Ветровые электрогенераторы
Вы планируете купить ветрогенератор для использования в бытовых целях и под «Зеленый тариф»? Предлагаем вам воспользоваться компетентной консультацией специалистов компании «Green System». Это поможет избежать множества ошибок, связанных с непрофессиональным подходом к проектированию ВЭУ и реализации проекта.
Ветряки для генерации бесплатной энергииПолучение альтернативной энергии привлекает украинцев возможностью обретения энергетической независимости. Цена на коммунальные услуги растет, как грибы после дождя. А качество сервиса, предоставляемого государственными энергетическими монополистами, оставляет желать лучшего. Кроме того, покупка оборудования для генерации «зеленой» электроэнергии рассматривается, как привлекательная инвестиция.
Если с учетом социально-экономических процессов вложение свободных активов на депозит в банк или в бизнес – это «игра с огнем», то получение дивидендов от «природы» – это гарантированная прибыль на долгие годы.
Так считают многие потребители, которые изучают вопрос получения альтернативной энергии для себя и на продажу.
Мотивация понятна. Но при этом нередкой становится ситуация, при которой владелец частного дома «вложился» в строительство ветряка, но быстро разочаровался: «Не то, что прибыли, даже результата – ноль, хлопот много, инвестиции не вернешь». А ведь чаще всего причина неудачи в неправильных расчетах, которые порождают необоснованные ожидания.
Чтобы наверняка понимать, насколько такая инвестиция выгодна, прежде чем купить ветрогенератор под ключ, обратитесь в специализированную компанию, которая проведет необходимые расчеты и представит компетентное техническое заключение. На основании такого документа вы уже и будете принимать решение.
Будет ли ветряк приносить прибыль?
Важно отметить, что все ветроэлектрические установки делятся на три категории по сфере использования. Это промышленные, коммерческие и бытовые комплексы.
Промышленный и коммерческий вариант – это дорогостоящие системы, устанавливаемые вдали от жилья из-за излучаемых мощных низкочастотных инфразвуковых волн, оказывающих негативное влияние на здоровье человека. То есть это специальное оборудование, которое без специальной разрешительной документации (на конструкцию) не установишь.
Поговорим про бытовые системы, которые, чаще всего, и интересуют наших покупателей. Итак, как работает ветряк? Ветер дует с определенной скоростью, лопасти конструкции, поднятой на высоту от 17 до 25 метров, вращаются, энергия вырабатывается. Это в теории. Теперь перейдем к практике:
- Установка мачты высотой меньше 25 метров будет неэффективна, так как на 99% территории Украины ландшафтные условия снижают скорость ветра. Соответственно нужно строить мачту. Это дополнительные большие расходы. И есть еще важный нюанс. А найдется ли на участке свободное место под сложную конструкцию?
- Не стоит забывать, что ВЭ установки не могут быть установлены на крышах любых построек.
- Теперь о производительности. При средней скорости ветра на территории Украины, равной 3-4,5 метров в секунду, не стоит ждать от установки высоких результатов. Ведь номинальная мощность оборудования указывается для скорости ветра от 12 метров в секунду. А на деле ветряк на 1,5 кВт (стоимость под ключ около €7 тыс.) при скорости ветра в 3 метра в секунду сможет вырабатывать всего 800 ватт.
- Ветроэлектрическая установка должна обязательно иметь в конструкции стабилизирующее звено. Ведь система вырабатывает «грубое» электричество с нестабильными параметрами. А это дополнительное оборудование.
Неужели все так плохо? Почему тогда так много поклонников у ветроэлектрических установок? Рассматривать установку ВЭУ обязательно нужно. Но совместно с солнечными батареями, которые работают под «Зеленый тариф» для продажи электричества.
Использование ветрогенератора, как вспомогательного звена солнечной электростанции, оправдано в Украине в регионах с «высокими» ветрами.
Как распределить общую мощность между ними, как снизить сезонный провал электропотребления и стоят ли затраты на ветряк прибыли – это дело расчета. А заказать такие расчеты вы можете в компании «Green System». Специалисты установят на вашем участке мачту с анемометром, что позволит практически определить скорость ветра на высоте 17-22 метра.
Рисунок 1. Анемометр для определения скорости ветра
Стоимость услуги в 10 тыс. грн./месяц не включает расходы на монтаж и демонтаж оборудования. Узнать подробности можно по контактному телефону.
Ветрогенераторы — Мастера-Столицы
Ветряки для дома от 750 до 2000 Вт
Простые и бюджетные мини ветряки для дома мощностью до 2 кВт
Кроме этого, большинство потребителей не знают о реальных возможностях энергетической системы на базе ветрогенератора.Главное отличие ветрогенератора от всех остальных систем генерации электричества — ветряк для дома работает всегда, когда есть движение воздуха (легкий ветер — 2 м/с). А в России, с её резко континентальным климатом, такой ветер стабилен практически на всей территории.
Другое отличие — это независимость потребителя, в разумных пределах, от внешних условий. Эту независимость обеспечивают грамотно подобранный блок аккумуляторных батарей и хороший инвертор.
Элементы и соединения системы энергообеспечения на базе генератора постоянного тока.
Генераторы этого типа рассчитаны на выходное напряжение 12, 24 или 48 В и мощностью до 5 кВт. Подбирая характеристики ветрогенератора и АКБ, с учетом распределения нагрузок в течение суток и запаса энергии на случай штиля — можно получить эффективную систему автономного электроснабжения.
Схема подключения без инвертора и контроллера напрямую на потребитель с активным сопротивлением (ТЭН) для нагрева воды. В этом случае, следует установить защиту ТЭНов от перегрева.
Защита ветряков для дома от критической ветровой нагрузки реализована по принципу AUTOFURL. Это аэродинамическая защита. Конструкцией предусмотрена возможность «складывания» ветряка — поворота гондолы на 90 градусов, т.е. лопастями и хвостовым стабилизатором по ветру. Возврат в исходное положение производится вручную после опускания устройства.
ВЭУ этого класса имеют хороший дизайн и могут стать интересным элементом ландшафтного дизайна. Монтаж ветряка для дома (дачи) мощностью 750 кВт не представляет особого труда, а при наличии навыков можно монтировать устройство на выходные дни или по необходимости. Дополнение ВЭУ солнечными панелями мощностью около 30% мощности генератора гарантирует автономное электроснабжение дачи круглый год.
Бытовые ветрогенераторы от 3 до 50 кВт
ВЭУ такого назначения могут использовать генераторы постоянного или переменного тока. Генератор переменного тока (синхронный генератор с обмоткой возбуждения) использует принцип обратимости, т.е. при принудительном вращении вала асинхронного двигателя получается переменный ток. Эксплуатация этих генераторов имеет свои особенности:
Нагрузка (мощность) потребителей не должна превышать мощности генератора более чем на 10-15%, и на время не более 5 минут. Это особенно важно при подключении потребителя с реактивным сопротивлением (электродвигателей большой мощности) в момент пуска.
Схема подключения требует профессионального отношения. Характеристики применяемых элементов управления защитой (предохранители, пускатели, выключатели) от короткого замыкания, перегрузки или резкого падения напряжения должна обеспечивать надежное срабатывание защиты.
При эксплуатации ВЭУ мощностью более 5-ти кВт рекомендуется иметь в резерве бензо- или дизельгенератор мощностью 1-2 кВт (10% мощности ветряка). Это позволит избежать аварийных ситуаций.
ВЭУ мощностью 5-10 кВт с лихвой покроют потребности частного дома, включая организацию ГВС и теплоснабжения. Более того, придется задуматься о применении избытка электроэнергии. Как вариант — это аккумулятор тепла.
Установку мощностью более 10 кВт следует рассматривать, как элемент электроснабжения для нескольких потребителей или фермерского хозяйства. Набор аккумуляторных батарей у каждого потребителя позволит сгладить суточные пиковые нагрузки. Мощный ветрогенератор купить легче в складчину, т.к. соседние дома редко имеют большие различия в энергопотреблении. При творческом подходе и желании на базе ВЭУ средней мощности (5-20 кВт) можно создавать эффективные автономные системы электроснабжения.
Однако в каждый комплект могут быть добавлены или исключены некоторые составляющие по Вашему запросу.
Свяжитесь с нами и мы предоставим Вам возможность купить ветрогенератор отвечающий Вашим энерготребованиям. Также наша компания предоставляет гарантию на всё оборудование и осуществляет доставку по РФ и странам СНГ.
Ветроэлектростанции
Полностью автономные ветряные электростанции с выработкой электроэнергии свыше 100кВт/ч.
Серьезный подход к обеспечению энергонезависимости для среднего и крупного бизнеса, а также для коллективного ипользования в удаленных жилых районах.
Ветряные электростанции мощностью более 100 кВт следует рассматривать, как производственное подразделение в составе комплекса энергообеспечения объектов жилого или промышленного назначения или как самостоятельное предприятие. В обоих случаях следует принимать во внимание факторы, определяющие особенности применения:
Ветрогенератор, в случае использования в качестве элемента системы автономного энергоснабжения, должен иметь дублирующий элемент, который подстрахует систему.
Чаще всего это дизельгенератор, который должен запускаться в автоматическом режиме при падении напряжения в сети из-за отсутствия ветра. Для стабильной работы системы требуется точный учет мощности и структуры потребителей (активной и реактивной составляющих переменного тока). Кроме этого, необходимо решать вопросы применения; избытка электроэнергии, которая может возникать при неравномерной нагрузке в течение дня. Это может быть аккумулятор тепла (часть системы отопления и ГВС) или аккумуляторная станция достаточной емкости.
Ветрогенератор мощностью 100 кВт и более, используемый в виде дополнительной генерирующей установки, должен иметь коммутирующее устройство, которое переключает режимы: потребления (подпитки) из центральной сети и отдачи в сеть избытков энергии. Потребуется договор с энергоснабжающей компанией и приборы учета.
Ветряная электростанция большой мощности может быть эффективным долговременным вложением средств при правильном расчете затрат и сроков окупаемости проекта.
Область применения не ограничивается электроснабжением жилых объектов. Эффективность вложений резко повышается при использовании ветроэлектростанции на 100 кВт и более для энергоснабжения потребителей не требовательных к характеристикам тока: для обогрева и освещения теплиц, освещения улиц или энергоемких производств, которые работают по мобильной схеме.
Комплектация и цена ветроэлектростанции обычно индивидуально рассчитывается для конкретной задачи.
Как выбрать ветрогенератор для дома
Ветрогенератор используют как основной источник электроэнергии, если в регионе средняя скорость ветра составляет не менее 7-9 м/с в год. В Ленинградской области, как и в большинстве регионов России, средняя скорость ветра не превышает среднее значение в 5 м/с. Мы рекомендуем сочетать ветрогенератор с солнечными панелями, с целью достижения максимальной эффективности от возобновляемых источников энергии.
В период с апреля по сентябрь, солнечные панели будут вырабатывать большее количество электроэнергии, ветрогенератор в этот период будет второстепенным источником.
С октября по февраль, выработка солнечных панелей снижается из-за образования туч, выпадения осадков и сокращения светового дня. В осенне-зимний период, ветер начинает преобладать в регионах и тогда ветрогенерация становится приоритетной, с точки зрения выработки электричества.
Одновременно используя два источника возобновляемой энергии, возможно обеспечить автономное электроснабжение в течение круглого года, не прибегая к традиционным вариантам резервирования в виде бензо- и дизель-генераторов.
Как выбрать ветрогенератор для дома
На территории России крайне мало регионов, где ветер сильный и дует постоянно, поэтому мы рекомендуем веторгенераторы, рассчитанные на работы при малых и умеренных ветрах.
Преимуществом таких ветрогенераторов, является выход на заявленную мощность при меньшей скорости ветра. Например, в моделях с заявленной мощностью в 2-3 кВт, пиковые значения достигаются при ветре в 12-14 м/с, а стартовая скорость ветроколеса колеблется в диапазоне 3-4 м/с.
При этом чем меньше скорость ветра, тем меньше выработка электричества. У ветрогенератора Whispering Winds LW-1000 заявленная мощность в 1 кВт достигается при 8-9 м/с, максимальная мощность составляет 1,8 кВт, а выработка электроэнергии начинается при скорости ветра в 2 м/с.
Принцип работы ветрогенератора
Три лопасти вращают ротор. Генератор создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на контроллер, далее переменное напряжение преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на аккумуляторную батарею и инвертор. Контроллер отслеживает уровень заряда аккумуляторных батарей, и при необходимости производит заряд. Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторов в привычное переменное однофазное напряжение 220В или трехфазное 220/380, 50 Гц. Если потребление электроэнергии бытовыми электроприборами сопоставимо с тем, что вырабатывает ветрогенератор, аккумуляторные батареи не используются. В случае низкой выработки электроэнергии, недостаток покрывается за счёт энергии, запасенной в аккумуляторных батареях.
Одним из косвенных признаков того, что ветрогенератор рассчитан на работу в регионе с умеренными ветрами и вырабатывает больше электроэнергии на низкой скорости ветра, является диаметр ветроколеса (ротора).
Важным критерием выбора ветрогенератора является форма лопастей. Энергоэффективность «самолётного» профиля лопасти в 2 — 4 раза выше, чем плоский профиль.
Мачта для ветрогенератора
Мачты для ветрогенераторов для дома бывают двух видов: на растяжках и поворотная мачта. Поворотную мачту можно поднимать и опускать для обслуживания и ремонта ветроустановки.
Скорость и стабильность ветра увеличивается с высотой, соответственно, увеличивая высоту мачты, можно существенно увеличить энергоэффективность ветрогенератора. Рекомендованная высота мачты не менее 9 м от земли. Если на участке находятся высокие деревья, то ветрогенератор следует размещать минимум на 3 метра выше относительно кромки деревьев.
Обязательным условием эксплуатации ветроустановки, является заземление мачты, также необходимо предусмотреть молниеотвод.
Для использования в частных домах мы рекомендуем использовать модели, мощностью не менее 1 кВт.
Из чего состоит ветрогенератор
Ветрогенератор Whispering Winds LW-1000 состоит из:
- Трех лопастей
- Генератора трехфазного переменного тока
- Флюгера
- Поворотного механизма
- Контроллера заряда аккумуляторных батарей
- Блока нагрузки ТЭН (термоэлектрический нагреватель)
Технические характеристики:
- Номинальная мощность при скорости ветра 9 м/c – 1 кВт
- Максимальная мощность – 1,8 кВт
- Диаметр ветроколеса, м – 4
- Площадь ометания ротора, м2 – 12,56
- Стартовая скорость ветроколеса, м/c — 2
Обслуживание ветрогенераторов
Ветроэлектростанции требуется периодическое обслуживание – внешний осмотр всей ветроустановки, смазка трущихся частей. Необходимо ежегодно проверять болтовые соединения и электрические контакты на наличие коррозии, а также натяженность растяжек мачты.
После 10 лет эксплуатации, лопасти и подшипники должны быть заменены.
При правильной установке и эксплуатации, ветроэлектростанция может прослужить более 30 лет.
Ветроэнергетика: размеры и пределы роста
Современная ветроэнергетика – энергетика больших мощностей и гигантских машин. Ветряные турбины становятся все больше и больше. Примерно так:
Если посмотреть на изменение парка материковых ветровых турбин во времени, например, в Германии, очевидно увеличение их среднего размера.
Всё растет. Увеличиваются как башни, которые у крупнейших машин сегодня достигают 140 метров, так и лопасти, достигающие в длину почти 90 м, и диаметры ротора, доходящие до почти 190 м.
На нынешний день крупнейшими серийными ветряками являются 8-мегаваттные машины от Vestas (MHI Vestas V164), Adwen (AD-180) и Siemens (SWT-8.0-154 8MW), используемые в морской (офшорной) ветроэнергетике, а также 7,5 МВт модель Enercon E-126 – крупнейший материковый ветрогенератор (на фото в начале статьи).
Это серийные модели, находящиеся в эксплуатации.
В виде прототипов существуют еще более крупные агрегаты.
Есть ли предел роста размеров ветряных турбин? Чем он обусловлен?
Понятно, размеры ветроустановок увеличивают не из прихоти, а исходя из экономических соображений – в попытке снизить стоимость электроэнергии. Высокие башни обеспечивают доступ к ветровым ресурсам более высокого качества (как говорят спецы: «на высоте 100 метров всегда есть коммерческий ветер»). Увеличение диаметра ротора позволяет «захватить» этих ресурсов побольше, а также задействовать менее качественный ветровой потенциал. Увеличение размеров может приводить к снижению удельных (на единицу мощности) капитальных и операционных затрат, что прямо отражается на стоимости электроэнергии.
В то же время рост размеров ветряных турбин наталкивается на ограничения, связанные как с характеристиками используемых материалов, так и с транспортировкой и технологиями монтажных работ. Кроме того, существуют физические лимиты увеличения размеров, описываемые законом квадрата-куба: объем (соответственно, масса и стоимость) используемых материалов может расти быстрее, чем отдача от этого увеличения.
Транспортно-логистические и монтажные ограничения касаются главным образом материковой ветроэнергетики. Перевозка секций башен большого диаметра и длинных лопастей наземным транспортном – серьезный технологический вызов. Диаметр перевозимых труб/конусов башен ветряков ограничен сегодня 4,3 метра в редких случаях возможны перевозки диаметров 4,6 метра. Разумеется, транспортировка таких агрегатов на дальние расстояния крайне затруднена. Одним из используемых компромиссных решений является комбинированная башня сталь/железобетон, в которой нижние железобетонные секции самого большого диаметра изготавливаются на месте. Кроме того, необходимо учитывать, что транспортная и монтажная техника (например, большие краны) имеет свои пределы.
Рассмотренные в предыдущем абзаце ограничения в меньшей степени касаются морской ветроэнергетики, где используются производственные технологии/мощности судостроения, строительства на шельфе и морских грузоперевозок.
Проведенное в текущем году в США исследование, включающее в себя опрос 163-х ведущих отраслевых экспертов, показало: размеры ветроустановок будут расти и дальше. При этом, очевидно, потенциал роста у офшорных ветрогенераторов существенно превышает потенциал наземной ветроэнергетики.
Результаты исследования представлены на следующих графиках.
К 2030 средняя высота башни ветрогенератора в материковой ветроэнергетике приблизится к 120 метрам и в Европе, и в США, средний диаметр ротора будет находится в интервале 130-140 метров, а средняя установленная мощность на один генератор в Европе превысит 3,5 МВт.
В офшорной ветроэнергетике намечаемые изменения куда существенней. Средняя мощность ветрогенераторов на европейском рынке достигнет 11 МВт, при высоте башен более 220 метров. Распространение получат плавающие ветроэлектростанции. Некоторые эксперты прогнозируют, что к 2030 году максимальная мощность морских ветряков на фиксированном фундаменте может достичь 18 МВт, то есть более чем в два раза превысить сегодняшние рекордные показатели.
В то же время очевидно, что ветроустановки не будут расти бесконечно. Вероятно, в скором времени мы узнаем оптимум, превышение которого будет затруднено с логистической, в первую очередь, точки зрения, и не будет оправдываться экономически.
Высота построенного немцами Max Bögl Wind ветрогенератора составляет рекордные 264,5 м
Немецкая компания Max Bögl Wind построила ветрогенератор, который, по ее словам, является самым высоким в мире. Он расположен в районе города Гайльдорф, неподалеку от Штутгарта. Как сообщается, высота башни составляет 178 метров, а общая высота ветрогенератора (вместе с лопастями) и вовсе достигает 264,5 метра.
Как утверждается, каждый дополнительный метр высоты конструкции позволяет повысить энергоэффективность установки примерно на 0,5-1% за счет более сильных ветровых потоков и снижения турбулентных завихрений, создаваемых лопастями.
Это только первый из четырех ветряков, которые войдут в состав будущей ветряной электростанции. Правда, другие будут существенно ниже, высота их башни не будет превышать 155 метров. Несмотря на разную высоту башен, все турбины будут оснащены одинаковыми генераторами производства GE 3.4-137 мощностью 3,4 МВт каждый. То есть, суммарная мощность ветряной электростанции составит 13,6 МВт. По расчетам проектантов, станция сможет ежегодно вырабатывать до 10500 МВт⋅ч. Расчетный коэффициент использования энергии ветра составляет 34,4%.
Стоимость проекта в целом оценивается в €70 млн, доход прогнозируется на уровне €6,5 млн в год. То есть, инвесторам проект окупится примерно за 11 лет.
Строящаяся ветряная электростанция Max Bögl Wind будет дополнена экспериментальной «водяной системой накопления энергии», которая позволит сгладить неравномерность генерации. Это еще одна отличительная особенность проекта. Говоря конкретнее, хранилищем выступит водонапорная башня высотой 40 м – избытки энергии будут использоваться для закачивания воды в башню, а затем при необходимости энергия будет высвобождаться путем сброса воды с пропусканием через лопасти гидрогенераторов. Сообщается, что водяное хранилище сможет вмещать до 70 МВт⋅ч энергии. Также говорится, что эффективность этой водяной системы аккумулирования энергии будет значительно выше, чем всех созданных ранее систем данного типа, но точные цифры не указываются. Зато авторы проекта отмечают крайне высокое быстродействие системы – переключаться между режимами накопления и производства она может всего за 30 секунд.
Ветроэлектростанция Гайльдорф должна заработать уже в следующем году.
Последние исследования указывают на то, что в будущем ветряки будут становиться все выше поскольку это позволяет повысить эффективность добычи электроэнергии. Судя по всему, скоро ветряки будут соревноваться по высоте с небоскребами.
Остается добавить, что конкурент Max Bögl Wind – датская компания Vestas – планирует установить прототип турбины фирменной конструкции LDST (стальная башня большого диаметра) с общей высотой 241 м.
Источник: Electrek
Ветроэлектростанция или архитектурный шедевр? — Энергетика и промышленность России — № 6 (82) июнь 2007 года — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 6 (82) июнь 2007 года
При слове «ветроэлектростанция», по словам авторов сайта , рисуется картина гигантского трехлопастного пропеллера, вращающегося на вершине тонкой башни. Между тем за этим образом скрывается главная проблема ветроэнергетики. Стремление к использованию дешевого возобновляемого источника энергии оборачивается в перспективе загромождением сельской местности тысячами ветряных «мельниц».Великобританию, наряду с некоторыми другими европейскими странами (Данией, Нидерландами, Испанией и др.), можно назвать одним из мировых лидеров по внедрению ветряных ферм в жизнь. К 2010 г. англичане намерены 10 процентов всей необходимой им энергии получать с помощью возобновляемых источников, и не последняя роль здесь отводится ветру.
Однако везде, где такие фермы должны быть построены, возникли общественные группы, борющиеся с «ветряками». И хотя сама собой напрашивается аналогия с известным героем Сервантеса, многим англичанам не до иронии. Они говорят, что предпочтут иметь под боком атомную электростанцию, нежели лицезреть пейзаж, покрытый «пропеллерами на палках».
Однако этот тип ветряной установки далеко не единственный, хотя и самый распространенный.
Гигант в гавани
Так, британская архитектурная студия Grimshaw Architects совместно с фирмой Windpower Ltd. разработала оригинальную ветряную электростанцию «Aerogenerator». Она, по образному выражению авторов сайта, представляет собой гибрид планера-этажерки и арфы в виде буквы V. Высота ветряной турбины с вертикальной осью составляет порядка 140 м.
По замыслу разработчиков, агрегат можно устанавливать в море, на удалении от берега, где нередки сильные ветры.
По своей конструкции «Aerogenerator» – это переработанный «родственник» широко распространенных на Западе роторов Дарриуса (напоминающего, по словам сотрудника журнала «Эксперт» Ирика Имамутдинова, кухонный венчик для омлета, лопасти-плоскости которого вращаются вокруг вертикальной оси). Следует, правда, учесть, что прототип используется в ветряных установках несравненно меньших размеров.
При частоте вращения три оборота в минуту одна установка «Aerogenerator» может произвести 9 мегаватт электричества (для сравнения: обычная мощность промышленных ветроэлектростанций – 2 мегаватта). Двенадцать ферм по 100 установок смогли бы решить британскую задачу по выработке 10% энергии от возобновляемых источников.
При этом стоит отметить, что все разновидности ветряных турбин с вертикальной осью имеют два преимущества – не требуют поворота установки при смене направления ветра и позволяют поместить генератор внизу, где его проще обслуживать и ремонтировать.
Что не менее важно для британцев – эстетически новые агрегаты выглядят гораздо интереснее прежних.
Эойн Биллингс, один из разработчиков архитектурной составляющей установки, говорит о «внешности» ветряка так: «Мы видели ее как изобразительный элемент, который мог бы появиться у входа в гавань или в индустриальный район. Причем турбина вовсе не должна быть невидимой».
Пока строится опытный образец гигантской электростанции. Но уже через 3–5 лет ее можно будет увидеть «живьем».
Аэродинамические близнецы
Кстати, это не единственное решение по избавлению пейзажей от ветряков. Некоторые изобретатели (в том числе – и российские) предлагают переместить ветроагрегаты в города. Увы, их мощность вряд ли окажется существенной в условиях мегаполиса.
Уже в нескольких странах пытались внедрить проекты установки ветроэлектростанций на крышах зданий – с целью самообеспечить электроэнергией эти здания. Однако пока ни один такой проект не достиг желаемой цели.
Дело в том, что очень трудно вписать в структуру здания агрегат существенных размеров, а небольшие ветряные турбины едва ли смогут дать высотным зданиям хотя бы 10% необходимой им мощности.
Впрочем, есть проект, в котором (при наличии умеренного ветра) высотное здание может «питаться» воздушными потоками почти на сто процентов. Его разработала организация «Ветровая энергия для город-ской окружающей среды» (Wind Energy for the Built Environment – Project Web), спонсируемая европейским правительством.
По замыслу ее специалистов, две 50-этажные высотки вместе с профилированными перемычками создают нечто вроде аэродинамической трубы, резко ускоряющей поток воздуха между зданиями. Три гигантские турбины, расположенные между небоскребами, могут дать энергию, почти достаточную для их самообеспечения.
Небоскребы-близнецы от Project Web могли бы стать одним из самых экстравагантных ветроэнергетических сооружений на планете. Однако, несмотря на доказанную эффективность этого проекта (он предусматривает также вариант с четырьмя башнями, способными вырабатывать электричество от потока любого направления), никто не решился построить такое уникальное сооружение, хотя идея эта насчитывает уже несколько лет.
Остается надеяться, что судьба «Aerogenerator» будет более удачной.
Станция с подсветкой
Решить проблему загромождения сельской местности огромными трехлопастными «мельницами» пыталась и еще одна британская компания – XCO2. Три года назад ее представители обратились в муниципальный совет Вестминстера с просьбой разрешить установку своего необычного ветрогенератора на фасаде Букингемского дворца.
Компания создала турбины под названием «Тихая революция» («Quietrevolution»), которые намеревалась разместить в Бристоле, Суиндоне и Лондоне. Разработчики уверяют, что устранили некоторые недостатки традиционных турбин. Вместо лопастей у нового агрегата три изогнутых лезвия в форме буквы «S» на вертикальной оси.
Эти ветряки высотой пять метров и диаметром три метра работают почти бесшумно и специально подготовлены для городов, где направление ветра может измениться в любую минуту.
Одна «Тихая революция» может произвести 10 тыс. киловатт-часов в год при средней скорости ветра 5,8 метра в секунду (максимальная 16 м/сек, минимальная 4,5 м/сек).
Компания утверждает, что один ее ветряк мощностью 6 киловатт может обеспечить электричеством пять домов. Стоимость генератора вместе с установкой – около 50 тыс. долл.
Руководитель XCO2 Роберт Вебб отмечал, что хотел бы видеть использование «Quietrevolution» на исторических зданиях, в том числе на фасаде Букингемского дворца, подчеркивая тем самым, что его ветряки безболезненно вписываются даже в самую «хрупкую» городскую среду. Более того – они могут и украсить ее, если к генератору приделать светодиоды.
А что у нас?
Ветрогенераторы можно встретить и в России – например, в окрестностях Санкт-Петербурга или Калининграда.
«Несмотря на двухтысячелетнюю историю разнообразных усовершенствований, принцип действия всех ветродвигателей, – сообщает А. Стен в журнале «Жилая среда», – остался практически неизменным. Разница лишь в том, что когда‑то колесо с лопастями, вращающееся под напором ветра, через систему передач посылало крутящий момент на мельничные жернова, а сейчас он передается на вал генератора, вырабатывающего ток. Таким образом ветродвигатель приобрел приставку «электро».
Самый эффективный вариант – «связка» ветродвигателя с аккумулятором и дизелем. В этом случае ветродизельный комплекс работает следующим образом: ветрогенератор заряжает аккумуляторную батарею, которая, преобразуя постоянное напряжение в переменное посредством инвертора, снабжает энергией электроприборы. В периоды длительного безветрия заряд батареи иссякает и подается автоматическая команда на запуск дизельгенератора, а когда ветер возобновляется, генератор опять останавливается.
На что именно может рассчитывать человек, решивший установить ветрогенератор? Специалисты подсчитали, что для обеспечения так называемого «интеллектуального быта» жильцов (семьи из 3‑4 человек) пригородного дома, расположенного в регионе со средней скоростью ветра 1,8‑4,5 м/с, вполне хватит одного ветряка мощностью 5 кВт. Он будет вырабатывать энергию, достаточную не только для освещения здания, но и для работы привычного ассортимента бытовой техники: телевизора, холодильника, компьютера и т. д.
Очень многие территории России (например, Ленин-градская область) подходят для установок ветрогенераторов, которые будут эффективно вырабатывать энергию практически круглогодично.
При этом стоит учесть, что, по данным ЦНИИ «Электроприбор», сегодня около 30 процентов фермерских хозяйств и 20 процентов садово‑огороднических участков РФ не имеют ни электрических сетей, ни надежды заполучить их в обозримом будущем – так как средняя стоимость прокладки электросети составляет около 10 тыс. долл. за 1 км.
Причем в данной статистике не учитываются «отдельно стоящие удаленные индивидуальные жилые строения», то есть те самые «коттеджи в тихом месте», которые сейчас весьма активно предлагаются на рынке. Как правило, единственный источник электроснабжения таких домов – дизельные генераторы. Но у дизеля, помимо не очень высокой надежности в работе, есть и такие очевидные недостатки, как необходимость постоянного обслуживания, дороговизна топлива и т. д.
Колодец с пропеллером
Некоторые народные умельцы стали изобретать велосипед, не дожидаясь продукции серийного производства, поэтому сегодня ветряки, снабжающие электричеством водяные насосы и всевозможные приспособления для полива грядок – далеко не редкость.
Но для более серьезных задач (например, снабжение электроэнергией того же коттеджа) «самоделки» уже не подходят. Производителями же ветрогенераторов, известных на отечественном рынке, были до недавнего времени лишь несколько небольших фирм, преимущественно американских, поставляющих товар «под заказ».
Впрочем, в последние годы производители малых ветрогенераторов появились и в России – например, хабаровская фирма «ЛМВ Ветроэнергетика» или петербургское НПО «Электросфера».
Увы, у ветрогенераторов есть несколько явных недостатков, некоторые из которых можно отнести к почти неустранимым. Один из самых серьезных минусов – недостаточность мощности средних, «бытовых» ветряков для отопления домов в холодные сезоны.
Вторая проблема – установка ветрогенератора требует немало места. И если для отдельно стоящих коттеджей, окруженных десятками соток свободной приусадебной территории, найти такое место несложно, то на «шестисоточных» дачно‑садоводческих участках разместить ветряк практически невозможно. Тем более что устанавливать его рекомендуется не ближе чем в 20 метрах от жилого строения из‑за возникающих электромагнитных полей.
Ну и последнее, что, безусловно, сказывается на распространении ветрогенераторов в России, – их цена (окупаемость среднего ветродизельного комплекса может растянуться на несколько лет)».
Поэтому, если на Западе стоит проблема усовершенствовании эстетического вида ветряков, у нас пока еще решается вопрос о внедрении их как таковых.
Ветряк для дома или дачи
1. Низкая стартовая скорость ветра. Используются 3 или 5 лопастей (опционально), для областей с разной скоростью ветра. Применение 5 лопастей для регионов со слабыми ветрами, что бы получить максимум эффективности.
2. Легкий монтаж: соединение на трубу или фланцевое (опционально)
3. Лопасти изготовлены под давлением с использованием нового композитного материала. Оптимизированная аэродинамическая форма лопастей увеличивают эффективность использования энергии ветра.
4. Корпус генератора литой с алюминиевого сплава, с двумя подшипниками, что позволяет ему выдерживать сильный ветер и безопасно работать.
5. Запатентованный генератор на постоянных магнита с специальной обмоткой статора, эффективно уменьшает стартовый крутящий момент.
6. Контроллер и инвертор могут быть подобраны нашими специалистами, с учетом потребностей клиента, места установки ветрогенератора и скорости ветра. Ветряк-генератор 500 Вт 20 А Максимальная суточная производительность составляет 1,4 кВт. Гибридный контроллер зарядного устройства Home Power
Высокая эффективность Возможно сделать гибридную систему с солнечной панелью Низкая скорость запуска, высокая потребляемая мощность ветра, низкая вибрация. Удобный для пользователя дизайн, простой в установке и обслуживании Лопасти, изготовлены с армированного стекла, с аэродинамической формой. Усиление коэффициента мощности ветра и мощности Использование запатентованного генератора постоянных магнитов и специального статора. Эффективное снижение сопротивления крутящему моменту что гарантирует стабильность работы. Нет скручивания кабеля мачты Обеспечивает мощность 0,6-1,5 кВт в течение 24 часов. Идеально подходит для, домов, предприятий и промышленных энергетических объектов Сертификация CE, Сертификация RoHS и Сертификация ISO9001.
Технические характеристики ветряной турбины
Номинальная мощность: 500 Вт
Номинальное напряжение: DC27-54V
Напряжение аккумуляторной батареи: DC 24V
Минимальная скорость ветра: 2,5 м/с
Номинальная скорость ветра: 12 м/с
Количество лопастей: 5
Материал ветрового листа: PBT
Диаметр ротора: 1,2 м
Номинальная скорость: 800 об/мин
Диаметр башни: > 80 мм
Высота башни: 4,5 м-10 м
Емкость аккумулятора: 200AH-400AH
Размер упаковки: 687 * 365 * 210 мм
Срок годности продукта: 15 лет
Сертификация: CE, RoHS, ISO9001
Гибридный контроллер характеристики:
Модель: FWS03 / 06-12 / 24
Номинальное напряжение батареи: DC12V / 24V
Номинальная мощность турбины: 400 Вт / 800 Вт
Напряжение торможения: 14,5 В / 29 В
Напряжение восстановления турбины: 13,2 В / 26,4 В
Номинальная мощность: 500 Вт / 1000 Вт
Максимальный ток разряда: 20A
Защита от перезарядки батареи: 16,5 В / 33 В (выключение нагрузки)
Защита от разрядки аккумулятора: 10,7 В / 21,4 В (выключение нагрузки)
Защита от разрядки аккумулятора: 12 В / 25 В (возврат нагрузки)
Статическая мощность: 15 мА
Рабочая температура: -35 ~ + 75 ℃
контроллера: 150 * 87 * 28 мм
Инфракрасная защита: IP67
Ветряная турбина — 1 шт Контроллер (12 / 24V) — 1 шт
Конус носа — 1 шт
Установочные винты и гайки — комплект
Лопасти — 3/5 опционально
Руководство по эксплуатации — 1 экземпляр
Подходит ли вам домашняя ветряная турбина?
Домашние ветряные турбины — это уменьшенная версия больших турбин, которые вы видите на обочине шоссе, производящие чистую электрическую энергию из кинетической энергии ветра.
В то время как в коммерческих ветряных электростанциях используются машины, лопасти которых могут создавать диаметр до 130 футов (что соответствует длине футбольного поля), домашняя система гораздо более компактна. Домашние ветряные турбины требуют особого планирования и обслуживания, чтобы быть успешными, и есть вероятность, что они могут быть экономически невыгодными или непригодными для вашей собственности, поэтому важно провести исследование, прежде чем вкладывать время и деньги.
Потенциальные покупатели должны сначала оценить ветровые ресурсы своего участка и изучить потенциальные проблемы зонирования окрестностей. Если в вашем районе генерируется достаточно ветра, домашние ветряные турбины могут помочь снизить счета за электроэнергию на 50–90% и обеспечить бесперебойный источник энергии за счет длительных отключений коммунальных служб — и все это с нулевыми выбросами и загрязнением. Они не только являются одними из самых дорогих. -эффективные домашние системы возобновляемой энергии, домашние турбины могут использоваться для других целей, таких как перекачка воды для орошения, что может быть полезно на фермах или ранчо.
Что такое домашняя ветряная турбина?
Турбины — это не то же самое, что ветряные мельницы, хотя принцип в основном тот же. Старые ветряные мельницы на самом деле являются предшественниками современных ветряных турбин, поскольку турбины используют ветер для получения электроэнергии, а ветряные мельницы преобразуют его в механическую энергию.
Ветряк имеет лопасть, полюс и генератор. Лезвие работает как крыло самолета: когда обдуваемый воздух проходит по обеим сторонам лезвия, его уникальная форма заставляет давление ветра становиться неравномерным, заставляя лезвие вращаться.Здесь технология превосходит традиционные ветряные мельницы. Флюгер наверху подключается к компьютеру, чтобы машина могла работать максимально эффективно. Лопасти вращаются всего около 18 оборотов в минуту — недостаточно быстро, чтобы вырабатывать электричество сами по себе, — поэтому они прикреплены к валу ротора и ряду шестерен, которые помогают увеличить скорость вращения примерно до 1800 оборотов в минуту.
Поскольку чем выше вы поднимаетесь, тем ветренее, более крупные турбины могут оказать серьезное влияние на выработку энергии.Небольшие объекты, которые нуждаются в электроэнергии только для жилых домов или малых предприятий, могут получить выгоду от собственной ветряной турбины для дома, особенно в сельской местности, которая еще не подключена к энергосистеме (хотя домашние ветряные системы также могут подключаться к существующей электросети через вашу сеть). провайдер).
Подходит ли мне домашняя ветряная турбина?
Как и большинство энергетических систем, небольшие ветряные турбины требуют тщательного планирования. Вам нужно будет подумать, например, о том, достаточно ли ветровой генерации для того, чтобы система была функциональной и экономичной.Самое главное, вам нужно будет выяснить, разрешены ли даже небольшие ветряные электрические системы в вашем районе.
Проверьте вашу недвижимость
Для начала свяжитесь со своим местным строительным инспектором, наблюдательным советом или советом по планированию — они смогут предоставить вам информацию о требованиях и о том, нужно ли вам разрешение на строительство. Если у вас есть соседи или ассоциация домовладельцев, они также могут быть обеспокоены уровнем шума или эстетикой ветряной турбины, поэтому подготовьте объективные данные для решения этих проблем.
Такая информация, как ограничения по высоте (большинство постановлений о зонировании имеют ограничение в 35 футов для строений), пригодится при покупке домашних турбин. По данным Министерства энергетики США, у большинства бытовых турбин уровень звука немного выше шума окружающего ветра, и «хотя звук ветряной турбины можно выделить из окружающего шума, если приложить сознательное усилие, чтобы его услышать, ветряная турбина жилого размера не является значительным источником шума при большинстве ветровых условий.”
Оцените ветровые ресурсы
Местный ландшафт влияет на уровень ветра больше, чем многие из нас думают. То, что в одном месте кажется ветреным, не означает, что район в нескольких милях от вас такой же ветреный. Отличное место для начала исследования — карта ветровых ресурсов, доступная на веб-сайте Программы ветроэнергетики Америки Министерства энергетики США и организованная по штатам. Вы также можете ознакомиться с данными о скорости ветра в ближайшем аэропорту или узнать, есть ли там небольшая ветровая система с годовой мощностью и данными о скорости ветра.Для наиболее точного измерения прямой мониторинг с помощью профессиональной системы ветроэнергетики на вашем объекте может снимать показания на определенной высоте на вершине башни, где будет установлена ветряная турбина. Однако они дорогие и могут стоить от 600 до 1200 долларов.
Сделай математику
Узнайте, является ли домашняя ветроэнергетическая система экономически жизнеспособной, взглянув на общую стоимость таких вещей, как установка, мощность, экономия и окупаемость инвестиций.Используйте справочники Министерства энергетики по малым потребителям ветроэнергетики, чтобы оценить затраты на покупку машины, сколько вы можете сэкономить, сделав переход, и сколько времени потребуется, чтобы вернуть свои капитальные вложения. Профессиональный установщик домашних турбин также сможет помочь оценить ваши затраты.
Стоимость установки отдельно стоящей домашней ветряной турбины зависит от расположения, мощности и размера машины. Например, в районе Сан-Франциско небольшая ветряная установка может стоить от 5000 до 40 000 долларов в зависимости от мощности в кВт.Стандартный односемейный дом в этом регионе потребляет чуть более 5000 киловатт-часов электроэнергии в год, для чего потребуется турбина в диапазоне 1-5 киловатт.
Другие варианты зеленой энергии дома
Если ваш дом или собственность не защищают от ветра, существует множество других вариантов получения чистой энергии. Установка солнечных батарей — одна из самых популярных форм долгосрочных возобновляемых источников энергии, а гибридные солнечные и ветровые системы набирают обороты в Соединенных Штатах.У Treehugger есть руководство по лучшим компаниям, занимающимся установкой солнечных панелей, чтобы облегчить этот процесс. Еще один отличный вариант для тех, у кого есть водоем, такой как река или ручей, протекающий по собственности, — это гидроэнергетика. Гидроэлектроэнергия отведет часть этой воды, направит ее через специализированный генератор и создаст электроэнергию для дома.
Ветровая энергия Третьей планеты
Энергия ветра использовалась в течение тысяч лет, начиная с , когда были изобретены парусные лодки как первый и наиболее очевидный пример использования энергии ветра.Самые ранние из известных ветряных мельниц и водяных насосов использовались персами в 500–900 гг. Нашей эры и китайцами в 1200 г. в своем механическом цехе в Коннектикуте. Ветряная мельница имела огромный успех как средство перекачки воды на фермы и ранчо на расширяющейся западной границе, настолько, что Халладей перенес свое производство в Иллинойс. Кроме того, ветряная мельница сыграла ключевую роль в расширении железных дорог, потому что вода требовалась для работы первых паровых двигателей.В конце концов, более 1000 малых и крупных заводов начали производство водяных ветряных мельниц, при этом одна компания продала около 100000 за год на пике рынка. Между 1850 и 1970 годами в Соединенных Штатах было установлено более шести миллионов механических ветряных мельниц.
Конструкция первой ветряной мельницы включала четыре лопасти и хвостовое или флюгерное устройство, поворачивающееся против ветра. Со временем были добавлены предохранительные устройства, чтобы сильный ветер не повредил ветряную мельницу и ее насосное оборудование.Дальнейшие разработки привели к созданию многолопастной системы, которая до сих пор производится для перекачивания воды. Чугун и сталь постепенно стали предпочтительными материалами, потому что они не требуют особого ремонта. Первая цельностальная ветряная мельница и башня были произведены компанией Wind Engine & Pump Co.
в США.Первая ветряная турбина, вырабатывающая электричество, была изобретена в 1888 году в Кливленде, штат Огайо, Чарльзом Ф. Брашем. Диаметр турбины составлял 17 метров (50 футов), у нее было 144 лопасти ротора из кедрового дерева, и она вырабатывала около 12 киловатт (кВт) мощности.
Внедрение небольших ветряных электрогенераторов фермерами и владельцами ранчо не было трудным переходом, учитывая давний успех механических водяных ветряных мельниц. В начале 1900-х годов небольшие ветряные турбины производили мощность от 5 до 25 кВт. Они использовались повсюду в сельской местности в Соединенных Штатах, чтобы обеспечить электричеством удаленные районы.
11 мая 1935 года было создано Федеральное управление электрификации сельских районов США (REA) для содействия распространению электроснабжения на сельские районы, где существующие частные электрические компании не будут расширяться, а именно из-за высоких затрат, связанных с протяжкой электрических линий в глухие подворья.С расширением этих линий электропередачи фермы получили более надежную и полезную энергию при заданном объеме капиталовложений, и промышленность по производству ветряных электростанций больше не была предпочтительным вариантом для производства электроэнергии в сельской местности.
Нефтяной кризис 1973 года вынудил правительство США инвестировать в программы исследований и разработок в области возобновляемых источников энергии. Федеральное финансирование росло на протяжении 1970-х годов, но сократилось в 1980-х годах.
Тем не менее, за это время Калифорния опробовала развитие ветроэнергетики.В период с 1981 по 1986 год в штате было установлено 15 000 турбин мощностью более 1 000 МВт. В течение 1990-х годов общая производимая мощность увеличилась до 2200 МВт, что составляет половину мировой энергии ветра. Тем временем Европа продолжала расширять производство и выпуск турбин, установив более 10 000 МВт. К 2000 году Европа была мировым лидером в области технологий и возможностей производства и установки энергии ветра.
Сегодня ветроэнергетика переживает бум из-за роста цен на энергию и усовершенствованных технологий.По состоянию на начало 2007 года было установлено около 12000 МВт в США и 75000 МВт по всему миру, с прогнозируемым ростом на 26% к концу 2007 года. Такой потенциальный рост означает, что ветроэнергетика может стать второй по темпам роста энергетической отраслью сразу после природного газа. .
Благодаря текущим налоговым льготам ветроэнергетика предлагает американским потребителям самый дешевый вариант электроэнергии. При стоимости 35 долларов за мегаватт-час (МВтч) ветер дешевле угля — 37 долларов за мегаватт-час и природного газа — 50 долларов за мегаватт-час (в долларах 2004 года).Более того, стоимость энергии ветра продолжает снижаться по мере совершенствования технологий и усиления конкуренции. Между тем, уголь и природный газ по-прежнему будут требовать увеличения затрат на разведку, добычу и экспорт в дополнение к ожидаемым будущим нормам по контролю за углеродом.
Береговая ветротурбинная платформаCypress
Революционная конструкция из двух частей лопасти ветряной турбины
Платформа Cypress, которая включает ветряные турбины с диаметром ротора 158 и 164 метра, различной высотой ступицы и номинальной мощностью от 4.8 и 6,1 МВт, оснащен как цельными, так и сочлененными лопастями, что улучшает логистику и обеспечивает повышенную мощность на труднодоступных участках. Более длинные лопасти ветряных турбин улучшают AEP и помогают снизить нормированную стоимость электроэнергии (LCOE), а запатентованная конструкция позволит устанавливать эти более крупные наземные ветряные турбины в местах, которые ранее были недоступны.
Эта особенность платформы Cypress значительно снижает логистические затраты, позволяя собирать ножи на месте и сокращая затраты на разрешение оборудования и дорожные работы, необходимые для транспортировки более длинных ножей.Не менее важно то, что ветряная турбина оснащена наконечниками лопастей, которые обеспечивают клиентам большую гибкость в отношении условий и требований ветра на площадке.
Высокотехнологичные карбоновые лопасти были разработаны в результате длительного партнерства между подразделением GE Onshore Wind, Глобальным исследовательским центром GE и подразделением LM Wind Power компании GE, с использованием преимуществ исследований, проектирования и крупномасштабного производственного опыта этих команд для создания Cypress лопасти ветряных турбин от концепции до проверенной и проверенной реальности.
Значительные улучшения AEP
Платформа Cypress отличается повышенной эффективностью обслуживания, а также улучшенными возможностями логистики и размещения, что в конечном итоге приносит больше пользы клиентам. Он предназначен для масштабирования с течением времени, что позволяет GE предлагать более широкий спектр номинальных мощностей и высот ступиц для удовлетворения потребностей клиентов во всем диапазоне ветряных турбин мощностью 5 и 6 МВт.
Платформа также обеспечивает увеличение AEP на 50% в течение срока службы платформы по сравнению с турбинами GE мощностью 3 МВт.
Система мониторинга состояния (CMS)
Службы обнаружения аномалий CMS и SCADA компанииGE, совместимые с нашими ветряными турбинами Cypress, включают дополнительный набор передовых решений для мониторинга состояния. Эти системы могут заблаговременно обнаруживать надвигающиеся проблемы с трансмиссией и всей турбиной, повышая доступность и снижая расходы на техническое обслуживание, снижая стоимость эксплуатации ветряной турбины. Это сервисное решение, основанное на полувековом опыте работы силовых агрегатов и мониторинга аномалий данных, теперь является стандартным для платформ GE мощностью 3 МВт и Cypress.
Более эффективные услуги
Платформа Cypress, разработанная для скоростей ветра IEC (S), использует лучшие из турбин GE мощностью 2 и 3 МВт, включая проверенный DFIG (индукционный генератор с двойным питанием), и надежную архитектуру трансмиссии.
Платформа Cypress специально разработана для обслуживания, с усовершенствованиями, которые помогают облегчить ремонт вышки и устранение неисправностей с ее электрической системой, расположенной наверху башни. Однако за счет усиления тестирования оборудования на уровне системы и повышения надежности производственного процесса Cypress продолжает расширять пределы традиционных уровней надежности основных компонентов.
Эта комбинация запланированных, основанных на условиях и прогнозных услуг поможет повысить надежность, время безотказной работы и производительность, в конечном итоге снизив затраты на жизненный цикл для клиентов.
Типы ветра — Управление энергетической информации США (EIA)
- Горизонтально-осевые турбины
- Вертикально-осевые турбины
Размеры ветряных турбин сильно различаются. Длина лопастей — самый важный фактор в определении количества электроэнергии, которую может генерировать ветряная турбина.Небольшие ветряные турбины, которые могут привести в действие один дом, могут иметь электрическую мощность 10 киловатт (кВт). Самые большие действующие ветряные турбины имеют электрическую мощность до киловатт (10 мегаватт), а турбины большего размера находятся в стадии разработки. Большие турбины часто группируются вместе для создания ветряных электростанций или ветряных электростанций , которые обеспечивают электроэнергией электрические сети.
Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)
Вертикально-осевой ветряк Дарье в Мартиньи, Швейцария
Источник: Лисипп, автор Wikimedia Commons (лицензия свободной документации GNU) (общественное достояние)
Горизонтально-осевые турбины аналогичны винтовым двигателям самолетов
Горизонтальные турбины имеют лопасти, как у воздушных винтов, и обычно имеют три лопасти.Самые большие турбины с горизонтальной осью имеют высоту 20-этажного здания и имеют лопасти длиной более 100 футов. Более высокие турбины с более длинными лопастями производят больше электроэнергии. Практически все используемые в настоящее время ветряные турбины представляют собой турбины с горизонтальной осью.
Вертикальные турбины похожи на взбиватели яиц
Турбины с вертикальной осью имеют лопасти, которые прикреплены к верхней и нижней части вертикального ротора. Самый распространенный тип турбины с вертикальной осью — ветряк Дарье, названный в честь французского инженера Жоржа Дарье, запатентовавшего эту конструкцию в 1931 году, — выглядит как гигантский двухлопастный взбиватель для яиц.Некоторые версии турбины с вертикальной осью имеют высоту 100 футов и ширину 50 футов. Сегодня используется очень мало ветряных турбин с вертикальной осью, потому что они не работают так же хорошо, как турбины с горизонтальной осью.
Ветряные электростанции или ветряные электростанции производят электроэнергию
Ветряные электростанции — это группы ветряных турбин, которые производят большое количество электроэнергии. Ветряная электростанция обычно имеет много турбин, разбросанных по большой площади. Одна из крупнейших ветряных электростанций США — Центр ветроэнергетики Хорс-Холлоу в Техасе, в котором по состоянию на конец 2019 года было 422 ветряных турбины на площади около 47000 акров.Общая электрическая мощность проекта составляет около 735 мегаватт (или 735 000 киловатт).
Горизонтально-осевые ветряки на ветроэлектростанции
Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)
Последнее обновление: 4 декабря 2020 г.
Как работает ветряная турбина?
Что такое ветряк?
Ветряная турбина — это самая современная версия ветряной мельницы.Проще говоря, он использует силу ветра для производства электричества. Наиболее заметны большие ветряные турбины, но вы также можете купить небольшую ветряную турбину для индивидуального использования, например, для обеспечения энергией каравана или лодки.
Что такое ветряная электростанция?
Ветряная электростанция — это группа ветряных турбин. Довольно впечатляюще думать, что электричество, которое так сильно влияет на нашу жизнь — от зарядки наших телефонов до того, что позволяет нам приготовить чашку кофе и, все чаще, заправлять наши автомобили — могло начаться с простого порыва ветра. .
Как работает ветряная турбина?
Сначала давайте начнем с видимых частей ветряной электростанции, которые мы все привыкли видеть — этих высоких белых или бледно-серых турбин. Каждая из этих турбин состоит из набора лопаток, коробки рядом с ними, называемой гондолой, и вала. Ветер — а это может быть просто легкий ветерок — заставляет лопасти вращаться, создавая кинетическую энергию. Вращающиеся таким образом лопасти также заставляют вращаться вал в гондоле, а генератор в гондоле преобразует эту кинетическую энергию в электрическую.
Что произойдет с электричеством, вырабатываемым ветряной турбиной?
Для подключения к национальной сети электрическая энергия затем пропускается через трансформатор на объекте, который увеличивает напряжение до уровня, используемого в национальной электроэнергетической системе. Именно на этом этапе электричество обычно направляется в передающую сеть National Grid, готовую к передаче, чтобы в конечном итоге ее можно было использовать в домах и на предприятиях. В качестве альтернативы, ветряная электростанция или отдельная ветряная турбина могут вырабатывать электроэнергию, которая используется частным образом отдельным лицом или небольшой группой домов или предприятий.
Почему ветряки обычно белые или бледно-серые?
Ветряки обычно бывают белыми или очень бледно-серыми — идея состоит в том, чтобы сделать их визуально ненавязчивыми, насколько это возможно. Существует дискуссия о том, следует ли их перекрашивать в другие цвета, особенно в зеленый, в некоторых условиях, чтобы помочь им лучше вписаться в окружающую среду.
Насколько сильным должен быть ветер для работы ветряной турбины?
Ветровые турбины могут работать при любых скоростях ветра — от очень слабого до очень сильного.Они генерируют около 80% времени, но не всегда на полную мощность. При очень сильном ветре они отключаются, чтобы предотвратить повреждение.
Где расположены ветропарки?
Ветряные электростанции, как правило, располагаются в самых ветреных местах, чтобы максимально использовать энергию, которую они могут производить — вот почему вы с большей вероятностью увидите их на склонах холмов или на побережье. Ветряные электростанции, расположенные в море, называются оффшорными ветряными электростанциями, а расположенные на суше — наземными ветряными фермами.
Где была первая ветряная турбина и первая ветряная электростанция?
Самая первая ветряная турбина, вырабатывающая электричество, была создана профессором Джеймсом Блайтом в своем доме отдыха в Шотландии в 1887 году.Он был 10 метров в высоту и имел парусину.
Первая в мире ветряная электростанция открылась в Нью-Гэмпшире в США в 1980 году.
Вредны ли ветряные электростанции для птиц?Дело в том, что изменение климата представляет собой самую серьезную долгосрочную угрозу для птиц и других диких животных. А возобновляемые источники энергии, ключевым компонентом которых являются ветряные турбины, необходимы для сокращения парниковых газов .
Королевское общество защиты птиц Великобритании ( RSPB ) признает эту более широкую картину, заявляя: «Переход на возобновляемые источники энергии сейчас, а не через 10 или 20 лет, необходим, если мы хотим стабилизировать выбросы парниковых газов в атмосфера на безопасном уровне.
Разработчики ветряных электростанций работают в тесном сотрудничестве с RSPB и местными экологическими группами посредством процесса консультаций по выбору ветровых электростанций, чтобы продолжить рост наземной и морской ветроэнергетики, при этом уравновешивая любой потенциальный вред птицам из-за потери среды обитания, нарушения и столкновение.
A В отчете США сделан вывод о том, что влияние энергии ветра на популяции птиц относительно невелико по сравнению с падением жертвой кошек и столкновениями с высотными зданиями.
Сколько энергии в Великобритании вырабатывается ветром?
Узнайте, сколько энергии в Великобритании вырабатывается ветром, с помощью приложения National Grid ESO для Google Play или Apple iOS .
Как ветряные мельницы могут вырабатывать электричество, если они так часто двигаются медленно?
Короткий ответ: если они двигаются медленно, они производят меньше энергии. Но если скорость ветра увеличится вдвое, то при соответствующих условиях ветряная мельница сможет производить в восемь раз больше энергии.
Если дует слишком мало ветра и лопасти движутся слишком медленно, ветряная турбина больше не вырабатывает электричество. Турбина начинает вырабатывать мощность с так называемой скоростью включения. Выходная мощность продолжает расти по мере увеличения скорости ветра, но более медленными темпами, чем сразу после точки включения. Затем турбина достигает максимальной номинальной скорости ветра, выше которой выходная мощность остается стабильной в идеальных условиях, обычно от 22 до 36 миль в час, в зависимости от типа ветряной мельницы.
Конечно, слишком сильный ветер может повредить турбину, поэтому у ветряных мельниц тоже есть отключение скорости. После этого тормоз останавливает вращение мельницы.
Ветряные мельницы обычно рассчитаны на мощность, которую они производят в идеальных условиях. Это означает, что номинальная мощность может отличаться от фактической производимой мощности, поскольку ветровые условия зависят от сезона и времени суток.
Например, проект Cape Wind — 130 турбин, которые планируется разместить у мыса Кейп-Код — рассчитан на выработку до 468 мегаватт энергии ветра.Но средняя мощность составит всего 170 мегаватт, в зависимости от различных условий, таких как скорость ветра и регулярность ветра. Эти оценки основаны на измерениях ветра, сделанных до строительства участка, так что ветряная электростанция может быть спроектирована так, чтобы использовать максимальную доступную мощность. Эта информация имеет решающее значение для эффективного использования энергии ветра в существующей электросети.
Корпус за лопастями содержит механизмы, которые фактически вырабатывают электричество. Система зубчатых колес увеличивает исходную скорость вращения лопастей до высокой скорости, необходимой для выработки электроэнергии, преобразовывая механическое движение лопастей в энергию.
Иногда энергия ветряной электростанции не может быть использована, потому что нет потребительского спроса. В настоящее время проводится большое количество исследований по системам накопления электроэнергии — например, батареи — с тем, чтобы энергия, произведенная с помощью этого типа возобновляемой энергии, могла храниться и использоваться, когда это необходимо.
Энергия ветра | Гавайский Электрик
Ветер — чистый и устойчивый источник энергии
Люди использовали ветер как источник энергии на протяжении тысяч лет, начиная с парусных лодок для путешествий или рыбалки и ветряных мельниц для измельчения зерна или подъема воды.Сегодня использование ветра также является одним из самых чистых и экологически безопасных способов производства электроэнергии.
Ветровая энергия не производит токсичных выбросов и не вызывает тепловых ловушек, которые способствуют глобальному изменению климата. Энергия ветра — один из самых быстрорастущих источников возобновляемой энергии в мире.
Движение ветра улавливается и преобразуется в электричество генераторами ветряных турбин. Вращение лопастей турбины вращает вал, соединенный с генератором, вырабатывающим электричество.Лопасти расположены высоко на башнях, чтобы использовать преимущества более сильных и менее бурных ветров. Многие ветряные турбины, сгруппированные вместе для выработки большого количества электроэнергии, называются ветряными электростанциями.
Компания Hawaiian Electric впервые разработала ветроэнергетику
Основной причиной создания в начале 1980-х годов головной компании Hawaiian Electric, HEI, было развитие ветроэнергетики. HEI инвестировал более 25 миллионов долларов через нерегулируемую дочернюю компанию в строительство ветряной электростанции мощностью 9 МВт в Кахуку.HEI инвестировал еще 7 миллионов долларов в ветряную турбину мощностью 3,2 МВт в том же месте — 360-фут. MOD-5-B — крупнейшая в мире ветряная турбина с горизонтальной осью. Ветряная электростанция Кахуку столкнулась с более сильными ветрами, чем ожидалось, и с механическими проблемами с турбинами первого поколения, что привело к низкому производству энергии. Кроме того, из-за резкого падения цен на нефть эксплуатация ветряной электростанции стала слишком дорогой. Позже он был продан New World Power и с тех пор был закрыт, а турбины демонтированы, но операции предоставили полезную исследовательскую информацию.
В середине 1980-х компания Maui Electric в течение нескольких лет размещала на своем предприятии в Маалеа демонстрационный образец ветряной турбины мощностью 340 кВт. Позднее компания Maui Electric приобрела эту ветряную турбину и эксплуатировала ее до конца срока службы.
Работа с ветром
Ветер приливы и отливы в течение дня. Быстрые изменения ветра могут создавать проблемы в небольших удаленных электрических сетях, таких как Гавайи, вызывая колебания электрической частоты и напряжения.