готовые решения и проблемы, существующие в ветроэнергетике

Электроэнергия в России

Обеспеченность пользователей электроэнергией в России далеко не стопроцентная, хотя страна является энергоизбыточной и способна поставлять ресурс на экспорт. Причины такого положения в большой площади, создающей большие трудности в доставке электроэнергии.

Отдаленные регионы, труднодоступные участки до сих пор не имеют централизованного снабжения энергией и вынуждены использовать дизельные и бензиновые генераторы, обходящиеся дорого и требующие постоянного обслуживания, ремонта, снабжения топливом и прочих действий.

Для жителей таких районов крайне необходимо использование альтернативных источников, менее требовательных к топливным ресурсам и позволяющим получить автономные устройства, производящие электроэнергию. Среди этих источников наиболее предпочтительными являются ветровые электростанции или установки, имеющие большие возможности.

Важность освоения альтернативных источников энергии

Освоение и широкое использование альтернативных источников энергии крайне важно для всех современных людей, независимо от мест проживания и близости к действующим энергоресурсам. Причины этого:

• чем больше источников энергии, тем меньше загруженность магистральных линий
• состояние многих электростанций требует срочной модернизации, реконструкции или ремонта. Срок службы многих сооружений подходит к концу, вынуждая задумываться о способах замещения старых источников новыми
• возможность иметь свой, независимый источник электроэнергии освобождает пользователя от зависимости от ресурсоснабжающих компаний
• экологическая чистота альтернативных источников намного предпочтительнее, чем опасность радиоактивных загрязнений или прорыва плотины с непредсказуемыми последствиями

Кроме этих неоспоримых достоинств ветроэнергетики, существует еще одно важное обстоятельство: обеспеченность отдаленных и труднодоступных регионов есть и будет под большим вопросом. Экономическое обоснование возможности проведения линии электропередач в эти места крайне отрицательное, отсутствие промышленных объектов или важных военных, исследовательских центров низводит вероятность создания магистрали до нуля.

Вынужденный характер применения альтернативных вариантов усиливается постоянным ростом использования электроприборов как для связи, так и для прочих бытовых, медицинских или иных целей, необходимых для нормальной жизни в современном мире.

Перспективы и возможности ветрогенераторных установок

Ветроэнергетика переживает второе рождение. Из экзотических видов, применяемых в отдельных регионах планеты, где нет возможности применять другие способы производства электричества, ветроэнергетика становится полноценным видом добычи энергии.

Кроме того, весьма привлекателен сам источник. Потоки ветра обладают огромными запасами кинетической энергии, который никогда не иссякнет. В отличие от углеводородов или радиоактивных источников, ветер будет существовать всегда, пока на Земле есть атмосфера. Пользование таким источником абсолютно бесплатно, ограничивается только возможностями оборудования. Привлекательность источника, имеющего такие свойства, бесспорна и не требует никаких дополнительных аргументов.

Современные ветрогенераторы имеют достаточную производительность, чтобы обеспечивать большие количества потребителей. Такие страны, как Дания, Германия, США, Индия и Китай обладают крупными ветровыми электростанциями, играющими важную роль в энергообеспеченности этих стран.

Так, Китай имеет самую мощную на сегодня ВЭС, способную по производительности соперничать с гидроэлектростанциями, лидирующими среди всех разновидностей электростанций. Немного отстают индийские станции, имеющие несколько мощных станций с большим количеством ветроагрегатов.

Между тем активно ведутся разработки небольших установок, позволяющих снабжать энергией отдельные пункты, дома, экспедиционные отряды и т.д. Возможность автономного обеспечения энергией от устройства, перевозимого с собой или установленного рядом с домом, дает полную независимость от поставщиков энергии, роста тарифов и иных неудобств централизованного энергоснабжения.

Готовые решения

В качестве готовых устройств, предлагаемых для пользователя в настоящее время, могут быть использованы различные варианты ветроустановок. Они имеют массу вариантов конструкции, размеров, могут быть использованы для отдельных потребителей или обеспечивать энергией целые участки с множеством пользователей.

Виды ветрогенераторов

В первую очередь, все известные конструкции делятся на две большие группы:

• горизонтальные. Это устройства, ось вращения ротора у которых находится в горизонтальной плоскости. Они более эффективны, чем вертикальные ветряки, но нуждаются в постоянной коррекции положения в зависимости от направления ветра. Вследствие большей эффективности активно используются в качестве крупных промышленных моделей, способных вырабатывать большие объемы энергии. Все устройства, используемые в качестве элементов крупнейших ветроэлектростанций, имеют горизонтальный тип конструкции
• вертикальные. Ось вращения этих конструкций расположена по вертикали. Преимущество таких устройств в том, что необходимость установки на ветер у них отсутствует. При этом, особенностью конструкции является одновременное воздействие потока ветра на рабочую и обратную стороны лопастей, что создает как полезную, так и паразитную нагрузку, противодействующую вращению. Для устранения от останавливающих воздействий разработано множество вариантов конструкции, в той или иной степени снижающих вредное действие на задние части лопастей

Вертикальные конструкции, в силу меньшей эффективности, используются как небольшие ветроустановки для частного пользования. В этом качестве они оказались намного предпочтительнее, чем горизонтальные устройства, так как обладают большей независимостью от направления ветра и не нуждаются в подъеме на большую высоту.

Примечательно, что большинство самодельных конструкций, создаваемых для личного пользования, имеют вертикальный тип. Они просты и устойчивы к различным нагрузкам, позволяют в широких пределах изменять конструкцию, добавлять или удалять элементы, менять форму лопастей и т.д.

Существует большое количество типов вертикальных турбин:

Это только некоторые из множества типов вертикальных конструкций. Одни существуют уже очень давно, другие появились в течение последнего десятилетия. Постоянно ведется поиск новых, более удачных конструкций, невосприимчивых к отрицательному воздействию потока и способных развивать большую мощность. Большинство из них известны только как теоретически существующие разновидности, используемые самодеятельными производителями как основа для собственных разработок и устройств, собранных для обеспечения своих нужд.

Выбор оборудования

Выбор готового устройства — непростая задача, требующая серьезных исследований. Для того, чтобы приобрести оптимальный вариант, надо узнать направление и силу преобладающего в регионе ветра, выяснить возможность шквальных порывов, их частоту и силу потока.

Кроме того, надо подсчитать собственные потребности, сложив потребляемую мощность всех приборов в доме или на определенном участке и увеличив полученное значение на 15-20 %. Этот запас поможет организовать работу установки в более свободном режиме, обеспечивающем большую долговечность.

Сравнение возможностей устройства, потребностей пользователя и предоставляемых местностью параметров воздушных потоков дает значение наиболее предпочтительной мощности ветроустановки.

Все исследования и расчеты следует произвести как можно более тщательно, поскольку цены на ветрогенераторы весьма высоки, и приобретение неподходящего устройства крайне нежелательно. Долговечность агрегата в среднем составляет 20-25 лет, поэтому приобретать надо установку с некоторым запасом мощности. Количество потребляемой энергии из года в год возрастает, это надо учитывать и предвидеть рост требуемых мощностей на время службы устройства.

Проблемы, существующие в ветроэнергетике

Основная проблема, которая упоминается противниками ветроэнергетики в первую очередь — нестабильность и неравномерность воздушных потоков. Эта проблема — единственная, не поддающаяся регулированию или снижению какими-либо методами, техническими или научными. Мало того, территории многих стран, в частности — России, имеют огромный ветровой потенциал, но он базируется лишь на большой территории государства.

Показатели ветра в отдельно взятых регионах чаще всего тяготеют к средним и слабым, что создает некоторые сложности для конструкторов. Приходится проектировать модели, оптимизированные для слабых ветров, но имеющих большой запас прочности на случай редких, но возможных шквалистых порывов, грозящих разрушить неподготовленную конструкцию.

Еще одной проблемой является низкий КПД или, для ветроустановок, КИЭВ. Этот показатель ограничен, теоретические исследования показывают максимальное значение в 59,3 %. Большинство ныне ведущихся разработок призваны максимально увеличить КПД и, по возможности, перешагнуть расчетные пределы, опираясь на изменения в конструкции.

Рекомендуемые товары

energo.house

Альтернативные источники энергии (энергия ветра). Создание ветрогенератора

Альтернативные источники энергии (энергия ветра). Создание ветрогенератора

Галанина С.А. 1

---

1МБОУ «Лицей № 3» г. Барнаула Алтайского края

Нижебойченко Н.А. 1

---

1МБОУ «ЛИЦЕЙ №3»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Развитие альтернативной энергетики и поиск новых источников энергии – одна из главных задач современного мира. Основные причины этому: огромный вред традиционных электростанций и истощение невозобновляемых энергетических ресурсов. Я уже третий год изучаю проблемы экологически чистой энергетики, потому что считаю, что каждый должен стараться сделать как можно больше для защиты нашей планеты, т.к. от каждого из нас зависит ее будущее. В первом классе в ходе эксперимента мне удалось создать источник энергии из овощей и фруктов. С его помощью у меня даже получилось зажечь 1 светодиод. В прошлом году мы сами сделали фонарик, который зажигается водяной батарейкой. Я решила продолжить изучение вопроса получения «зеленой» энергии в новом проекте по созданию ветрогенератора.

Актуальность

Электроэнергия стала важной частью жизни человека. Мировые потребности в электроэнергии постоянно возрастают. В настоящее время эксперты прогнозируют рост потребления электричества из-за перехода на электрическое отопление и электромобили. Так, например, в 2016 году правительство Норвегии выступило с предложением запретить использовать в стране автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Шведский производитель автомобилей Volvo сам намерен отказаться от двигателей внутреннего сгорания. С 2019 года компания планирует производить электромобили и гибриды.[11] Правительство России в июле 2017 года внесло изменения в правила дорожного движения. Теперь в них появятся понятия «электромобиль», «гибридный автомобиль», а также специальные дорожные знаки для парковок с зарядкой.[1] Все эти, несомненно, полезные для окружающей среды изменения потребуют увеличения производства электроэнергии. При этом, в настоящее время на возобновляемые (альтернативные) источники приходится 6,3% всей её мировой выработки, что очень мало.[3] Поэтому я считаю, что тема экологичных энергоресурсов становится только актуальнее с каждым годом.

Цель исследования – исследовать получение электроэнергии с помощью ветра; создать возобновляемый и безопасный для окружающей среды источник электроэнергии.

Гипотеза – возобновляемые и безопасные для окружающей среды источники электроэнергии существуют, а создание такого источника возможно в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить актуальные данные об альтернативных источниках энергии;

2. Узнать, что такое ветроэнергетика;

3. Выяснить плюсы и минусы ветряных электростанций;

4. Изучить типы ветрогенераторов;

5. Найти альтернативные источники электроэнергии на Алтае;

6. Провести эксперимент по созданию ветрогенератора; измерить напряжение, вырабатываемое этим ветрогенератором;

6. Проверить возможность использования получившегося ветрогенератора;

7. Сделать вывод о существовании безопасного возобновляемого источника электроэнергии.

Предмет исследования – работа ветрогенератора, безопасность ветрогенератора для экологии.

Объект – создание ветрогенератора.

Практическая ценность – состоит в проведении эксперимента, в результате которого будет доказано существование возобновляемых и безопасных для окружающей среды источников электроэнергии.

Методы исследования:

Теоретические – изучение специальной литературы, обобщение и систематизация материала по данной теме.

Эмпирические – проведение эксперимента и формулирование выводов.

1 Теоретическая часть

1.1 Ветроэнергетика

Работая над прошлыми проектами, я узнала о том, какой вред традиционные электростанции наносят окружающей среде. Ещё я выяснила, что существуют несколько видов альтернативных источников энергии, которые являются возобновляемым природным ресурсом. Они заменяют собой традиционные источники энергии и имеют низкий риск причинения вреда окружающей среде. В данном проекте я решила подробнее остановиться на таком альтернативном источнике, как энергия ветра.

Изучая литературу, я узнала, что ветроэнергетика — отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию.[6] В рамках проекта, я изучала получение именно электроэнергии. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. В 2014 году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 3 % от всей произведённой человечеством электрической энергии.[11] Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику. Дания с помощью ветрогенераторов производит уже около половины всей потребляемой электроэнергии.

1.2 Плюсы и минусы ветряных электростанций

Ветер раскручивает ротор. Выработанное электричество подаётся через контроллер на аккумуляторы. Инвертор преобразует напряжение в пригодное для использования

Работая над проектом, я узнала, что ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию.[17] Ветряная электростанция же – это несколько ВЭУ, объединённых в единую сеть. Крупные ветряные электростанции, их ещё иногда называют «ветряные фермы», могут состоять из 100 и более ветрогенераторов.

В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Существуют и определённые проблемы при эксплуатации ветрогенераторов, но с каждым годом их становится всё меньше.[9] Остановимся на основных положительных и отрицательных сторонах ветроэлектростанций.

Плюсы ветряных электростанций:

Экономия ресурсов. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти, так как для кручения лопастей ВЭУ не требуется никакого топлива.

Высокая экологичность. При работе ВЭУ не происходит выбросов в атмосферу. Кроме этого, такая электростанция никогда не вызовет разрушительные действия, возможные от атомных и гидроэлектростанций.

Простое обслуживание, быстрая установка, низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.

Сохранение сельскохозяйственных земель. Хотя ветроэлектростанции занимают большие площади, эти же территории могут безопасно использоваться для сельскохозяйственных нужд.

Минусы ветряных электростанций:

Шум и вибрация. В первых моделях ветроустановок шум достигал значительного уровня, поэтому было введено минимальное расстояние до жилых домов — 300 м. Хотя в современных ВЭУ шум работающих лопастей слышен только фоном даже на расстоянии 30 метров.

Обледенение лопастей. В зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование льда на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние.

Удары молний могут привести к пожару. На современных ветрогенераторах устанавливаются молниеотводы.

Изменчивость мощности во времени. Производство электроэнергии зависит от силы ветра, на которую человек не может повлиять.

По некоторым данным, ветроустановки представляют опасность для птиц. Хотя последние исследования показывают, что птиц от столкновения с лопастями гибнет намного меньше, чем от столкновений с высоковольтными ЛЭП, современные ВЭС прекращают работу во время сезонного перелёта птиц.

1.3 Типы ветрогенераторов и ветроэлектростанций

Существуют два основных типа ветротурбин:

с вертикальной осью вращения (роторные):

с горизонтальной осью вращения (крыльчатые)

Промышленные ветряки строят, преимущественно, с горизонтальной осью вращения и жесткими лопастями.[3]

Типы ветроэлектростанций:

Наземная ВЭС. Самый распространённый в настоящее время тип ветряных электростанций. Ветрогенераторы стараются устанавливать на холмах или возвышенностях.

Прибрежная ВЭС. Строятся на небольшом удалении от берега моря или океана. Используются суточные движения бриза.

Шельфовая ВЭС. Строят в море на участках с небольшой глубиной, на расстоянии от 10 до 60 километров от берега. Сваи для фундаментов забивают на глубину до 30 метров.

Плавающая ВЭС. Ветрогенераторы устанавливаются в море на плавающей платформе и удерживаются тросами с якорями, закреплёнными на дне.

Горная ВЭС. Возводится в горной местности. Скорость ветра возрастает с высотой, что имеет большое значение для таких станций.

Парящая ВЭС. Так называют ветровые турбины, размещенные высоко над землей, для использования более сильного и стойкого ветра.[18]

1.4 Интересная информация о ветроэнергетике

Изучая литературу для данного проекта, я узнала интересную информацию о развитии альтернативной энергетики. Своими открытиями я хочу поделиться с вами.

Ветропарк «Ульяновский»

В декабре 2016 г. под Ульяновском началось строительство ветропарка мощностью 35 МВт. Это будет первый в России ветропарк такой величины. Риск столкновения птиц с лопастями сведется к нулю, так как в проекте предусмотрены ультразвуковые отпугиватели птиц.[14]

Ветрогенераторы без лопастей

Выше мы уже рассмотрели основные проблемы ВЭС и узнали, что все они постепенно решаются. Но инженеры продолжают поиски таких проектов ветрогенераторов, которые были бы лишены всех основных недостатков. Изучая литературу, я узнала об одном интересном изобретении. Испанская компания разработала вертикальный ветрогенератор без лопастей. Заявляется, что конструкция ветротурбины позволяет сократить затраты на техническое обслуживание на 80% в сравнении с лопастными ветровыми установками. Кроме того, создатели утверждают, что новый ветряк работает тише обычных турбин и представляет гораздо меньшую угрозу для птиц и всей окружающей среды.[10]

Ветрогенератор с магнитной подвеской

Также существует ветротурбина, в устройстве которой применяется магнитная подвеска. Это снижает шум и сводит трение почти к нулю.

Самые удивительные проекты ветрогенераторов

Голландское дерево-турбина может вместить до 8 турбин и достигать 120 метров

В этом проекте предлагается вмонтировать ветротурбины в обшивку здания

В Дубае планируется построить небоскрёб в форме гигантской ветровой турбины

1.5 Альтернативные источники энергии Алтая

За два года я обнаружила уже много мест в Алтайском крае и Горном Алтае, где используются альтернативные источники энергии. Напомню вам самые интересные находки прошлых проектов:

Энергоэффективный дом с ветрогенератором и солнечными батареями (бульвар 9 января, г. Барнаул)

Микро ГЭС (туристическая деревня Эстюбе, Телецкое озеро)

В этом году я по традиции продолжила поиски альтернативной энергетики на Алтае.

В районе деревни Крутишка Алтайского края построили объездную дорогу, так как на основной шёл ремонт. Вот такой компактный переносной светофор мы обнаружили, когда поехали в гости к бабушке с дедушкой.

Этим летом мы всей семьей побывали в Горном Алтае. Там часто встречаются вот такие домики с солнечными батареями.

Ещё одна Микро ГЭС, обнаруженная нами (окрестности Камышлинского водопада)

Вот так получают электроэнергию на новой дороге к строящемуся курорту Белокуриха-2:

Вертикальные и горизонтальные ветрогенераторы производят электричество для освещения дороги и подсветки стрелок серпантина.

Даже на огромной надписи «Алтайский край» установлены солнечные батареи для красивой подсветки в темное время суток.

По пути обратно домой мы заметили необычные конструкции. Оказалось, что ведется строительство четвертой в Республике Алтай солнечной электростанции.

Я следила за новостями этой стройки и однажды прочитала, что Майминская СЭС мощностью 20 МВт открылась 19 сентября 2017 года.[12]

2 Практическая часть

2.1 Эксперимент по созданию ветрогенератора

Я уже третий год изучаю альтернативную энергетику. С каждым годом я совершала всё новые открытия и ставила для себя более сложные цели. После изучения литературы, моей мечтой стало построить свой собственный ветрогенератор. На даче у нас есть спортивная площадка, которая не освещается в темное время суток, так как электропроводов там нет. И я решила, что было бы здорово сделать освещение площадки с помощью ветрогенератора. Я рассказала про свою идею папе, и он, с радостью, согласился мне помочь.

Мы решили сделать роторный ветрогенератор, то есть с вертикальной осью вращения.

Сначала мы определились с материалами для исследования, которых понадобилось достаточно много.

1) Мы использовали:

Вольтметр Паяльник 2 стальных диска Пластина из оргстекла Ступица от велосипеда Медный провод в изоляции

Диоды 24 неодимовых магнита Преобразователь напряжения Болты, крепления Светодиод

2) Собираем основу конструкции генератора

3) С помощью самодельного устройства наматываем 9 катушек по 70 витков

4) Магниты приклеиваем к стальному диску, чередуя полярность; а катушки крепим к пластине из оргстекла

5) На второй стальной диск клеим магниты со смещением

6) Соединяем катушки и собираем выпрямитель на диодах

7) Подключаем к генератору вольтметр

8) Раскручиваем генератор и измеряем напряжение, которое он может вырабатывать. От силы раскручивания диска зависела величина напряжения

9) Зажигаем с помощью генератора светодиод, потребляющая мощность которого 3 В

10) Для прошлого проекта мы с папой собрали повышающий преобразователь напряжения (ферритовое кольцо, медный провод, транзистор, резистор). Это электротехническое устройство позволило зажечь наш водный фонарик. Мы решили использовать его также для ветрогенератора

11) Делаем лопасти для нашего ветрогенератора и дорабатываем изобретение

12) Проводим тестовый запуск устройства около дома

Мы узнали, что площадь, которую может помочь осветить наш ветрогенератор, составляет около 1 кв.м.

2.2 Вывод из эксперимента

Нам удалось создать ветрогенератор. Напряжение, которое мы получили, раскручивая его руками, оказалось достаточным для свечения светодиода. Затем мы усовершенствовали ветрогенератор, установив повышающий преобразователь напряжения. После этого мы проверили наш ветряк с помощью вентилятора, и убедились, что наше изобретение работает. Также мы посчитали экономическую выгоду проекта (Приложение 1). Наше устройство является очень полезным. Оно может выручить в условиях отсутствия электричества. Но самое главное, что изготовленный нами ветрогенератор не вредит окружающей среде и сберегает ценные природные ресурсы. Этой весной мы с папой обязательно установим наше изобретение на даче, пока же мы провели пробную установку около дома. Это позволило нам узнать площадь, которую может помочь осветить наш ветрогенератор. Она составляет около 1 кв.м.

Как было сказано выше, в связи с увеличением количества электромобилей потребуется всё больше мест для их зарядки. Я размышляла над этим и пришла к выводу, что вдоль дорог можно было бы установить зарядные станции, работающие на таких ветрогенераторах, как наш. Получилась бы «экологичная» заправка для «экологичных» автомобилей.

Заключение

Электроэнергия – неотъемлемая часть жизни человека, и потребности в ней постоянно возрастают. Отказаться от благ цивилизации люди не смогут, но они должны отказаться от вредных для окружающей среды традиционных источников энергии в пользу альтернативных возобновляемых ресурсов, безопасных для будущего планеты. Тем более, такие уже есть: это подтверждает наш эксперимент по созданию ветрогенератора и альтернативные источники энергии, обнаруженные нами на Алтае. Это значит, наша гипотеза подтвердилась.

Человечество должно стремиться полностью перейти на производство именно экологичной энергии. Нам дана только одна планета, возможно, единственная во Вселенной, пригодная для жизни, и мы не можем её потерять.

Список литературы:

1. О внесении изменений в постановление Совета Министров — Правительства Российской Федерации от 23 октября 1993 г. № 1090: постановление Правительства Российской Федерации от 12 июня 2017 года № 832 // Собрание законодательства РФ. – 2017. – № 30. – ст. 4666.

2. Баскаков А.П. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Учебное пособие / А.П. Баскаков, В.А. Мунц. – М.: ИД Бастет, 2013. – 368 с.

3. Германович В.Т. Альтернативные источники энергии. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы / В.Т. Германович, А.В. Турилин. – СПб.: Наука и техника, 2014. – 318 с.

4. Кривченко И.В. Физика. 8 класс: учебник. / И.В. Кривченко. – М.: Бином. Лаборатория знаний, – 2015. – 152 с.

5. Максаковский В.П. Географическая картина мира Кн.1: Общая картина мира. Глобальные проблемы человечества / В.П. Максаковский. – М.: Дрофа, 2008. – 495 с.

6. Рязанцев В.Д. Большая политехническая энциклопедия / В.Д. Рязанцев. – М.: Мир и образование, 2011. – 707 с.

7. Сидорович В. Мировая энергетическая революция: Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир / В. Сидорович. – М.: Альпина Паблишер, 2015. – 208 с.

8. Степанов И. Энергия будущего: черный, голубой, зеленый? / И. Степанов // Эксперт Сибирь. – 2017. – № 29 (497).

9. Чумаков В. Токи ветров / В. Чумаков // Вокруг света. – 2008. – № 8.

10. Такер Б. Энергия ветра без лопастей // Форбс [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.forbes.com/sites/billtucker/2015/05/07/wind-power-without-the-mills/#681581771812.

11. Анализ мирового производства электроэнергии // http://www.unep.org/ru/ — сайт ООН окружающая среда.

12. Две солнечные электростанции открыли в Республике Алтай // Новости Горного Алтая [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gorno-altaisk.info/news/83255.

13. Традиционные и нетрадиционные источники электрической энергии // Об альтернативных источниках энергии, электростанциях и генераторах [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dom-en.ru/sprav2/

14. Начало положено. Fortum приступила к строительству ветропарка в Ульяновской области // Neftegaz.ru [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://neftegaz.ru/news/view/157767-Nachalo-polozheno.-Fortum-pristupila-k-stroitelstvu-vetroparka-v-Ulyanovskoy-oblasti.

15. Традиционная и нетрадиционная электроэнергетика // Все об энергетике [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://energomir.blogspot.ru/p/12.html

16. http://www.ecolife.ru/ — официальный сайт журнала Экология и жизнь.

17. http://dic.academic.ru/ — элекронная энциклопедия

18. http://www.popmech.ru/ — сайт журнала «Популярная механика».

Приложение 1

Экономическое обоснование проекта

Затраты на освещение спортивной площадки с помощью традиционной энергетики:

1) 40 м кабеля по 20 руб/м: 40 Х 20 = 800 руб

2) Плафон с лампой 150 руб

3) Ожидаемую стоимость потребленной электроэнергии за год мы рассчитали исходя из среднего периода освещения (май – сентябрь в течение 4 ч/сутки) при освещении 100 Вт лампой и стоимости электроэнергии 4 руб/кВт: 100 Х 4 Х 153 : 1000 Х 4 = 244 руб 80 коп/год

Итого затрат за 1-й год использования: 800 + 150 + 244,8 = 1194,8 руб; за 2-й год: 1194,8 + 244,8 = 1439,6; за 3-й год 1439,6 + 244,8 = 1684,4

Затраты на освещение спортивной площадки с помощью ветрогенератора:

1) Магниты 900 руб

2) Металл + крепления 210 руб

3) Лампа-прожектор 340 руб

Итого: 900 + 210 + 340 = 1450 руб

Экономия за 3 года:

1684,4 — 1450 = 234,4 руб

Вывод:

Таким образом, окупаемость нашего проекта составит почти 3 года. К концу третьего сезона эксплуатации ветрогенератора мы даже получим экономию 234 руб 40 коп. И, конечно же, полученная нами энергия будет экологически чистой.

Просмотров работы: 1129

school-science.ru

Альтернативная энергия готовые решения на завтра

Содержание:

Сегодня люди не могут и не хотят зависеть от единственного источника электроэнергии. Это неудобно и неприятно, поэтому они ищут источники альтернативной энергии, которые смогут бесперебойно поставлять ее в дома, защищая их от холода, делая проживание  комфортным и безопасным. Запускаться они могут вручную или автоматически, когда происходит обесточивание основного фидера.

Об альтернативных энергии, которые к тому же смогут очистить планету от продуктов работы двигателей, сделав жизнь экологически безопасной, думают и в мировом масштабе. В Швеции, например, до 60% частных домов уже сегодня используют альтернативные источники энергии, которые являются резервным безотказным дополнением основному. Думается, что, как и во всем цивилизованном мире, в нашей стране они также получат долгожданную популярность.

В первую очередь к таким источникам относится энергия Солнца, воды, ветра, тепла и биомассы. Солнечные батареи и ветрогенераторы  уже перестали быть экзотикой, о внедрении которых можно говорить лишь как о далекой перспективе. Их используют во многих странах мира, в том числе и у нас, хотя в незначительном пока количестве.

Ветер, как альтернативный источник энергии

Энергию ветра использовали еще наши предки, которым принадлежит такое изобретение, как ветряная мельница,  при помощи которой зерно без затрат превращали в муку, сбивали масло, изготавливали бумагу. В Голландии даже с их помощью производили осушение болотистых почв. Несмотря на то, что в далекие годы в энергетической гонке победу одержали нефтепродукты, сегодня вновь возвращаются к реализации этого замысла, поскольку,  сегодня  многие понимают, что пришло время, когда пора задуматься об экологической безопасности. Если генератор подсоединить к ветряку, то, поскольку дует ветер практически всегда, можно  получить бесшумный  источник альтернативной энергии, работающий на использовании энергии ветра.

Уже разработаны модели ветрогенерторов, у которых различная ориентация осей вращения по отношению к ветру:

• С горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветра.
• С вертикальной осью, перпендикулярной направлению ветрового потока.
• Без использования движущихся  частей – устройство, использующее термоэлектрический эффект Томсона.
• С горизонтальной осью вращения с фиксированным, относительно направления ветра, направлением, которые применяют при единственном направлении ветра (господствующем).
• Лопастей у ветроколеса может быть от одной до пятидесяти и больше.

Обычно, большой системой, на которой крепится ветроколесо, управляет электроника. Малые ветрогенераторы, как правило, для ориентации по направлению ветра снабжаются хвостовым оперением. Для того, чтобы ограничить вращение ветроколеса используются различные методы: установка лопастей в положение флюгерное, применение клапанов на лопастях и пр. Помимо этого, у таких генераторов, использующих силу ветра, могут быть лопасти различной формы: S-образной, в виде чаши, пластины и др.

Видео: Ветрогенераторы — альтернативная энергия

Современные ветрогенераторы, какими бы мощными не были, пока не могут обеспечить альтернативной энергией потребности крупных городов. Зато в небольших хозяйствах они уже сегодня являются отличными помощниками. В США, например,  они используются для освещения городов, находящихся  в труднодоступной местности, и небольших ферм. В Германии много лет такую установку используют для опреснения морской воды. У нас они применяются в основном для механизации подъема воды в южных животноводческих хозяйствах. Это позволяет сэкономить: в десять раз в сравнении с подвозом воды на машинах и в четыре раза, по сравнению с дизельными установками.

Ученые понимают, что альтернативная энергия ветра – это миллиарды мегаватт в час. Если даже использовать ее небольшую часть, все равно  миллионы жителей планеты могут быть обеспечены электричеством. Вот почему вновь завертелись повсеместно ветряки, а рынок ветряной энергетики стал одним из самых развивающихся.  По статистике, за 2001 год количество получаемой в мире  энергии ветряков составило двадцать четыре тысячи мегаватт. Имеются, пусть пока незначительные, подвижки и в нашей стране – это ветроэлектрические установки малой мощности. Производят их за рубежом, но они удобны в транспортировке, недороги, просты в монтаже и эксплуатации. И чисты экологически.

Способны же они не просто обеспечить электроэнергией (для освещения, например), но и стать для бытовых приборов, насосов, электрического инструмента источником, обеспечивающим их бесперебойную работу. Установка УВЭ500М, например, при средней скорости ветра 4 метра в секунду, может в месяц выдавать до 30 кВтч энергии. Добавив несколько агрегатов, можно  увеличить выработку. Поскольку, установка укомплектована аккумулятором, способным накапливать электричество, то даже тогда, когда нет ветра, подача света в дом не прекратится. Чем не альтернативная энергия? Готовые решения, которыми можно пользоваться уже сегодня, не ограничиваются ветрогенераторами, но они, к сожалению, пока не находят массового спроса, поэтому остаются дорогими.

Солнце – бесплатный и вечный источник альтернативной энергии

Другим основным источником альтернативной энергии  служит Солнце. Все более целесообразным становится эксплуатация солнечных батарей, сфера применения которых очень широка. Это сельское хозяйство и промышленность, частный сектор и космос, т.е. везде, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Помимо того, что солнечные батареи – это чистый экологический источник энергии, они характеризуются длительным сроком службы, работают бесшумно и дают возможность наращивать мощность. Им не нужно системное обслуживание. Единственное, что может снижать их эффективность  — загрязненные панели.

Они эффективно служат туристам, рыбакам, путешественникам, т.е. тем, кто длительно находится в условиях отсутствия коммуникаций. Солнечные батареи способны заряжать различные мобильные устройства: планшеты, мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры. Главное правильно подобрать мощность этих компактных современных устройств. В сфере бизнеса применяются они не только как аварийный источник питания (или дополнительный), но и как источник заработка. Для развития солнечной энергетики введен «зеленый тариф», который позволяет сгенерированную солнечными, тепловыми, водяными и ветряными электростанциями энергию, по высокой цене продавать государству.

Видео: Солнечные батареи для дома — альтернативная энергия

Солнечные батареи альтернативной энергии, параллельно массе преимуществ, имеют один, но весомый недостаток – цену. Они очень дорогое удовольствие. Несколько лучше  с ними обстоит дело на Западе, где несколько компаний наладили их производство и занимаются продвижением на рынке своего продукта. Так производители Дании – компания «ТермоСол» рекламировали недавно свои вакуумные солнечные батареи, специально разработанных для регионов с прохладным климатом. Кроме того, не первый год компания занимается производством систем тепло- и водоснабжения, работающих на солнечной энергии.

Батареи альтернативной энергии, работающие на солнечном свете, и в пасмурную погоду, и во время низкого солнцестояния будут надежным источником энергии. Не помешает сбору энергии низкая температура и ветер.

Тепло земли можно использовать во благо человеку

Еще один альтернативный источник   тепло земли, реализованный в тепловых насосах, которые давно функционируют в домах дальнего зарубежья, а у нас появились совсем недавно. Основаны они на том, что для отопления используется тепло, забираемое из окружающей среды – воздуха, воды, почвы. В том числе и в холодное время года. Кажется, откуда зимой тепло?

Оказывается, его можно получать из грунта, температура которого на глубине постоянна. А благодаря испарителю, имеющемуся в установке,  тепло небольшого теплового потенциала (грунта) передается фену. Компрессором полученный пар сжимается, что приводит к повышению температуры пара до нужного уровня, которое и передается в системы отопления и водоснабжения. Насос, как видим, выполняет работу по трансформации тепловой энергии с низкого уровня до того, который необходим потребителю. Работает эта неприхотливая конструкция в диапазоне температуры 25 — +50 градусов. Монтируется она легко и является экологичной.

Видео: Тепло из-под земли — альтернативная энергия

Вывод

Отечественные производители предлагают в альтернативной энергии также использовать гибриды – ветрогенераторы, снабженные солнечными батареями, чтобы солнечные батареи занимались производством энергии  в солнечный день, а ветряки тогда, когда на улице пасмурно.

Подводя итоги, видим, что традиционный источник энергии (электричество) – далеко не единственный. И выбор за человеком, который может воспользоваться любым существующим или дождаться, пока откроют что-то новое.

motocarrello.ru

Энергия ветра как альтернативный источник энергии

Человечество постоянно продолжает искать новые источники энергии. Постоянной проблемой, и причиной для этого становится невозможность постоянного использования одного вида сырья. Естественно, причиной этому послужило истощение ресурсов нашей планеты. Нефть, газ и прочие источники энергии совсем скоро закончатся, и человечеству придется уже более плотно осваивать альтернативные и совсем новые источники получения желанной энергии.

Естественно в нашем мире существуют неиссякаемые источники энергии, однако, у них есть один минус, но о нем мы говорим немного позже. К таким неиссякаемым источникам энергии относят океанические течения, солнечную энергию и ветер. Вы можете сказать, что первые два вида рано или поздно могут закончится, но возьмите во внимание то, что, если потухнет солнце, или остановятся течения в океанах, то мы столкнемся с проблемой хуже, чем отсутствие света в вашей квартире, и невозможность читать наш блог, потому что выключился роутер. Тогда мы столкнемся с катаклизмами, которые приедут к окончанию жизни человечества в принципе. Поэтому мы можем смело утверждать, что они – вечные.

Энергия ветра, как альтернативный источник энергии, также имеет свой огромный минус. Она катастрофически непостоянна. Мы не можем быть уверенными в том, что завтра на той или иной территории может быть сильный ветер. Да, существуют отдельные участки Земли, где они дуют постоянно, но прелесть альтернативных источников питания в том, чтобы они могли служить не массово, а по одиночке. Децентрализация источников поставки электричества – вот основная цель ветряных и солнечных электростанций.

Оптимальная скорость ветра, при которой ветряная электростанция функционирует на полную, в среднем равна 20-25 м/с.

Вы знаете много мест на планете Земля, где постоянно дуют такие сильные ветра?

На самом деле, такую скорость ветра требуют те агрегаты по адаптации его энергии в электрическую, которые могут снабдить током не обыкновенный одноэтажный частный дом, а огромный небоскреб.

Вам же потребуется небольшой, можно сказать, вентилятор, который с легкостью даст вам то, чего вы потребуете.

Принцип работы ветряной электростанции

Всем известно, что ветер, как источник энергии, используется в мире довольно давно. На рынок стран постсоветского пространства он пришел в начала 2010-х годов, однако завоевал огромную популярность не только у фермеров и других бизнесменов, но и у обычных людей, которые проживают в частных домах.

Но мало кто понимает, каким образом работает данное устройство.

Первым, что необходимо для использования данного устройства – это, естественно ветер. Если его не будет, вы можете сам крутить лопасти, чтобы получить электричество в дом.

Итак, основные составляющие любой ветряной электростанции:

1. лопасти;
2. первичный вал;
3. тормоз;
4. коробка передач;
5. генератор;
6. вал генератора;
7. поворотный механизм с мотором;
8. числовое программное управление;
9. ротор.

Ветер приводит в действие лопасти, которые, в свою очередь начинают вращать первичный вал. Для чего нужна коробка передач? Она позволяет минимизировать нагрузку на детали, что помогает избегать преждевременного изнашивания всего механизма, так как скорость дуновения ветра бывает разной, а постоянно ветер не дует.

Самым главным предметом в данном устройстве является числовое программное управление. Именно оно, в содействии с датчиком ветра определяют направление всего механизма, что позволяет вам, без никаких механических вмешательств, наблюдать за работой ветряной электростанции.

Генератор – этот тот прибор, который, собственно, и создает электричество за счет вращения лопастей. Его устройство – это более сложная тема, поэтому говорить о ней мы не будем.

Как вы можете подумать, собрать такую ветряную электростанцию в домашних условия, если вы хоть что-то понимаете в технике, довольно не сложно, но. Оснастить ее специальным числовым программным управлением, которое будет упрощать использование, у вас получится вряд ли.

К тому же, не стоит забывать, что любое устройство, которое позволяет добывать электричество альтернативным путем, не может быть подключено к сети без соответствующего разрешения от местных органов, контролирующих деятельность данной отрасли. Мы очень сомневаемся, что вам позволят добывать ток при помощи несертифицированной продукции.

К тому же, стоит заметить, что установка данной техники требует больших физических усилий, и людей, которые имеют соответствующую квалификацию. Люди, у которых нет опыта в установке такой техники, могут привести ее в негодность за считанные секунды.

Берегите свои средства, и добывайте энергию правильно!

altenergiya.ru

Энергия ветра: преимущества, недостатки, перспективы развития

Ветер – это не просто сложное физическое явление. В современном мире он используется как источник энергии и представляет собой экономически ценный продукт. Ветроэнергетика в мире становится всё более востребованной, над развитием этой отрасли работают учёные различных специальностей.

Насколько велик потенциал ветроэнергетики? Какими достоинствами и недостатками она обладает? Где применяется? Пришло время ответить на эти вопросы.

С чего всё начиналось

Существует общераспространённое заблуждение, что ветроэнергетика зародилась лишь в XVII–XIX столетиях. Однако на самом деле ветер как источник энергии активно использовался представителями древних цивилизаций. Вот несколько красноречивых примеров из истории:

1. Уже в III–II веках до н. э. жители Месопотамии изобрели первые прототипы ветряных мельниц для размола зерна. Лопасти таких устройств, вращаясь под действием ветра, приводили в движение массивный жернов. Он, в свою очередь, растирал зерно в муку. Так энергия ветра позволила сэкономить силы и время нескольких сотен рабочих.
2. В Древнем Египте ветряные мельницы появились примерно в тот же период.
3. В Древнем Китае с помощью ветра производилась откачка водных масс с рисовых полей.
4. В XII веке технологии, базирующиеся на использовании воздушных потоков, стали распространяться по Европе.

Долгое время ветряная энергетика не могла похвалиться хорошими результатами. Она немного облегчала жизнь и работу человека, но не могла послужить на благо всего человечества.

И только в XX веке технический прогресс коснулся этой отрасли. Учёные начали разрабатывать оборудование, позволяющее преобразовывать энергию воздушных потоков в электроэнергию.

Востребованность

Сегодня энергия ветра используется человеком всё активнее.

По состоянию на 2015 год ветроэнергетика занимает в общем энергобалансе:

• Дании – 42%;
• Португалии – 27%;
• Испании – 20%;
• Германии – 8,6%.

Перечисленные страны являются лидерами по получению электроэнергии из ветра. К данному списку стремятся примкнуть Индия, США, Китай.

Ведущие государства мира строят планы по увеличению количества ветропарков. В Китае и некоторых странах ЕС принимаются законы об использовании возобновляемых источников энергии и повышении мощностей. Всё это способствует развитию ветроэнергетики.

Применение

Использование энергии ветра является одним из самых перспективных направлений в современной энергетике. Наглядное сравнение: потенциал ветра более чем в 100 раз превышает потенциал всех рек Земли.

Ветропарки бывают:

1. Крупные.Обеспечивают электричеством города и промышленные предприятия.
2. Небольшие.
3. Вырабатывают электроэнергию для удалённых жилых районов, частных ферм.

Набирает популярность офшорное строительство: ветроустановки возводятся прямо на воде, в 10–12 км от береговой линии океана. Такие парки приносят больше прибыли, чем традиционные. Связано это с тем, что скорость ветра над океаном в несколько раз выше, чем на суше.

Достоинства

Ветровая энергетика обладает рядом значимых преимуществ, таких как:

1. Общедоступность.
   Ветер – возобновляемое «сырьё». Он будет существовать, пока есть солнце.
2. Безопасность для природы и человека.
   Как и все альтернативные источники энергии, ветер экологически безопасен. Оборудование, преобразующее ветряную энергию, не создаёт выбросов в атмосферу, не является источником вредного излучения. Пути накопления, передачи и использования энергии ветра – экологичные. Производственная техника безопасна для человека, пока он использует её по прямому назначению, соблюдая при этом все правила безопасности.
3. Успешная конкурентоспособность.Ветряная энергия – хорошая альтернатива атомной. Эти отрасли борются за первенство в возобновляемой энергетике. Но АЭС несут серьёзную угрозу для человечества. В то же время ещё не зарегистрирован ни один случай неисправности ветряного энергокомплекса, сопровождающийся массовой смертностью рабочих и простых жителей.
4. Обеспечение людей большим количеством рабочих мест.Статистика зафиксировала, что уже в 2015 году отрасль обслуживает 1 млн человек. Развитие ветроэнергетики всё ещё продолжается, поэтому данная сфера народного хозяйства ежегодно предоставляет людям тысячи рабочих мест по всему миру. Это повышает процент занятости населения и благотворно влияет на экономику отдельного региона, всей страны и целого мира.
5. Лёгкость в работе и управлении.Оборудование требует лишь периодических ТО. Ремонт турбин или их замена – задача средней сложности. Хорошо обученные специалисты без труда обеспечивают работу ветрогенераторов, их исправность. Для этого нужны лишь базовые навыки.
6. Перспективность.Ветроэнергетика находится только на середине своего пути. Потенциал данной отрасли не раскрыт на все 100%, а значит – всё ещё впереди. Современные научно-технические открытия позволят повысить эффективность ветровой энергетики, сделать ее более прибыльной.
7. Экономическая выгода.Любое предприятие в начале своей работы требует больших вложений. И в отрасли ветроэнергетики расходы на оборудование стабильны, в то время как цены на электроэнергию увеличиваются. Следовательно, доходы производства постоянно растут.

Все эти характеристики способствуют развитию и глобализации ветроэнергетики.

Недостатки

Ветроэнергетика не имеет каких-либо серьёзных недостатков, но и в этом аспекте есть проблемы:

1. Высокий стартовый капитал.Запустить такой бизнес очень сложно, ведь закупка и монтаж оборудования требуют больших инвестиций.
2. Выбор территории.Не все регионы Земли подходят для строительства ветроэнергетических комплексов. Подбор местности осуществляется на основе высокоточных расчётов.
   При этом учитываются:
   • количество ветреных дней;
   • скорость воздушных потоков;
   • частота их изменения;
   • прочее.
3. Отсутствие точных прогнозов.Невозможно точно предсказать, что характеристики ветра в данной местности останутся стабильными на 10/20/100 лет. Сложно рассчитать, какое количество энергии будут вырабатывать ветрогенераторы.

Люди не могут «приручить» ветер, поэтому говорить о стабильности в работе ветрокомплексов невозможно. Впрочем, это относится ко всем возобновляемым источникам энергии.

Ложные теории

Противники ветроэнергетики придумывают различные лжетеории:

1. Шум, создаваемый ветрогенераторами, вредит экосистеме.Ветряные станции и правда издают шум, однако на расстоянии 30–40 метров он уже воспринимается как фон (естественный уровень шума), поэтому никакого ущерба экологии не наносит.
2. Ветрогенераторы убивают птиц.Да, это действительно так. Однако от ветряных станций умирает столько же птиц, сколько от высоковольтных сетей и автомобилей.
3. Вблизи ветряных комплексов портится сигнал ТВ. Оборудование никак не влияет на качество сигнала спутникового, цифрового и аналогового ТВ.

Основная задача таких выдумок – привлечение большего количества людей на сторону традиционной энергетики, которая является более прибыльной для современных предпринимателей.

Заключение

Резкий скачок в развитии ветроэнергетики сделал жизнь человека проще. Энергия ветра используется на крупных промышленных предприятиях и в маленьких сельскохозяйственных комплексах. Именно эта отрасль энергетики является самой востребованной и перспективной.

‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘

ekoenergia.ru

Альтернативные источники энергии для дома: солнечные батареи и ветрогенераторы

Наверх Перепланировки

• Каталог домов

С чего начать ремонт О проекте Реклама Контакты Facebook Vkontakte Odnoklassniki Instagram Дизайн и декор

• Квартира
• Спальня
• Кухня
• Столовая
• Гостиная
• Ванная комната, санузел
• Прихожая
• Детская
• Мансарда
• Маленькие комнаты
• Рабочее место
• Гардеробная
• Библиотека
• Декорирование
• Мебель
• Аксессуары
• Загородный дом
• Ландшафт
• Системы хранения
• Коридор
• Уборка

Строительство и ремонт

• Фундамент
• Кровля
• Стены
• Окна
• Двери и перегородки
• Потолок
• Балконы и лоджии

www.ivd.ru

Энергия ветра: плюсы и минусы

Электроэнергия

Электроэнергия — уникальный ресурс. Ее можно вырабатывать в любых количествах, она неиссякаема и не базируется на ископаемых элементах. Такие свойства делают электроэнергию очень востребованной, распространенной и популярной. Существует и оборотная сторона — для производства электричества требуется достаточно мощное оборудование, требующее обслуживания, ремонта и прочих работ, которые могут производиться только квалифицированными людьми.

Электрические магистрали, разветвленная сеть которых охватывает всю страну, ведут только к густонаселенным районам, минуя отдаленные регионы. Это объяснимо, так как расходы на проведение ЛЭП очень велики, поэтому в первую очередь обеспечиваются электричеством только самые крупные пункты.

Способы автономного получения электроэнергии и их последствия

Решить проблему отсутствия электричества можно разными способами. Распространены дизельные и бензиновые генераторы, иногда встречаются мини-ГЭС, позволяющие обеспечить энергией небольшой поселок. Все эти способы имеют определенный недостаток — они отрицательно влияют на окружающую природу. Выбросы от двигателей бензиновых или дизельных генераторов губительно воздействуют на атмосферу, содержат пары свинца и прочих вредных химических соединений.

