно 120 кВт*ч. При среднегодовой скорости ветра 6 м/с выработку 120 кВт*ч в месяц может обеспечить небольшой 700-ваттный ветрогенератор. Кроме того, для аккумулирования энергии в течение 5 дней потребуется батарея большой емкости, и инвертор (который преобразовывает постоянное напряжение батареи в стандартное переменное) мощностью 3 кВт, чтобы обеспечить пиковые нагрузки.

Как можно видеть, в каждом из вышеописанных случаев мощность ветрогенератора отличается в разы от пиковой мощности нагрузки. Мощность пиковой нагрузки определяет мощность преобразователя. Сам ветрогенератор определяет только величину выработки в определенный временной промежуток при определенной среднемесячной скорости ветра. Кроме средней скорости ветра, существуют более подробные вводные данные для оценки ветровых ресурсов, называемые параметрами распределения Вейбулла, которые отражают распределение длительности ветра определенной силы для данного места, они используются при проектировании ветропарков мощностью в десятки МВт.

В каких случаях выгодно использовать ветрогенератор?

Ветровые электростанции установки наиболее выгодно использовать в местах, где невозможно провести общую электросеть, или соединение является очень затратным, а также — в местах с частыми отключениями электричества. Ветровые электростанции смысл устанавливать, если в месте становления среднегодовая скорость ветра превышает 3 м/с.

В общем случае, при среднегодовой скорости ветра более 4 м/с на высоте 10 м (на этой высоте на метеостанциях устанавливаются анемометры — приборы, измеряющие скорость ветра) возможно эффективное применение ветроустановок, а ветер с меньшей скоростью годится для водоподъемных устройств.

Хорошими ветровыми условиями в России обладают следующие субъекты РФ: Архангельская, Астраханская, Волгоградская, Калининградская, Камчатская, Ленинградская, Магаданская, Мурманская, Новосибирская, Пермская, Ростовская, Сахалинская, Тюменская области, Краснодарский, Приморский, Хабаровский края, Дагестан, Калмыкия. Карелия, Коми. Ненецкий автономный округ, Хакасия, Чукотка, Якутия, Ямало-Ненецкий автономный округ.

По опыту эксплуатации ветропарков, установленных в Российской Федерации, их КИУМ в среднем равен 12%. Как видим, российские ветропарки имеют невысокий КИУМ. Это связано как с невысокой среднегодовой скоростью ветра в местах их установки, так и с большим временем простоя.

Какие нужны документы и разрешения для установки ветрогенератора?

Импортируемые ветроустановки не подлежат сертификации. Вы можете без проблем установить на своей территории для себя ветрогенератор мощностью до 75 кВт и высотой до 30 метров для личного некоммерческого использования. Для этого не нужны никакие документы, справки или разрешения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector