эволюция ветряков в борьбе за чистую энергию
В Швеции построили первый деревянный ветрогенератор современного типа. Опытный образец вышки ветряной турбины высотой 30 метров был смонтирован полностью из деревянных модулей на Бьоркё – одном из островов архипелага вблизи Гетеборга. «Мы надеемся, что деревянная ветроэнергетическая установка положит начало открытию еще более дешевых и экологичных решений в сфере возобновляемых источников энергии в Северной Европе», — заявила шведская инжиниринговая компания Modvion AB в своем пресс-релизе, опубликованном по завершении монтажных работ 28 апреля 2020 года.
Первый в современной практике деревянный ветрогенератор разработан Modvion AB совместно с немецкой компанией Moelven. 30-метровая башня на острове Бьоркё будет проходить испытания в рамках пилотного проекта. Уже в 2022 году разработчики планируют построить первые коммерческие деревянные ветроустановки высотой 110 и 150 метров.
«Это крупный прорыв, который проложит путь к новому поколению ветряных турбин», — считает Отто Лундман, генеральный директор Modvion AB. По его словам, ламинированная древесина по прочности не уступает стальным конструкциям, отличаясь при этом гораздо большей легкостью. Благодаря сборным модулям, которые можно перевозить на далекие расстояния, что сложнее и существенно дороже в случае транспортировки стальных вышек, ветряные турбины можно делать еще более высокими и эффективными. «Кроме того, заменяя сталь деревом, мы сокращаем выбросы углекислого газа при производстве, что делает ветряную энергетику еще более чистой», — добавил Отто Лундман.
Первую в истории ветроэнергетическую установку построил в 1887 году шотландский инженер и ученый Джеймс Блайт, которого считают «отцом» ветровой энергетики. На своем загородном участке в Мэрикирке он установил ветряк высотой 10 метров с четырьмя лопастями, с тем, чтобы использовать силу ветра для зарядки аккумуляторов, питающих электроэнергией коттедж.
Кроме того, энергии хватало и на освещение близлежащей улицы. Патент на изобретение ветрогенератора был получен Блайтом в 1891 году, но долгое время отношение к ветроустановкам во всем мире было более чем скептическим. К осознанной необходимости развивать ветроэнергетику в промышленных масштабах человечество пришло только в конце XX века, когда в Европе стали создавать ветропарки.
Но прародителей современных ветрогенераторов, конечно же, стоит искать среди первых ветряных мельниц, которые были изобретены в Персии предположительно в V веке н.э. Позднее, уже в IX-X веках, ветряки в их классическом виде – деревянные или каменные башни с лопастями – стали строить и в Европе. Они пришли на смену водяным мельницам и стали частью природного ландшафта, прежде всего, в странах Северной Европы с замерзающими водоемами – Голландии, Дании, Швеции и Норвегии.
Фотоотчет об этапах уникальной операции по транспортировке и установке деревянного ветрогенератора доступен здесь.
Ветрогенераторы могут быть ближе к людям и безопасны для птиц
текст: Константин Куцылло
Ветряные электростанции считаются едва ли не самым экологически безопасным способом производства энергии. Они не требуют органического топлива и не производят вредных выбросов. Однако вред от них все-таки есть. Ветряки убивают птиц и летучих мышей. Другая проблема — вибрация и инфразвук. Инфразвук вреден для человека. Кроме того, он разгоняет землеройных грызунов — полевых мышей, кротов, ежей, — а это приводит к размножению вредителей.
Если вибрация еще может быть минимизирована за счет балансировки, то инфразвук неизбежен при работе наиболее распространенного трехлопастного ветрогенератора — он возникает при срыве вихрей с лопастей, и пока нет способа от него избавиться.
При разрушении ветроустановки разлет обломков доходит до сотен метров. Поэтому в Европе, например, действует ограничение в 300 метров от мачты генератора до ближайшего жилья, а интервал между установками должен быть не менее 10 диаметров ветроколеса — чтобы избежать эффекта домино.
Однако все эти ограничения в полной мере относятся только к ветроустановкам мельничного типа, доля которых в мире сегодня около 95%. Основные проблемы ветроэнергетики могут быть разрешены, если применять турбину самолетного типа, разработанную в российской компании Optiflame Solutions, получившей благодаря своим исследованиям грант инновационного фонда «Сколково».
Действующий прототип защищенного жесткой оболочкой турбинного ветрогенератора прошел испытания в аэродинамической трубе
— Рынок классических трехлопастных ветрогенераторов — давно отработанная технология, как у двигателей внутреннего сгорания, — говорит Владимир Канин, директор по развитию компании. — Рынок поделен, и изобретать что-то новое как бы неудобно. Мировые производители давно устоялись, никто им на пятки не наступает, они так и продолжают производство уже 65-метровых монстров. Но производимые сейчас ветряки имеют серьезные ограничения — по минимальному расстоянию до жилых зон, по низкочастотным колебаниям, электромагнитным излучениям и по тем проблемам, которые они создают для птиц и летучих мышей.
— Но первый вопрос, который возникает — почему нет ветрогенератора там, где он нужен? На крышах домов, в частных поселках — там, где есть потребитель. И наш вопрос был ровно в этом — как приблизить ветряк к потребителю. При этом решить надо ровно три задачи: низкие частоты, защита от разрушения, защита от механической опасности для птиц и, само собой, для людей.
Для ветроэлектростанции требуется не только ветрогенератор, но и инфраструктура. Это аккумуляторы и электрооборудование для преобразования тока в промышленный стандарт 220 вольт — 50 герц. Это передающие провода, отчуждаемые под ветряки земли, нередко необходимость включить систему в существующую электросеть. Ветроустановки нуждаются в охране (чтобы, как заметил Канин, пионеры их на металлолом не утащили).
Все это удорожает ветрогенераторную станцию, и ее стоимость будет тем выше, чем дальше она от жилья.
— Бизнес-задача была поставлена так, — продолжает Канин, — две альтернативные научные команды должны были подтвердить или опровергнуть жизнеспособность идеи. То есть представить черновые расчеты ветродвигателя — пускай даже в ущерб КПД, с производительностью на 10% ниже, чем у аналогов, но который бы решил главные проблемы ветрогенераторов.
Помимо технических параметров, у установки должны быть определенные потребительские свойства. Одно из главных — размер. Понятно, что на крыше девятиэтажки нельзя ставить ветряк с лопастями в 40 метров. Другое важное свойство — установочная мощность. Потом идут такие параметры, как минимальная скорость ветра, при которой ветряк начинает работать, и максимальная, при которой он еще работает, а также показатель шумности, который должен соответствовать санитарным нормам.
— Конечно же, ветрогенератор, который крутится под ветром в 2 метра в секунду, будет вырабатывать предельно малую энергию, — говорит Канин.
— Но если речь идет о зарядке аккумулятора, то какая нам разница — несколько ватт лучше, чем ноль. А гигантские промышленные ветряки ветер даже в 4-5 метров не может столкнуть, их приходится раскручивать специальным мотором.
За два года с начала работы над бизнес-идеей в 2008 году командой разработчиков Optiflame Solutions под руководством научного руководителя проекта, кандидата физико-математических наук Сергея Дудникова и научного руководителя по аэродинамике, профессора Санкт-Петербургского политехнического университета Рудольфа Измайлова, был создан и испытан в аэродинамической трубе действующий прототип ветрогенератора в жесткой оболочке, диаметром полметра. Ветрогенератор представляет собой турбину самолетного типа. Успешные испытания прототипа позволили создать модель ветрогенератора диаметром 2 метра с установочной мощностью в 1 киловатт, при максимальной в 2 киловатта. Ведется проектирование ветротурбины диаметром в 6,4 метра, номинальной мощностью 5 киловатт и максимальной — 10.
Конструкция состоит из ротора с 32 лопатками, заключенными в обечайку — жесткий корпус, который и стал исполнителем главного требования по безопасности в случае разрушения лопастей. В передней части ротор закрыт направляющим аппаратом, который состоит из лобового обтекателя и таких же лопаток, как в роторе, но неподвижно закрепленных. Направляющий аппарат формирует воздушную струю в турбине и в то же время служит защитной решеткой — «радиатором» — для вращающихся лопастей.
— Благодаря особой конструкции направляющего аппарата, — говорит Канин, — нам удалось не только не потерять коэффициент полезного действия ветрогенератора по сравнению с классическим трехлопастным аналогом, но и существенно повысить его. А так как у нас 32 лопатки в роторе, то, соответственно, стоит 32 защитных лопатки в «радиаторе» — нельзя сказать, что туда совсем не просунешь руку, но от случайного попадания защищает, и кошка точно не пролезет.
И та защита, которая будет работать от птиц и кошек — она справедлива и от детей, электромонтеров или домохозяек, которые надумают побаловаться на крыше с вентилятором.
— Насколько отличается наш КПД от классического, точно можно будет сказать в конце лета, когда мы испытаем двухметровую модель. Пока, по результатам испытания полуметровой модели, мы считаем, что КПД будет выше на 20-30%, — подтвердил слова коллеги Сергей Дудников. — Но главным мы считаем все же не КПД, а безопасность нашего ветряка. Если он «пойдет вразнос», то колесо ротора просто заклинит в обечайке, и ничего никуда не вылетит. С фасада он также безопасен из-за неподвижного направляющего аппарата.
Благодаря повышению скорости вращения турбинного ветрогенератора удалось решить проблему низкочастотных колебаний. По словам Владимира Канина, особый упор делался на то, чтобы вывести весь производимый ротором шум в слышимую область звукового спектра. Показатель шумности удалось ограничить на уровне в 35 децибел при скорости ветра 10 метров в секунду, что укладывается в нормы.
Для жилых помещений ночью это 30 децибел, днем — 40. Предел уровня шума для офисных помещений, по европейским стандартам — 55 децибел.
— При повышении скорости вращения, при сильном ветре, растет тон звука, но не его мощность, — заверил Канин.
Вес установок будет небольшой, поскольку лопасти выполнены из пластика, а не металла. Для двухметровой турбины — 90-95 килограммов, пятикиловаттная турбина диаметром в 6,4 метра должна весить не более 200 килограммов.
За лето компания планирует построить опытную партию киловаттных генераторов, 5-10 штук, и отправить их на рабочие испытания. После испытаний и возможных доработок будет решаться вопрос о запуске в серийное производство.
— Если, скажем, производитель в Германии или любой другой стране скажет нам, что он готов делать и продавать 1000 штук в год, то мы поставим сборочную линию там, — сказал Канин.
Более мощная модель турбины, на 5 киловатт, планируется к производству опытной партией в следующем году.
Это именно тот ветрогенератор, который может стать базовым для отдельного частного дома или фермерского хозяйства.
— Если говорить о России, то для частного дома мы бы рекомендовали нашу модель 5000 — это пять киловатт установочной мощности при 10 метрах в секунду, — говорит Канин. — У нас в России энергопотребление если не на порядок, то на полпорядка выше, чем энергопотребление в Азии, и на порядок больше, чем в Африке. По нашим расчетам, этих 5 киловатт будет достаточно для семьи среднего уровня энергопотребления — освещение, холодильник, компьютер, отопление. Если дом стоит в ветреном районе, на вершине холма, например, то мачта даже не нужна — турбину можно поставить на крышу. Если же ветер во дворе маленький, то мачта понадобится — 20 или 30 метров.
Стандартной оценкой стоимости ветрогенератора является цена за киловатт установочной мощности. Для малых ветряков в Европе считается хорошей цена в 2500-3000 евро, если 2300 — совсем замечательно. Поскольку конкуренция на рынке ветрогенераторов непрерывно растет, то и цена стремится вниз — хотя и не быстро, спрос достаточно большой.
В прошлом году в США было установлено порядка 40 тысяч малых установок (до ста киловатт), в Китае — 40 тысяч, в Германии — 15-20 тысяч.
— Мы способны поставить цену ниже нижней планки, — считает Владимир Канин. — За пятикиловаттный ветряк мы прогнозируем цену в районе 10 тысяч долларов.
— В мире впустую простаивают десятки миллионов высоких крыш. Обычные ветряки туда ставить нельзя. А наш — можно! И мы это скоро начнем доказывать на практике, — резюмировал Сергей Дудников.
Ветрогенераторы для яхт | ЭлектроФорс
Для владельцев парусных яхт ветрогенератор – это естественный и понятный способ увеличения электрической мощности. Он используют туже энергию, что движет парусное судно, а технология, лежащая в основе его работы, надежна и хорошо изучена. Поэтому несмотря на растущую популярность гидрогенераторов и появление все более эффективных солнечных панелей, автономные ветрогенераторы по-прежнему широко распространены на яхтах.
Содержание статьи
Преимущества и недостатки ветрогенераторов
Для зарядки тяговых аккумуляторов от береговой электрической сети на яхте устанавливают комбинированный инвертор или зарядное устройство.
В межсезонье с этой задачей справляется небольшая солнечная панель. Ветряную турбину имеет смысл использовать, когда требуется дополнительный мощный источник зарядки, который будет работать на яхте совместно с солнечными батареями или гидрогенератором.
Яхтенные ветрогенераторы – это небольшие устройства относительно малой мощности. Однако вырабатываемой ими энергии достаточно, чтобы в течении суток зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею емкостью 800 ампер-часов. Плюс ветрогенератора в том, что он производит электрическую энергию практически постоянно — во время движения и на якорной стоянке, в солнечные и в пасмурные дни. Ветрогенератор не требует технического обслуживания, ремонта и дополнительного оборудования для запуска.
| Модель | D400 | Superwind 350 | Rutland 1200 |
| Максимальная мощность при напряжении 12 В, Вт | 600 | 350 | 483 |
| Максимальная скорость ветра, узлов | 37 | 24 | 29 |
| Мощность при скорости ветра 20 узлов | 192 | 180 | 255 |
| Мощность при скорости ветра 12 узлов | 48 | 20 | 60 |
| Скорость включения, узлов | 5 | 6,8 | 4 |
| Вес, кг | 17 | 11 | 8 |
| Диаметр лопастей, м | 1,09 | 1,19 | 1,22 |
| Количество лопастей, шт | 5 | 3 | 3 |
| Коэффициент TSR | 3,9 | 6,5 | 7 |
| Регулятор напряжения в комплекте | Нет | Нет | нет |
| Внешний регулятор | PWM | PWM | PWM/MPPT |
Но существуют и минусы.
Яхтенные маршруты, проложенные по ветру отнимают у генератора часть его мощности. А поскольку энергия ветра зависит от третьей степени его скорости, то с уменьшением скорости, мощность ветрогенератора стремительно падает. Например, при реальной скорости ветра 20 узлов, для яхты идущей по ветру со скоростью 8 узлов наблюдаемая скорость ветра составит всего 12 узлов. При ветре 20 узлов большинство моделей малых ветрогенераторов вырабатывают около 200 Вт, а при 12 узлах мощность опускается до 40-50 Вт. Зависимость мощности турбины от скорости ветра необходимо учитывать и при планировании стоянок. Порты и якорные стоянки привлекают владельцев яхт именно потому, что обеспечивают защиту от стихии, значит скорость ветра там ниже, чем прогнозируется на расстоянии от берега.
Все небольшие ветрогенераторы имеют примерно одинаковую максимальная мощность — от 400 до 600 Вт. Однако более важная характеристика – это ток, отдаваемый турбиной при слабом ветре. Ведь именно с ним большинство владельцев яхт хотят иметь дело во время своих путешествий.
Поэтому производительность ветрогенератора при относительной скорости ветра 12 или 20 узлов гораздо лучший показателем его зарядной способности
Кроме того, кривые мощности, которые приводят производители ветрогенераторов основаны на результатах испытания плавным, постоянным воздушным потоком в аэродинамической трубе. Реальные результаты могут оказаться гораздо ниже. Поэтому там где требуется гарантированно высокая мощность владельцы предпочитают устанавливать две турбины и подключать их параллельного через один регулятор.
Как установить ветрогенератор на яхте
Чтобы получить от ветрогенератора максимальную выходную мощность, необходимо выполнить два условия. Во-первых, конструкция на которой установлена турбина должна быть как можно более устойчивой, иначе любая качка или крен будут отворачивает ее от ветра. Во-вторых, ветрогенератору нужен свободный, ровный и гладкий воздушный поток
Многолопастной ветрогенератор D400 мощностью 600 Вт, установленный на корме яхтыВ какой-то степени эти два требования противоречат друг другу.
Скорость ветра на мачте может быть на 50 процентов выше, чем на уровне моря, поэтому чем выше вы поднимите ветрогенератор, тем больше энергии вы получите. С другой стороны турбина, ее крепление и кабельная разводка весят 20-30 кг. Такой дополнительный вес на движущейся яхте увеличивает маятниковый эффект, а значит возрастают тангаж и крен и снижается общая устойчивость
Существует множество успешных установок ветрогенераторов на мачтах. Однако для большинства владельцев яхт устанавливать турбину рекомендуется поверх кокпита. Там ее проще монтировать и обслуживать, а если возникнет неисправность, и другие способы торможения выйдут из строя, устройство можно будет отключить вручную.
Падение напряжения в кабеле существенно влияет на общую производительность системы зарядки. При установке турбины внизу кабель от нее до аккумуляторов окажется гораздо короче, а значит его сечение можно выбрать меньше и это не увеличит потери энергии .
Контроллер заряда ветрогенератора
На первый взгляд сохранение полученной электрической энергии в аккумуляторе — это самая простая часть ветряной энергоустановки.
Однако единого способа решения этой задачи среди производителей не существует и каждый из них придерживается собственных подходов.
Английская компания Marlec, использует MPPT регулятор. MPPT контроллеры получили распространение благодаря солнечным источникам энергии, у которых они повысили выходную мощность на целых 30 процентов. Контроллер регулирует напряжение генератора так, чтобы в каждый момент времени мощность установки была максимальной. Для снижения скорости турбины Marlec применяет широтно-импульсную модуляцию. Когда заряд аккумуляторной батареи приближается к 100% и ей требуется меньше энергии ШИМ-регулятор замыкает обмотки все более длинными импульсами, создавая растущий тормозной момент.
Зависимость тока, вырабатываемого ветрогенератором D400, от скорости ветраСоздатель ветрогенератора D400 Петер Андерсен из компании Eclectic Energy придерживается другого подхода. Он считает, что обеспечить структурированный выходной сигнал на основе такого входа как у ветряных турбин нельзя.
Более того исследование показывают, что общая производительность системы с MPPT контроллером не возрастает, а иногда наоборот снижается.
Другие производители также считают, что MPPT регулятор не добавляет достоинств небольшой ветряной турбине с правильно спроектированным и оптимизированным для низких скоростей ветра генератором. Преимущества, достигаемые благодаря эффективности генератора, сводятся на нет потерями в электронике MPPT. Однако PWM регулятор позволяет заряжать аккумулятор до 100 процентов, поскольку обеспечивает аккумулятор именно тем током, который батарея может принять на каждой стадии зарядки.
Некоторые производители вместо MPPT контроллера, устанавливают на выходе генератора DC-DC конвертер. Конвертер повышает выходное напряжение генератора и позволяет заряжать аккумуляторы при слабом ветре (скоростью менее 2 м /с ). Ветрогенераторы с DС-DС преобразователями начинают зарядку аккумуляторов при выходном напряжении от 2 вольт и обеспечивают зарядную мощность 3 — 5 Вт.
Такие устройства подходят для заряда аккумуляторов на защищенных от ветра стоянках, однако дополнительное количество энергии, получаемое от них, не велико.
Многие намеренно не используют технологии MPPT или PWM, считая простоту и надежность ключевыми достоинствами своих изделий. Если турбины работают совместно с солнечными батареями, то ветрогенератор реализует этап быстрой зарядки, а до 100% аккумуляторы заряжают солнечные панели . Дополнительная электроника в этом случае лишь увеличивает сложность и повышает стоимость изделий
Дополнительно с внешним, часто используют разгрузочный регулятор. Его добавляют, чтобы контролировать мощность, поступающую от турбины. Когда заряженность аккумулятора возрастает, избыток энергии отводят через резистор, рассеивающий тепло. С таким регулятором турбина всегда работает при полной нагрузке, а ее лопасти вращаются с оптимальной частотой.
Системы имеющие только встроенный «регулятор» турбины, лучше не использовать. Такой регулятор представляет собой электронный тормоз, срабатывающий, когда напряжение аккумулятора поднялось слишком высоко, а турбина продолжает выдавать много энергии.
После остановки генератора напряжение аккумулятора падает и регулятор перезапускает генератор вновь. Если аккумуляторов почти заряжен, то происходит многократная остановка и повторный запуск ветрогенератора. Этот метод регулирование далек от того, который нужен аккумуляторной батарее — по мере увеличения заряженности ток должен плавно понижаться.
Лопасти ветрогенератора
Конструкция лопастей турбины – это еще одна область в которой модели разных производителей отличаются друг от друга. Лопасть во время вращения подвергается тем же воздействиям, что и крыло самолета. Однако в их работе существуют и небольшие отличия. Если у лопастей постоянный шаг, то их оптимальный режим работы достигается при одной заданной скорости вращения. Значит у слишком быстро или слишком медленно вращающейся турбины эффективность снижается
Комплект небольшого ветрогенератора для яхты — генератор, лопасти, резисторы для рассеивания мощности. Контроллер заряда приобретается отдельноНемецкая компания Superwind выпускает ветрогенераторы с изменяемым шагом, величина которого зависит от скорости вращения.
Чем быстрее вращается турбина, тем больше лопасти поворачиваются вокруг своей оси и сильнее замедляют вращение. Компания утверждает, что эта система реагирует очень быстро и может защитить систему в случае отказа электронного торможения.
Лопасти – основная причина шума и вибрации, исходящих от ветрогенератора. Если скорость вращения кончиков слишком высока, то обтекающий их поток воздуха становится нестабильным, возникает турбулентность и лопасти начинают вибрировать. Известен случай, когда лопасти установленного на яхте ветрогенератора издавали такой вой на высоких скоростях вращения, что соседние лодки были вынуждены покинуть якорную стоянку.
Существует специальный коэффициент (TSR), характеризующий во сколько раз кончик лопатки турбины движется быстрее, чем реальная скорость ветра. Например, если турбина имеет TSR равный 16 — при ветре в 20 узлов концы лопасти будут двигаться со скоростью 320 узлов, а при небольшом шторме их скорость приблизится к скорости звука. Для ветрогенератора D400 производитель указывает TSR всего 3,9.
Это говорит о том, что турбина спроектирована для гораздо более медленного вращения, чем модели других производителей. D400 не самый легкий ветрогенератор, вес только чистой меди в его обмотках почти 1 кг. Но его преимущество в устойчивости, надежности и относительно низких оборотах вращения
Некоторые производители указывают для своих машин максимальную скорость ветра. Однако к этой характеристике следует относится с недоверием. В ветровом потоке наиболее разрушительным является уровень турбулентности, а его нельзя не предсказать, ни легко измерить.
Мощность ветрогенератора
Перед установкой любого электрогенерирующего оборудования на яхте, в первую очередь считают потребление энергии. Расход вычисляют как для якорной стоянки, так и для движения под парусом. В результате появляется подобие некоторого энергетического бюджета, в котором перечислены как очевидные крупные потребители, такие как холодильники, дисплеи, водонагреватели и освещение, так и менее мощные устройства — ночные навигационные огни, насосы, газовые сигнализации, мониторы двигателей, развлекательные системы.
Для подруливающего устройства или электрической лебедки предусматривают дополнительный запас мощности. Если на яхте установлен кондиционер, маловероятно, что возобновляемые источники энергии удовлетворят его потребности. В этом случае лучше подумать о дизельном генераторе или топливных элементах.
После того как расход энергии подсчитан, оценивают стиль управления яхтой. Необходимо принять во внимание регулярную среднюю скорость на маршруте и понять двигается ли яхта чаще всего против ветра, или ей всегда сопутствует попутный? Дополнительно учитывают другие генерирующие мощности, установленные на борту — солнечные панели, гидрогенератор и зарядное устройство, работающее от генератора дизельного двигателя.
Siemens без турбин. Почему немецкий концерн распрощался с энергетикой | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW
Производство энергетического оборудования больше не интересует немецкий технологический концерн Siemens. Поэтому он избавляется от подразделения, в котором по всему миру трудятся порядка 90 000 человек.
У него годовой оборот почти в 29 млрд евро, но оно, тем не менее, убыточное. Еще весной предприятия по выпуску как турбин для угольных и газовых электростанций, так и ветрогенераторов были переданы дочерней фирме Siemens Energy. После дебюта на Франкфуртской бирже 28 сентября 2020 года новое акционерное общество будет вести самостоятельную жизнь.
Декарбонизация мировой экономики заставила изменить бизнес-модель
Почему мюнхенский электротехнический гигант с более чем 170-летней историей решил распрощаться с таким традиционным направлением своего бизнеса, как производство турбин, понятно: оно представляется все менее перспективным в условиях ускоряющейся декарбонизации мировой экономики — отказа от использования ископаемых энергоносителей с целью защиты глобального климата.
Техобслуживание и ремонт турбин — важный и очень прибыльный бизнес для Siemens Energy
Так, строительство новых угольных электростанций в Европе практически прекратилось, а в мире — замедляется.
Будущее газовых электростанций оценивается весьма неоднозначно. Во всяком случае, немецкий концерн засомневался в нем уже несколько лет назад, о чем DW подробно писала еще в начале 2018 года в статье «Пока «Газпром» строит газопроводы, Siemens сворачивает выпуск турбин». Тем более, что он специализируется на больших газовых турбинах, тогда как тренд в мире идет к децентрализации энергоснабжения, к менее крупным генерирующим мощностям.
Весьма показательно, что за неделю до выхода на биржу новой компании Siemens Energy ее главный конкурент, американская корпорация General Electric, объявила, что больше не будет участвовать в сооружении угольных электростанций и сосредоточится на выпуске оборудования для возобновляемой энергетики.
Отказ от угля — вопрос решенный
Таким же путем намерена пойти и Siemens Energy. «Вопрос не в том, будем ли мы уходить от угля, а в том, как и когда, — заявил глава компании Кристиан Брух (Christian Bruch) 25 сентября в интервью газете Frankfurter Allgemeine Zeitung (FAZ).
— Мы должны задаться вопросом, как долго еще мы намерены поддерживать новые угольные проекты. Прекратим ли мы поставлять технику для строительства новых угольных электростанций, свернем ли мы еще и сервисное обслуживание?». Менеджер заверил, что ответы на эти вопросы будут даны еще до конца нынешнего года.
Установка ветрогенератора германо-испанского совместного предприятия Siemens Gamesa
Но заниматься столь хлопотным делом материнской компании уже не придется: она сбросила груз и надеется, что это будет способствовать росту курса ее акций. Правда, вместе с производством турбин концерн Siemens отказался и от выпуска ветрогенераторов, конкретно — от доли в 67% в германо-испанском совместном предприятии Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE). Оно имеет 40-летний опыт установки ветряков на суше и вот уже почти три десятилетия сооружает морские ветропарки.
Правда, в данный момент Siemens Gamesa несет убытки. Тем не менее ветер считается самым перспективным возобновляемым источником энергии (ВИЭ).
Почему же мюнхенский концерн не оставил себе столь многообещающее направление? Из-за большой конкуренции на этом рынке? Возможно, это та жертва, которую материнской компании пришлось принести, чтобы обеспечить достаточную привлекательность отправляемой на биржу дочерней фирме. Ведь чем выше будет курс акций Siemens Energy, тем выгоднее их можно будет со временем продать.
Штаб-квартира Siemens Energy переедет в Берлин
Пока же мюнхенский концерн на своем разукрупнении напрямую ничего не заработал: он не продал дочернюю фирму — он отдал ее на биржу. В эти выходные всем акционерам Siemens, будь то крупные инвестиционные фонды или мелкие вкладчики, на каждые две акции просто выдали по одной акции Siemens Energy.
В результате с 28 сентября в свободном обращении находятся 55% ценных бумаг новой компании, и их владельцы вольны держать их или продавать. У материнского концерна остаются чуть больше 35%, у пенсионного фонда Siemens еще почти 10%. И тот, и другой собираются со временем реализоваь часть этих активов с тем, чтобы у штаб-квартиры в Мюнхене сохранился блокирующий пакет в 25%.
50-летнему главе Siemens Energy Кристиану Бруху предстоит изменить бизнес-модель компании
А вот штаб-квартира Siemens Energy переедет в Берлин. Это не столько символическое возвращение к истокам, к тому месту, где Вернер Сименс (Werner Siemens) в 1847 году заложил основу будущего концерна, сколько осознание того, что судьба энергетики и, соответственно, энергетического машиностроения в сегодняшней Германии в особой мере зависит от политических решений, а потому надо быть поближе к центрам их принятия.
«Дискуссия последних недель и месяцев показала: мы как предприятие должны активнее и интенсивнее влиять на ход общественной и политической дискуссии об энергетическом переходе», — подчеркнул Кристиан Брух в интервью FAZ. Иными словами, небольшая штаб-квартира Siemens Energy из примерно 150 человек сосредоточится главным образом на контактах с правительством и лоббистской деятельности. Ее задача будет состоять в том, чтобы обеспечить молодой компании правильную стратегию и условия для развития в ситуации убыстряющегося в Германии и во всем Евросоюзе перехода от ископаемых энергоносителей к возобновляемым источникам энергии.
Водород, накопители энергии, оборудование для сжижения газа
Именно декарбонизация идет в биржевом эмиссионном проспекте Siemens Energy первым пунктом в списке основных рисков. Руководство компании предупреждает потенциальных инвесторов, что «мы может оказаться слишком медленными или даже не в состоянии соответствующим образом приспособить нашу бизнес-модель и наш продуктовый портфель».
Чтобы этого не произошло, Кристиан Брух и его команда уже наметили новые ударные направления. В интервью FAZ он сообщил, что «мы каждый год инвестируем примерно один миллиард евро в научные исследования и конструкторские разработки. Выделенные на развитие деньги идут в такие сферы, как стабильность сетей, системы накопления энергии, новые технологии, например, водород, или в решения, позволяющие соединять газовые турбины с возобновляемыми источниками энергии».
В России впредь будут работать как прежний Siemens, так и новая компания Siemens Energy
По данным экономической газеты Handelsblatt, Siemens Energy может стать одним из поставщиков оборудования по сжижению газа для проекта «Арктик СПГ-2», который российская компания «Новатэк» реализует на севере Западной Сибири.
Так что традиционное для материнского концерна энергетическое сотрудничество с Россией новая компания в той или иной форме наверняка продолжит.
Если вдруг вновь всплывет история 2017 года с поставкой сименсовских турбин в Крым в обход санкционному режиму, то заниматься этим придется уже штаб-квартире в Берлине. В Мюнхене к тому скандалу теперь не имеют отношения. Традиционный Siemens отныне занимается автоматизацией промышленности («Индустрия 4.0»), инфраструктурой («умные города») и поездами («Сапсан»).
Смотрите также:
Взлеты и падения концерна Siemens
Все началось с телеграфа
В 1846 году Вернер фон Сименс (Werner von Siemens) изобрел стрелочный телеграф, ставший предшественником факсимильного аппарата. Чтобы наладить серийное производство, вместе с механиком Иоганном Гальске (Johann Halske) он создал фирму Telegraphen-Bauanstalt von Siemens & Halske. В берлинской мастерской десять умельцев выпустили первую партию таких телеграфов.
Взлеты и падения концерна Siemens
Из мастерской на фабрику
В 1850-е годы на фабрике Siemens наладили стандартизированное серийное производство. Здесь сконструировали паровые двигатели и придумали первые генераторы. Открытие электродинамического принципа — одно из главных достижений Сименса: он создал условия, при которых производство электроэнергии в больших объемах стало реальностью.
Взлеты и падения концерна Siemens
Уникальное судно
В 1864 году фирма потерпела серьезные убытки, связанные с неудачной прокладкой телеграфного кабеля через Средиземное море. Спустя десять лет при помощи специального судна «Фарадей», оснащенного кабелеукладочной машиной, удалось связать Ирландию и США. В последующие годы таким же способом было проложено еще шесть трансатлантических линий.
Взлеты и падения концерна Siemens
Транспорт будущего
В 1879 году фирма Siemens & Halske представила первую в мире электрическую железную дорогу, работающую от внешнего источника питания.
Уже в 1881 году открылось трамвайное сообщение с длиной пути в два с половиной километра. Электрический трамвай мог развивать скорость до 30 км/ч и следовал от берлинской станции Лихтерфельде.Взлеты и падения концерна Siemens
Социальный предприниматель
Помимо технических изобретений Вернер фон Сименс был известен и как меценат. Деньги он жертвовал на развитие науки, в частности, на основание Берлинской национальной физико-технической лаборатории. Кроме того он заботился о сотрудниках своей компании: создал пенсионный фонд и библиотеку, сократил рабочий день. В 1890 году Сименс ушел в отставку, а спустя два года скончался от воспаления легких.
Взлеты и падения концерна Siemens
Город-фирма
Компания увеличивалась с каждым годом. В 1897 году фирма Siemens & Halske приобрела незаселенную территорию на северо-западе Берлина. Постепенно здесь концентрировалось произоводство и строилось жилье для работников.
В 1914 году эта площадь стала районом города и получила название Сименсштадт (Siemenssstadt).Взлеты и падения концерна Siemens
Труд подневольных рабочих
Во время Второй мировой войны Siemens & Halske использовала труд подневольных рабочих, в частности, узников женского концлагеря Равенсбрюк, на территории которого компания возвела завод. Женщины занимались сборкой телефонов и другого оборудования связи. Лишь в конце 1990-х фирма создала специальный фонд для выплаты компенсаций.
Взлеты и падения концерна Siemens
Больше заводов и фабрик
Турбины, средства автоматизации, железные дороги, электростанции, частные коммуникационные системы, медицинская техника, стиральные машины, — чего только не выпускала компания Siemens. К началу 1980-х годов фирма открыла свои производства в 37 странах. В 1990-х годах две трети выручки составили именно зарубежные доходы.
Взлеты и падения концерна Siemens
Громкий скандал
В 2006 году компания оказалась в центре громкого коррупционного скандала.
Около 1,3 миллиарда евро оказались в черной кассе, из которой деньги ради выгодных сделок направлялись сомнительным посредникам. Пострадала не только репутация компании — многие топ-менеджеры и члены правления потеряли свою работу. Позже концерн провел радикальную реструктуризацию.Взлеты и падения концерна Siemens
Большой куш
Самый большой заказ в истории концерна — на более 6 миллиардов евро — Siemens получил от немецкой железнодорожной компании Deutsche Bahn на создание новых поездов ICE. Еще одна крупная сделка была заключена в Египте: там строится самая мощная газовая электростанция в мире.
Взлеты и падения концерна Siemens
Siemens сегодня
Сейчас концерн представлен в 140 странах и насчитывает около 348 тысяч сотрудников по всему миру. Современная индустрия формата 4.0 бросает компании новый вызов: привычная производственная цепочка должна полностью измениться.
Взлеты и падения концерна Siemens
Новая проблема
В июле 2017 года концерн оказался замешанным в скандале из-за поставки двух турбин Siemens в порт Севастополя.
Он обвинил российских партнеров в несоблюдении условий договора. Газотурбинные установки предназначались для проектов в Тамани, а не для аннексированного полуострова. Представители Siemens подали в суд на заказчиков.Автор: Хильке Фишер, Ксения Сафронова
Уже в 1881 году открылось трамвайное сообщение с длиной пути в два с половиной километра. Электрический трамвай мог развивать скорость до 30 км/ч и следовал от берлинской станции Лихтерфельде.
В 1914 году эта площадь стала районом города и получила название Сименсштадт (Siemenssstadt).
Около 1,3 миллиарда евро оказались в черной кассе, из которой деньги ради выгодных сделок направлялись сомнительным посредникам. Пострадала не только репутация компании — многие топ-менеджеры и члены правления потеряли свою работу. Позже концерн провел радикальную реструктуризацию.
Он обвинил российских партнеров в несоблюдении условий договора. Газотурбинные установки предназначались для проектов в Тамани, а не для аннексированного полуострова. Представители Siemens подали в суд на заказчиков.Расчет выработки энергии ветрогенератором
Немало статей размещено в интернете, в том числе и на нашем сайте, о том, как рассчитать систему с солнечными батареями для конкретного дома, дачи, офиса или производственного здания. Нельзя не затронуть тему расчета системы содержащей ветрогенератор.
Тонкости расчета вырабатываемой энергии ветрогенератором
Ветрогенератор в автономной системе крайне полезен. По большей части тем, что его выработка не имеет ярко выраженной зависимости от сезонов. Солнечные батареи хорошо работают летом и плохо зимой, тогда как ветрогенераторы сохраняют свою эффективность в зимний период. Немало важно то, что сильные ветра, как правило, наблюдаются в пасмурную погоду, поэтому совместное применение ветрогенераторов и солнечных панелей достаточно обоснованно.
Основная проблема ветровых турбин заключается в том, что их эффективность мала при низких скоростях ветра. Если внимательно посмотреть на кривую зависимости мощности от скорости ветра, то можно обнаружить следующее: турбина только начнет вращаться при скорости ветра около 3метров в секунду и, более-менее ощутимая, выработка энергии начнется только при 7метрах в секунду.
Ветрогенераторы достаточно эффективны в прибрежных районах, либо на возвышенностях, где скорости ветра выше и ветра чаще. На большей части территории России средняя скорость ветра составляет 4-5метров в секунду, что создает неблагоприятные условия для применения ветрогенераторов. Но данные усреднены, поэтому следует изучить энерго-потенциал конкретной местности, если существует подозрение, что ветрогенератор может быть эффективен.
Для повышения эффективности работы ветровых электростанций применяют различные технические решения:
- ветрогенератор размещают на высокой мачте. Приведем пример: если увеличить высоту мачты с 5 до 20метров, выработка увеличится в 2 раза;
- применяют ветрогенераторы с вертикальным расположением лопастей. Вертикальные турбины более эффективны при слабых ветрах, а также менее шумные, тем не менее, их стоимость значительно выше горизонтальных;
- применяют специальные контроллеры заряда, которые, при низкой скорости, ветра сначала дают лопастям раскрутиться, и только потом подключают нагрузку. В таком режиме ветрогенератор вырабатывает некоторое количество энергии, хоть и небольшое, при слабом ветре.
Вертикальные турбины более эффективны при слабых ветрах, а также менее шумные, тем не менее, их стоимость значительно выше горизонтальных;On-line калькулятор для расчета энергии «ветряка»
Перейдем теперь к методам расчета систем с ветряными электростанциями. Покупая устройство, вы будете знать его заявленную номинальную мощность, а также найдете в инструкции график зависимости мощности вырабатываемой «ветряком» от скорости ветра. Имея эти данные довольно сложно оценить количество вырабатываемой энергии, поэтому для дальнейших рассуждений нужно воспользоваться одной из специальных программ, учитывающих метеорологические данные в вашей местности. Мы предлагаем вам воспользоваться удобным сервисом — on-line калькулятор на нашем сайте. Программа учитывает местоположение установки, высоту мачты, а также рельеф местности. Если в электростанции имеются солнечные батареи, в калькуляторе можно произвести расчет для всей системы и получить данные и графики как суммарной, так и раздельной выработки энергии.
Рис.1. Расчет суточного потребления (нагрузки).
Рис.2. Подбор солнечных батарей и ветряка. Индивидуальные графики среднесуточной выработки.
Рис.3. Выгрузка графика среднесуточной выработки всех источников энергии.
Не стоит забывать о том, что программа никак не может брать в расчет влияние местных особенностей (предметов, деревьев, заграждающих зданий и т.п.), затеняющих солнечные батареи или вносящих турбулентности в поток воздуха, данные факторы следует учитывать отдельно.
Читать еще статьи…
Типы ветрогенераторов | Atmosfera™. Альтернативные источники энергии. Солнце. Ветер. Вода. Земля.
Ветроэлектроустановки (ВЭУ) преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую с помощью генератора в процессе вращения ротора. Лопасти ветряков используются подобно пропеллеру самолета для вращения центральной ступицы, подсоединенной через коробку передач к электрическому генератору. По своей конструкции генератор ВЭУ напоминает генераторы, используемые в электростанциях, работающих за счет сжигания ископаемого топлива. Существуют два основных типа ветрогенераторов.
Горизонтальные
Вертикальные
Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения, имеет две или три лопасти, установленные на вершине башни, — наиболее распространенный тип ветроустановок ВЭУ. У турбин с горизонтальной осью вращения ведущий вал ротора расположен горизонтально. В рабочем состоянии относительно направления воздушного потока ротор турбины может находиться перед опорой — так называемый наветренный ротор или за опорой — подветренный ротор. Чаще всего турбины с горизонтальной осью вращения имеют две или три лопасти, хотя есть и модели с большим числом лопастей. Последние ветряки представляют собой диск с большим количеством лопастей. Они получили название «монолитных» установок. Такие установки используются в первую очередь в качестве водяных насосов. В отличие от них площадь ротора турбины с малым количеством лопастей (две-три) не является сплошной. Эти турбины относят к «немонолитным» установкам. Для наиболее эффективной работы ветряка его лопасти должны максимально взаимодействовать с ветровым потоком, проходящим через площадь вращения ротора. Ветряки с большим количеством лопастей обычно работают при низких скоростях вращения. В то время как установки с двумя или тремя лопастями должны вращаться с очень высокой скоростью, чтобы максимально «охватить» ветровые потоки, проходящие через площадь ротора. Теоретически, чем больше лопастей у ротора, тем эффективней должна быть его работа. Однако, ветряки с большим количеством лопастей менее эффективны, чем ветрогенераторы с двумя или тремя лопастями, так как лопасти создают помехи друг другу. У ветряков с вертикальной осью вращения (Н-образные) ведущий вал ротора расположен вертикально. Лопасти такой турбины — длинные, обычно дугообразные. Они прикреплены к верхней и нижней частям башни. Благодаря вертикальному расположению ведущего вала ротора Н-образные турбины, в отличие от турбин с горизонтальной осью вращения, «захватывают» ветер, дующий в любом направлении, и для этого им не нужно менять положение ротора при изменении направления ветровых потоков. Несмотря на свое внешнее различие, ветряки с вертикальной и горизонтальной осями вращения представляют собой похожие системы. Кинетическая энергия ветра, получаемая при взаимодействии воздушных потоков с лопастями ветряка, через систему трансмиссии передается на электрический генератор. Благодаря трансмиссии генератор может работать эффективно при различных скоростях ветра. По способу взаимодействия с ветром ветряки делятся на установки с жестко закрепленными лопастями без регулирования и на агрегаты, у которых лопасти сделаны с изменяющимся углом. Обе конструкции имеют преимущества и недостатки. Ветряки, у которых лопасти сделаны с изменяющимся углом, имеют более высокую эффективность использования ветра и, соответственно, они вырабатывают больше электроэнергии. В то же время, эти ветряки должны быть оснащены специальными подшипниками, которые, исходя из имеющегося уже опыта, часто являются причиной поломок агрегатов. Турбины с жестко закрепленными лопастями более просты в обслуживании, однако их эффективность использования ветрового потока ниже.
Siemens Gamesa Renewable Energy обеспечивает более стабильное будущее, дополняя энергию ветра искусственным интеллектом в облаке – Новости и истории Microsoft
Промышленные ветряные турбины, имеющие высоту до 120 метров и лопасти с размахом, равным высоте 22-этажного здания, очень сложно осматривать и обслуживать.
Для осмотра лопастей ветряную турбину всегда останавливали. Потом технические специалисты, специально прибывшие к ней в отдаленное место (иногда даже посреди моря), работали на альпинистских тросах, фотографируя трещины и другие дефекты лопастей. Иногда фотографии удавалось получить с земли с помощью телеобъектива. Работа, как правило, была долгой и сложной.
Но полтора года назад компания Siemens Gamesa Renewable Energy, мировой лидер в области ветроэнергетики, преобразовала этот процесс с помощью автономных дронов и цифровой системы под названием Hermes. Беспилотные летательные аппараты быстро снимают изображения с высоким разрешением, а компьютерная программа анализирует фотографии, чтобы обнаружить потенциальные повреждения лопастей. В результате проверка проходит безопаснее, быстрее и дает более точные результаты.
Компания, зарегистрированная в Испании, продолжает совершенствовать свое решение, переведя его на платформу Microsoft Azure и добавив Azure AI для обработки и распознавания изображений. Эти решения позволят Siemens Gamesa еще больше упростить инспекцию лезвий, чтобы сделать возобновляемую энергию более доступной, а будущее более стабильным.
Ветрогенераторы Siemens Gamesa в Норвегии.«Hermes делает огромный шаг вперед благодаря сотрудничеству с Microsoft, — говорит Кристиан Сондерструп, руководитель службы цифровых технологий Siemens Gamesa, которая внедрила ветряные электростанции в 90 странах. — Искусственный интеллект, облако и большие данные позволяют нам перейти на новый уровень производительности с точки зрения инноваций и снижения уровня затрат на возобновляемые источники энергии».*
Дроны, которые будут осматривать 1700 турбин в этом году, — это быстрые и точные фотографы, получающие около 400 изображений всех трех лопастей турбины всего за 20 минут. Фотографии с дронов позволяют определить, в каком состоянии находятся турбины и нужен ли им ремонт. Раньше фотографии приходилось долго сортировать и сшивать вручную. Трудоемкость этой задачи стала очевидной в одном из недавних больших проектов, в котором пришлось обработать 100 тысяч снимков.
«У нас были люди, которые изучали каждую из этих фотографий, а затем каждую обнаруженную неисправность должен был снова оценить инженер», — говорит Энн Катрин Карнер-Готфредсен, менеджер Siemens Gamesa по целостности продукции и управлению гарантией по программе обслуживания лопастей.
Интеграция служб Azure AI значительно ускорит процесс благодаря средствам распознавания изображений, которые могут сшить отдельные снимки в точную модель ротора примерно за полминуты. Если эту работу выполнять вручную, она занимает от 4 до 6 часов, а в итоге возможны ошибки. Компьютерные программы на основе ИИ могут отличать лопасти от воды, неба и других посторонних элементов. Они способны даже отличать трещины и дефекты, например, от птичьего помета; интегрировать данные о местоположении дрона и фокусном расстоянии объектива для точного масштабирования и сшивания снимков, а также классифицировать неисправности по типу и серьезности.
«Просмотр всех фотографий — огромная задача, — говорит Карнер-Готфредсен. — До появления Hermes нам было утомительно классифицировать данные. Приходилось хранить их так, чтобы они были доступны для всех. Чем больше мы сможем автоматизировать этот процесс, тем проще нам будет работать с данными». Чем быстрее и точнее будут проводиться проверки, тем меньше будет время простоя турбин, тем раньше можно будет находить неисправности, тем эффективнее будет профилактическое обслуживание и тем меньше будет дорогостоящих ремонтов. Все это поможет сделать энергию ветра более доступной.
Ветрогенераторы Siemens Gamesa в море у побережья Великобритании.Карнер-Готфредсен считает, что облако поможет оптимизировать проекты, подобные тому, которым она управляла в прошлом году и который включал клиентскую инспекцию нескольких парков ветрогенераторов. Этими данными было трудно обмениваться между Siemens Gamesa, клиентом и сторонними проверяющими, поэтому Карнер-Готфредсен была вынуждена постоянно отправлять и получать большие файловые массивы на переносных жестких дисках, а также пересылать по электронной почте громоздкие электронные таблицы.
«Теперь мы можем отправлять данные прямо в Hermes, в облако, а не носить с собой жесткие диски, а также можем автоматически сортировать и сшивать данные. Это экономит нам много человеко-часов, — говорит она. — ИИ дополняет работу, которую выполняют наши сотрудники, позволяя им сосредоточиться на решении важнейших задач».
Анализ состояния лопастей с помощью интеллектуальных средств также является одной из целей Siemens Gamesa, входящей в план обеспечения полного («360-градусного») компьютерного анализа клиентских турбин. Эти средства входят в цифровую стратегию, которая фокусируется на производительности, цифровых расширениях текущих бизнес-предложений и новых направлениях цифрового бизнеса. По мере того как Siemens Gamesa развивает эту стратегию, компания использует Microsoft 365 и Azure в качестве своей вычислительной базы для разработки масштабируемых, надежных и полезных инноваций.
«Мы стремимся быть цифровым лидером в области возобновляемых источников энергии, — говорит Сондерструп. — ИИ, облако и большие данные — движущая сила этого путешествия».
* Усредненная стоимость энергии — это стоимость поддержки оборудования в течение всего срока его службы, деленная на количество произведенной электроэнергии.
Верхнее фото: ветрогенераторы Siemens Gamesa в Марокко. (Все фото предоставлены Siemens Gamesa Renewable Energy)
Специальные грузовики маневрируют лопастями ветряных турбин по улицам города Ломпок
Еще больше лопастей ветряных турбин движутся по улицам города Ломпок. Все это часть проекта Strauss Wind, разработанного разработчиком BayWa r.e.
В пятницу еще две лопасти ветряных турбин маневрировали на некоторых из главных улиц Ломпока, собирая толпы на каждом углу.
«Он огромен. Гигант, — сказал Бен Аполинарио из Ломпока.
Выступая на высоте 220 футов каждая, лопасти ветряных турбин стали притчей во языцех.
«Удивительно просто видеть, как он подходит прямо к вашему порогу. Прямо здесь, — сказал Дамеон Браун из Ломпока. «Знаете, это было просто шоу».
В пятницу прошли второе и третье лезвия, и еще 84 были на подходе.
Экипажам на земле, в грузовике и в конце прицепа поручено обходить узкие углы, фонарные столбы, телефонные провода и деревья.
Они проехали по центру города, а затем по окрестностям с управляемой задней осью трейлеров и подъемником отвала.
«Наблюдать за тем, как они поднимают его, поворачивают за угол и опускают, чтобы очистить линию электропередач, поднимите его для следующего угла», — сказал Эд Глейз из Lompoc.
Десятки и десятки людей выстроились вдоль улиц, чтобы увидеть и сфотографировать исторические моменты реализации первого ветряного проекта на побережье Калифорнии.
«Я думаю, это очень впечатляет», — сказала Мэлори Френч из Ломпока. «Я имею в виду, что количество механики и деталей, на которые они должны обращать внимание, это как бы вызывает мурашки по вашему телу.”
На вершине холма на улице Сан-Мигелито-Каньон-роуд будет установлено 29 турбин высотой более 400 футов от основания до кончика лопастей.
Тем временем лопасти, изготовленные из стекловолокна, дерева и металлических опор для подключения к хабу, будут продолжать свой путь из порта Стоктон в Ломпок до конца ноября или начала декабря.
По завершении проект Strauss Wind Project будет производить достаточно энергии для снабжения 44 000 домашних хозяйств, работающих напрямую с PG&E.
Разработчик говорит, что они выбрали Lompoc для проекта ветряной электростанции, потому что топография перпендикулярна преобладающему направлению ветра, исходящего от океана, и ветер усиливается, когда солнечная энергия снижается в сумерках и на рассвете.
ветряных турбин у побережья могут сделать Австралию энергетической сверхдержавой
Морские ветряные электростанции становятся все более распространенным явлением за границей. Но Австралия пренебрегла этой технологией, несмотря на сильные порывы ветра, бушующие большую часть нашей береговой линии.
Новое исследование подтверждает, что прибрежные ветровые ресурсы Австралии обладают огромным потенциалом как для производства электроэнергии, так и для создания новых рабочих мест. Фактически, ветровые условия у южной части Австралии соперничают с ветровыми условиями в Северном море, между Великобританией и Европой, где оффшорная ветроэнергетика хорошо развита.
В настоящее время для Австралии предлагается более десяти оффшорных ветряных электростанций. Если они будут построены, их совокупная мощность будет больше, чем у всех угольных электростанций в стране.
Морские ветроэнергетические проекты могут быть беспроигрышным для Австралии: создание рабочих мест для перемещенных рабочих, работающих на ископаемом топливе, замена энергоносителей, потерянных при закрытии угольных электростанций, и помощь Австралии в превращении Австралии в сверхдержаву в области возобновляемых источников энергии.
Сейчас время
Во всем мире оффшорный ветер процветает. Соединенное Королевство планирует в четыре раза увеличить мощность морских ветроэнергетических установок до 40 гигаватт (ГВт) к 2030 году — этого достаточно, чтобы обеспечить электричеством каждый дом в стране. Другие юрисдикции также имеют амбициозные цели в отношении морской ветроэнергетики на 2030 год, включая Европейский Союз (60 ГВт), США (30 ГВт), Южную Корею (12 ГВт) и Японию (10 ГВт).
Прибрежные воды Австралии относительно глубокие, что ограничивает возможности установки морских ветряных турбин на дно океана.Это, в сочетании с обильными ветровыми и солнечными энергоресурсами Австралии, означает, что при планировании энергетической системы Австралии не уделяется должного внимания прибрежному ветру.
Но недавние изменения открывают новые возможности для Австралии. Разработка более крупных турбин привела к экономии за счет масштаба, что снизило технологические затраты. А плавучие фундаменты турбин, которые могут работать на очень большой глубине, открывают доступ к более ветреным морским местам.
В Австралии предлагается более десяти морских ветроэнергетических проектов.«Звезда Юга», которая будет построена у Гиппсленда в Виктории, является самой продвинутой. Другие включают жителей Западной Австралии, Тасмании и Виктории.
Наши результаты
Наше исследование было направлено на изучение потенциала морской ветроэнергетики для Австралии.
Во-первых, мы исследовали места, которые считались возможными для морских ветроэнергетических проектов, а именно:
- менее 100 км от берега
- в пределах 100 км от подстанций и линий электропередачи (за исключением экологически ограниченных зон)
- на глубине воды менее 1000 метров.
Ветровые ресурсы в этих местах в сумме составляют 2 233 ГВт, и они будут генерировать намного больше, чем текущий и прогнозируемый спрос на электроэнергию по всей Австралии.
Во-вторых, мы рассмотрели так называемый «коэффициент мощности» — соотношение между энергией, которую морская ветровая турбина будет генерировать с ветрами, доступными в определенном месте, по отношению к потенциальной максимальной мощности турбины.
Лучшие площадки находились к югу от Тасмании с коэффициентом загрузки 80%. Следующие лучшие участки были в проливе Басса, у берегов Западной Австралии и Северного Квинсленда (55%), за ними следуют Южная Австралия и Новый Южный Уэльс (45%).Для сравнения: коэффициент мощности береговых ветряных турбин обычно составляет 35–45%.
Среднегодовая скорость ветра в проливе Басса, вокруг Тасмании и вдоль юго-западного побережья материка равна скорости ветра в Северном море, где ветроэнергетическая промышленность является развитой отраслью. Ветровые условия на юге Австралии также более благоприятны, чем в Восточно-Китайском и Желтом морях, которые являются регионами роста коммерческих ветряных электростанций.
Средняя скорость ветра (метров в секунду) с 2010-2019 гг. В районе исследования на высоте 100 метров.Авторы предоставили. Затем мы сравнили на почасовой основе морские ветровые ресурсы с производительностью наземных солнечных и ветряных электростанций в 12 местах по всей Австралии.
На большинстве участков оффшорная ветровая энергия продолжала работать с высокой производительностью в периоды, когда мощность наземной ветровой и солнечной генерации была низкой. Например, метеорологические данные показывают, что прибрежный ветер в районе «Звезды Юга» особенно силен в жаркие дни, когда потребность в энергии высока.
Парк угольных электростанций в Австралии устаревает, и точная дата вывода каждого объекта из эксплуатации неизвестна.Это создает риски нарушения энергоснабжения, однако оффшорная ветроэнергетика может помочь смягчить это. Один морской ветровой проект может в пять раз превышать размер наземного ветроэнергетического проекта.
Некоторые из лучших мест для морских ветров расположены недалеко от долины Латроб в Виктории и долины Хантер в Новом Южном Уэльсе. Эти регионы могут похвастаться мощной инфраструктурой электросетей, построенной вокруг угольных электростанций, и проекты оффшорных ветряных электростанций могут подключаться к ней с помощью подводных кабелей.
Строительство ветровой энергии на море также может избежать конфликтов при планировании и противодействия общественности, которые иногда влияют на развитие береговых возобновляемых источников энергии.
Глобальная средняя скорость ветра (метров в секунду на уровне 100 м. Изображение предоставлено авторами.Ветры перемен
Наше исследование показало, что морской ветер может помочь Австралии стать «сверхдержавой» возобновляемой энергетики. Поскольку Австралия стремится сократить выбросы парниковых газов, таким секторам, как транспорт, потребуется увеличение поставок возобновляемой энергии. Чистая энергия также потребуется для производства водорода на экспорт и для производства «зеленой» стали и алюминия.
Морская ветровая энергия также может поддерживать «справедливый переход» — другими словами, гарантировать, что рабочие, работающие на ископаемом топливе, и их сообщества не останутся без внимания при переходе к низкоуглеродной экономике.
Наше исследование показало, что морская ветроэнергетика может создать около 8000 рабочих мест по сценарию, используемому в нашем исследовании — почти столько же, сколько занятых в морском нефтегазовом секторе Австралии.
Многие навыки, используемые в нефтегазовой отрасли, например, в строительстве, безопасности и механике, совпадают с навыками, необходимыми в морской ветроэнергетике. Рабочие угля также могут быть повторно наняты на морское ветроэнергетическое производство, сборку портов и инженерное дело.
Реализация этих возможностей от морского ветра потребует времени, активной политики и планирования.Наш отчет включает десять рекомендаций, в том числе:
- установление режима регулирования в водах Содружества
- интеграция морского ветра в планирование энергетики и финансирование инноваций
- дальнейшее исследование рентабельности сектора, чтобы гарантировать выполнение Австралией своих обязательств в отношении скважины. -управляемая устойчивая экономика океана.
Если мы правильно поняли, морской ветер может сыграть решающую роль в энергетическом переходе Австралии.
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons.Прочтите оригинальную статью. Свен Теске, директор по исследованиям Института устойчивого будущего Сиднейского технологического университета; Крис Бриггс, руководитель исследований, Институт устойчивого будущего, Технологический университет Сиднея; Марк Хемер, главный научный сотрудник отдела океанов и атмосферы, CSIRO; Филип Марш, научный сотрудник Университета Тасмании, и Расти Лэнгдон, консультант-исследователь, Технологический университет Сиднея
Ветряная турбина — образование в области энергетики
Рисунок 1.Ветряк. [1]Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. [2]
Детали турбины
Рис. 2. Иллюстрация компонентов ветряной турбины (щелкните, чтобы увеличить). [3]Современные ветряные турбины бывают разных размеров, но все типы обычно состоят из нескольких основных компонентов: [4]
- Лопасти ротора — Лопасти ротора ветряной турбины работают по тому же принципу, что и крылья самолета.Одна сторона лезвия изогнута, а другая плоская. Ветер быстрее течет по изогнутому краю, создавая разницу в давлении с обеих сторон лезвия. Лопасти «толкаются» воздухом, чтобы уравновесить разницу давлений, в результате чего лопасти вращаются. [5]
- Гондола — Гондола содержит комплект шестерен и генератор. Поворотные лопасти связаны с генератором шестернями. Шестерни преобразуют относительно медленное вращение лопастей в скорость вращения генератора примерно 1500 об / мин. [5] Затем генератор преобразует энергию вращения лопастей в электрическую энергию.
- Башня — лопасти и гондола установлены на вершине башни. Башня сконструирована таким образом, чтобы удерживать лопасти ротора от земли и при идеальной скорости ветра. Башни обычно находятся на высоте 50-100 м над поверхностью земли или воды. Морские башни обычно крепятся к дну водоема, хотя исследования по разработке башни, плавающей на поверхности, продолжаются. [2]
Визуализация турбины
УMidAmerican Energy Company есть отличный видеоролик о конструкции ветряной турбины , для просмотра щелкните здесь.
Видео ниже, созданное UVSAR, подробно показывает детали турбины.
Для дальнейшего чтения
Список литературы
Типы ветра — Управление энергетической информации США (EIA)
- Горизонтально-осевые турбины
- Турбины вертикально-осевые
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 энергией 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
Горизонтально-осевые турбины имеют лопасти, как воздушные винты, 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. Почти все используемые в настоящее время ветряные турбины являются турбинами 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 Horse Hollow в Техасе, в котором по состоянию на конец 2019 года было 422 ветряных турбины, расположенных 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.
Nordex останавливает 19 ветряных турбин после обрушения N149 в Германии
Гамбургский производитель ветряных турбин Nordex приостановил работу 19 единиц особой конфигурации своего N149 / 4.Модель мощностью 0-4,5 МВт, которая находилась в эксплуатации в Германии, после поломки одной из турбин на ветряной электростанции Haltern AV9 мощностью 9 МВт недалеко от Эссена.
Nordex сообщил, что турбина разрушилась 29 сентября «почти полностью», и лопасти гондолы и ротора упали на землю. Пострадавших нет, о чем сообщают в полицию и пожарную команду, а район оцеплен. Турбина была установлена на 164-метровой башне в январе этого года и введена в эксплуатацию 11 марта.
Nordex сообщил, что его технические специалисты находятся на месте и выясняют причину обвала.Никаких выводов пока не сделано.
По всему миру 1222 — или 5,7 ГВт — турбин N149 были установлены или строятся в различных конфигурациях. Это первая авария с участием одного из них.
Все 19 временно остановленных турбин имеют идентичную конфигурацию с разрушенным агрегатом. Еще четыре турбины идентичной конфигурации находятся в стадии строительства. Никакие другие модели N149 не затронуты.
Разрушенная турбина была одной из двух идентичных моделей ветряной электростанции Haltern AV 9, расположенной в лесном массиве Хальтерн в Северном Рейне-Вестфалии и эксплуатируемой Windpark Haltern AV, совместным проектом Stadtwerke Haltern am See и RAG Montan Immobilien .
Согласно заявлению на веб-сайте RAG Montan Immobilien, турбина обрушилась примерно на 40 метров. Вторую турбину сразу остановили.
«Завод полностью обрушился, большинство компонентов, таких как крылья, машинное отделение и верхний стальной элемент, находятся у основания завода и в прилегающем лесу», — сообщает компания.
По сообщениям местных СМИ, инцидент можно было услышать за несколько километров.
Nordex запустил N149.4.0-4.5 в 2017 году как часть своей платформы Delta4000 и был первым OEM-производителем, установившим наземный прототип мощностью 4 МВт в 2018 году.
Applied Engineering Technology — Wind Turbine Technologies AAS
Карьера, которая поднимет вас на новый уровень.Ветряные электростанции появляются в Айове.
Тысячи ветряных генераторов появляются на ландшафте Айовы. Это было частью крупной инициативы экономического развития, направленной на создание новых рабочих мест для «зеленых воротничков» и превращение Айовы в национальную столицу возобновляемых источников энергии.
Захватывающие новые возможности трудоустройства создаются благодаря расширению ветроэнергетики. Коммунальные предприятия, которые устанавливают эти ветряные турбины высотой 300 футов, нуждаются в рабочих, которые знают, как их строить, эксплуатировать, ремонтировать и обслуживать.
Вот где вы можете вписаться.
Зарегистрируйтесь сейчас для участия в программе прикладных инженерных технологий муниципального колледжа Де-Мойна. Всего за два года вы можете получить степень младшего специалиста по прикладным наукам (AAS) и быть готовым занять свое место в захватывающей отрасли ветроэнергетики.
Имея степень AAS от DMACC, вы будете квалифицированы для работы в технологии ветряных турбин. Это высококвалифицированная, высокооплачиваемая работа с надежным будущим. Вы сможете работать во многих районах страны, в том числе прямо здесь, в Айове.
Программа обучения на степень DMACC Wind Turbine Technologies предлагается в кампусе Анкени, начиная с каждого осеннего семестра.
MidAmerican Energy, а также другие крупные электроэнергетические компании продолжают добавлять сотни ветряных турбин в Айове, а также по всей стране.
Помимо выработки электроэнергии для кампуса DMACC в Анкени, студенты используют ветряную турбину, чтобы узнать о ее эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте. В результате турбина иногда не вращается даже в ветреный день.
Энергия ветра в новостях
К 2020 году в Айове может появиться 17000 ветровых рабочих мест. Возможности возобновляемых источников энергии Айовы.В частности, наша способность производить более трети нашей энергии только за счет ветра делает Айову примером для подражания для остальной страны и мира.
Эта жизненно важная отрасль и роль, которую Айова играет в ее росте, были освещены в недавней статье в Регистре Де-Мойна. Наши возможности использования возобновляемых источников энергии означают, что мы можем добиться большей отдачи для наших общественных колледжей с помощью программ обучения, которые помогают привлечь таланты и спрос в наше сообщество и, в свою очередь, в нашу экономику.Наша рабочая сила должна удовлетворять потребности наших отраслей, и ветроэнергетика ничем не отличается от всех предприятий, которые обслуживает DMACC.
Коммунальные предприятия инвестируют в Айову за счет увеличения выработки энергии ветра, и им, в свою очередь, требуется соответствующая рабочая сила для строительства, эксплуатации и технического обслуживания ветряных турбин, питающих нашу продукцию. DMACC гордится возможностями своей образовательной программы по ветряным турбинам.
По мере того, как ветроэнергетика расширяется в Айове, наша цель — помочь сделать Айову столицей возобновляемых источников энергии в США и сохранить ее.S. Мы идем хорошо, и впереди нас ждут огромные экономические возможности. Я надеюсь, что вы присоединитесь ко мне и поддержите нашу ветроэнергетику для нашей окружающей среды, нашей рабочей силы, нашей экономики и нашего будущего.
— Роб Денсон, президент DMACC
Китайская компания объявляет о выпуске гигантской морской ветряной турбины высотой 264 метра
По мере развития технологий размеры ветряных турбин становятся все больше.
Оваки / Кулла | Банк изображений | Getty Images
MingYang Smart Energy опубликовала подробную информацию об огромной новой морской ветряной турбине, и китайская компания намеревается установить прототип в 2023 году, прежде чем начать коммерческое производство через год.
При высоте 264 метра (866 футов), диаметре ротора 242 метра и длине лопасти 118 метров масштаб MySE 16.0-242, как известно, будет значительным.
В заявлении, сделанном в конце прошлой недели, MingYang сказал, что турбина будет иметь мощность 16 мегаватт и сможет производить 80 000 мегаватт-часов электроэнергии в год, что, по его утверждениям, будет достаточно для питания более чем 20 000 домохозяйств.
MingYang — одна из нескольких компаний, пытающихся увеличить размеры морских ветряных турбин.Например, турбина Haliade-X от GE Renewable Energy будет иметь высоту кончика 260 метров, длину лопастей 107 метров и ротор длиной 220 метров.
Его мощность можно настроить на 12, 13 или 14 МВт. Прототип Haliade-X в Нидерландах имеет высоту 248 метров.
В другом месте Vestas раскрыла планы по установке турбины мощностью 15 МВт, в то время как Siemens Gamesa Renewable Energy работает над моделью SG 14-222 DD мощностью 14 МВт, которую при необходимости можно увеличить до 15 МВт.
По мере развития технологий размер турбин увеличивается.В отчете, опубликованном ранее в этом году, отраслевой орган WindEurope сообщил, что средняя номинальная мощность турбин, установленных в Европе в прошлом году, составила 8,2 МВт, что на 5% больше, чем в 2019 году. генерирующий.
Китай по-прежнему сильно зависит от ископаемого топлива, но он также становится мощным источником морской ветровой энергии. Согласно данным GWEC Market Intelligence, в прошлом году Китай установил более половины оффшорных ветроэнергетических мощностей на планете.
Узнайте больше о чистой энергии из CNBC Pro
По мере увеличения масштабов как турбин, так и морских ветряных электростанций, также предпринимаются попытки получить представление о том, как они взаимодействуют с морской средой. В понедельник была запущена исследовательская программа ECOWind стоимостью 7 миллионов фунтов стерлингов (9,58 миллиона долларов), цель которой — расширить знания по этой проблеме.
Четырехлетнюю инициативу возглавляет Британский Совет по исследованиям окружающей среды в партнерстве с The Crown Estate и Соединенным Королевством.K. Департамент окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства правительства.
В заявлении The Crown Estate, которое принадлежит королеве и управляет огромным земельным портфелем, говорится, что ECOWind «профинансирует передовые исследования того, как оффшорные ветряные фермы влияют на морскую среду наряду с другими растущими нагрузками на экосистемы Великобритании, включая климат. изменения и человеческая деятельность, такая как рыбалка ».
Сьюзан Уолдрон, директор по исследованиям и навыкам НКРЭ, добавила, что совместная программа «проанализирует экологические последствия крупномасштабного расширения оффшорных ветряных электростанций для информирования будущих политических решений в водах Великобритании».