Дамбы, образуемые для создания мини-ГЭС создают искусственные водоемы, нарушающие естественное равновесие природных процессов в регионе, изменяют гидродинамический режим грунтовых водоносных пластов, объемы питания рек, расположенных ниже по течению. Все эти воздействия запускают процессы, уничтожающие природные богатства страны. Самое опасное в них — незаметность и постепенность действия. Все происходит очень медленно, исподволь, пока в один день не оказывается, что произошли необратимые изменения, полностью меняющие состояние экологии в регионе.

Альтернативные источники энергии

Кроме традиционных, наиболее распространенных способов получения электричества существуют другие, менее используемые, но вполне эффективные средства. К ним относятся солнечная энергия, приливные электростанции, АЭС и другие энергоблоки, способные вырабатывать электричество в промышленных масштабах или для нужд отдельного дома. Но существует один способ, имеющий массу преимуществ перед остальными.

Речь идет о ветроэнергетике, вполне эффективной и активно развивающейся отраслью энергетики в странах Запада. Потоки ветра, перемещающиеся по атмосфере, имеют огромную энергию, которая используется пока еще довольно скудно.

В России такими разработками занялись относительно недавно, так как в советское время ветроэнергетика считалась убыточной и непроизводительной отраслью. Упор делался на крупные гидроэлектростанции, позволяющие обеспечивать энергией индустриальные регионы, питать производственные цеха и металлургические комбинаты. В сравнении с потребностями промышленности, расходы энергии на бытовые нужды населения незначительны, поэтому обеспечивались практически по остаточному принципу. Поэтому и существуют до сих пор регионы, куда магистрали электроснабжения не проведены.

Ветроэнергетика — наиболее удачный выход из положения. Дело в том, что при помощи одного-двух ветряков можно обеспечить энергией всю усадьбу, не создавая крупную сеть с множеством дорогостоящего оборудования.

Плюсы и минусы ветровых электростанций

Ветровые электростанции имеют массу достоинств. В их числе:

• компактность. Ветряк занимает точечное положение и не требует какой-то территории для функционирования
• полная безопасность для окружающей среды. Ветрогенератор только получает энергию, ничего не отдавая взамен, поэтому внести в экологию какие-либо изменения он не может
• отсутствие потребностей в каком-либо топливе, вся работа системы производится абсолютно автономно
• высокая ремонтопригодность ветряков, особенно в сравнении с гидроэлектрстанциями
• расходы на получение энергии стабильны и поддаются прогнозированию
• минимальные потери энергии при передаче, возможность установки ветряков вблизи от потребителей

При таких значительных преимуществах, делающих ветроэнергетику весьма привлекательной отраслью, существует немало аргументов против нее. Если не считать различных утверждений о вреде для птиц или о сильном шуме, издаваемом ветряками, которые на проверку оказываются просто несостоятельными, можно выделить несколько действительно серьезных недостатков:

• высокие единовременные вложения, особенно если речь идет о ветроэлектростанции, объединяющей несколько десятков ветряков
• непостоянство скорости и направления потоков ветра, которые трудно предсказать или запланировать. Здесь же надо отметить случающиеся шквалы или штормы, способные вывести из строя высокие мачты с лопастями, не готовыми к таким нагрузкам
• КПД ветрогенераторов в лучшем случае составляет 30%, а в среднем — гораздо меньше, что является самым серьезным аргументом против такого направления энергетики

Следует учитывать, что рассматривать ветроэнергетику в качестве альтернативы гидроэнергетике можно только с позиций полной недоступности последней.

При равных возможностях первенство ГЭС очевидно, поэтому речь не идет о замене одного типа станций на другой, а лишь о возможности получения энергии при отсутствии обычных методов.

Если рассуждать на бытовом уровне, то приобретение ветряка, даже недорогого, весьма сильно ударит по семейному бюджету. Учитывая реалии, можно вполне ответственно утверждать, что в большинстве регионов, где нет электричества, покупка промышленного ветряка людям не по карману. Другое дело — самостоятельное изготовление. Здесь картина иная, так как техническое творчество у русского человека в крови, а если к тому подталкивают жизненные обстоятельства, то самая серьезная мотивация обеспечена.

Виды ветрогенераторов

Существующие конструкции ветрогенератоов делятся в первую очередь на горизонтальные и вертикальные. Устройства с горизонтальной осью вращения являются более эффективными, стабильнее в работе и обеспечивают более ровные результаты, но нуждаются в постоянном наведении на ветер и более сложны в самостоятельном изготовлении.

Ветряки с вертикальной осью вращения просты и доступны для изготовления своими руками. Они не требовательны к направлению ветра или высоте подъема над землей, главным условие для них является отсутствие поблизости крупных зданий или сооружений, заслоняющих ветер.

Недостаток этих конструкций — относительно низкая эффективность, вызванная одновременным воздействием как на рабочую часть лопастей, так и на обратную, создавая усилие, уравновешивающее лопасти в состоянии покоя. Для решения этого вопроса созданы разные конструкции роторов, в число которых входят:

Разница между этими конструкциями заключается в конфигурации лопастей и в том, как решается вопрос с отрицательным воздействием на их обратную сторону. Наиболее простая и доступная конструкция Савониуса представляет собой две изогнутые по продольной оси лопасти, расположенные по диаметральной оси. Самая сложная на сегодняшний день — конструкция Третьякова, представляющая собой систему воздухозаборников и направляющих конструкций, организующих поток воздуха таким образом, чтобы полностью исключить потери от противонаправленных воздействий.

Выбор прототипа для самостоятельного изготовления обычно делается исходя из возможностей, наличия оборудования и материалов и прочих обстоятельств, способных повлиять на принятие решения. Необходимо понимать, что создание ветряка — это не решение вопроса, для того, чтобы включить лампочку, надо сначала изготовить собственно генератор, инвертор, подключить аккумуляторы, установить контроллер заряда, соединить все это должным образом и настроить работу комплекса.

Как самостоятельно сделать ветрогенератор

Ответ на этот вопрос лежит в плоскости подготовки человека в теоретическом или техническом плане. Обычный порядок работ примерно следующий:

• создание проекта
• произведение всех доступных расчетов
• подготовка материалов
• приобретение элементов системы, которые невозможно сделать самостоятельно (например, аккумуляторов)
• изготовление вращающихся частей (ротора)
• установка ротора, проверка рабочих качеств, внесение необходимых конструктивных изменений
• сборка генератора (если планируется собрать его самостоятельно, а не использование готовых образцов)
• соединение всей системы в комплекс, пробный запуск
• настройка системы, регулировочные работы
• эксплуатация

Полезное видео

Порядок работ определен условно, в каждом конкретном случае имеют место собственные условия или возможности. Некоторые пользователи обходятся без аппаратуры, подключая приборы потребления непосредственно к генератору. Это позволяют делать с собой далеко не все устройства или приборы, но, например, ТЭНы таким образом включить можно. Так делается, если дополнительного оборудования пока не имеется, а греть воду уже надо. Кроме того, необходимо, чтобы скорость ветра была более-менее постоянной и ровной.

Рекомендуемые товары

energo.house