+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Энергия ветра — InfoCity

Ветер, в отличие от сжигаемого топлива, является источником возобновляемой доступной и чистой энергии, использование которой не приводит к выбросу парниковых газов в атмосферу. Таким образом, ветровая энергия создает гораздо меньше проблем для экологии по сравнению с традиционными невозобновляемыми источниками энергии. Средняя годовая мощность, генерируемая ветрогенератором, оказывается примерно постоянной. Однако уровень мощности на более коротких временных отрезках может очень сильно колебаться. Чтобы обеспечить стабильное электроснабжение, ветрогенераторы должны использоваться в сочетании с другими источниками энергии. Увеличение доли энергии, вырабатываемой ветровыми электростанциями, требует модернизации сети линий электропередач и приводит к последовательному вытеснению традиционных генерирующих мощностей.

Ветровые электростанции состоят из множества отдельных ветровых турбин, объединенных в единую сеть. Береговые ветровые электростанции являются недорогим источником электроэнергии и зачастую представляют реальную альтернативу для ТЭЦ, работающих на угле или газе.

Морской ветер, как правило, бывает более стабильным и сильным, чем на суше, но затраты на строительство и техническое обслуживание морских ветровых электростанций оказываются значительно выше. Небольшие береговые ветряные электростанции могут обеспечивать энергией отдаленные и изолированные объекты и поселения.

Принцип работы ветрогенератора достаточно прост. Ветер заставляет вращаться двух или трехлопастные турбины, приводящие в движение основной вал, к которому подключен ротор генератора. Вращение ротора приводит к генерации электричества.

Типовая электрическая схема ветрогенератора содержит генератор, аккумуляторные батареи и контроллер заряда. Создаваемое переменное напряжение обычно поступает на локальную трансформаторную станцию, которая собирает энергию от всех турбин, где преобразуется в более высокое напряжение и передается по кабельной или воздушной линии на другую трансформаторную станцию. А там уже происходит подключение простых потребителей. Трансформаторные станции необходимы для согласования напряжения ветрогенераторов с сетью.

Если копнуть глубже, то окажется, что ветер на самом деле является формой солнечной энергии и становится результатом неравномерного нагрева атмосферы солнцем. Карта направления и силы ветров является сильно неоднородной и зависит от рельефа местности, наличия растительности и водоемов.

Турбины горизонтальных ветрогенераторов обычно имеют две или три лопасти. Эти лопасти приводятся во вращение фронтальными воздушными потоками. Промышленные ветрогенераторы имеют мощность от 100 kW до нескольких MW. Ветровые турбины большой мощности оказываются более экономически выгодными и объединяются в ветровые электростанции, которые поставляют электроэнергию в сеть. В последние годы произошло значительное увеличение числа крупных морских и прибрежных ветровых электростанций в США. Это было сделано для того, чтобы максимально использовать потенциал энергии ветра прибрежных регионов. Отдельные ветрогенераторы мощностью менее 100 kW применяются для энергоснабжения домов, телекоммуникационных вышек, насосных станций и т.

д. Небольшие ветровые турбины иногда используются в сочетании с дизель-генераторами, батареями и солнечными панелями. Такие решения называются гибридными и обычно размещаются в удаленных местах, в которых отсутствуют собственные линии электропередач.

В настоящее время большинство турбин использует генераторы с регулируемой скоростью в сочетании с промежуточным преобразователем мощности между генератором и системой сбора энергии, что является наиболее подходящим вариантом для межсетевого соединения, и обеспечивает возможность отключения при низком выходном напряжении. В современных системах используются либо машины с двойным питанием, либо генераторы с короткозамкнутым ротором, или синхронные генераторы.

Современные энергетические системы сталкиваются со множеством проблем, в том числе, с проблемой избыточной мощности, которую удается решать за счет реализации специальных мер: экспорта и импорта электроэнергии в соседние районы, изменения уровня воды в водохранилищах гидроэлектростанций, преобразования электрической мощности в механическую энергию, ограничения потребления и т.

д. При использовании локальных ветрогенераторов эту проблему можно сгладить.

В ветряной электростанции отдельные турбины объединяются в единый комплекс с помощью системы сбора мощности и информационных каналов связи. Среднее выходное напряжение для ветрогенераторов обычно составляет 34,5 kW. На трансформаторной подстанции это напряжение дополнительно увеличивается для дальнейшей передачи по высоковольтным линиям электропередач.

Одной из самых больших проблем, связанных с интеграцией ветряных электростанций в энергетическую систему, является необходимость создания новых линий электропередач для транзита электроэнергии. Дело в том, что ветряные электростанции строятся в соответствии с картой ветров, поэтому в большинстве случаев они размещены в отдаленных и малонаселенных районах. Существующие линии электропередачи не были предназначены для транспортировки больших объемов энергии. Очевидно, что с увеличением длины линий передач потери, связанные с передачей мощности, возрастают, что затрудняет перенос большой мощности на большие расстояния.

Сейчас появилась новая технология по производству безлопастных ветряных электростанций. В таких установках стандартные лопасти заменены на «стебли» длиной 3-6 м. Они раскачиваются за счет ветра вперед-назад и превращают потоки воздуха в цикличные вихри. В дальнейшем это создает электроэнергию в генераторе переменного тока. Одна раскачивающаяся мачта высотой 2,75 м способна производить 100 W энергии.

По заверениям производителей, безлопастные ветряные электростанции бесшумны, безопасны и экономичны в установке и эксплуатации. Изначально их разрабатывали специально для экономически изолированных и бедных районов Индии и стран Африки. Кроме того, новая технология компактна. Для ее размещения не нужна большая площадь. Более 1200 «стеблей» высотой 55 м было предложено установить в пустыне около строящегося города Масдар (ОАЭ) на площади около 26000 км2. К сожалению, авторы проекта представили лишь идею, не проведя необходимых измерений.

Морские ветряные электростанции

Современные технологии все еще остаются незрелыми, что является препятствием для распространения морских ветряных электростанций. Проблема высокой стоимости ветряной энергии может быть частично решена с помощью технологических инноваций. Новые технологии необходимы для снижения затрат, повышения надежности и эффективности производства энергии, решения вопросов регионального транзита, развития инфраструктуры и производственных мощностей, а также для уменьшения воздействия на экологию. К сожалению, разработка инновационных технологий требует значительных стартовых инвестиций, характеризуется длительным сроком окупаемости и высокой степенью риска. Все это приводит к тому, что многие компании не хотят инвестировать в исследования и разработки в области морских ветряных электростанций.

При использовании понятия «мелководье» речь идет о диапазоне глубин от 0 м до 30 м. Данный диапазон относится к большинству существующих морских ветряных электростанций. Переходные глубины колеблются в диапазоне от 30 м до 60 м. Для глубоководья, где глубина превышает 60 м, были разработаны плавающие концепции ветряных электростанций, которые позаимствованы из нефтяной и газовой отрасли.

Стоит отметить, что приведенные диапазоны мелководья, переходных глубин и глубоководья являются специфическими для рассматриваемой отрасли морских ветровых электростанций и не совпадают с диапазонами, принятыми в нефтяной и газовой отрасли, где под глубоководьем понимают глубины от 2000 м и более. Кроме того, эти диапазоны на самом деле являются всего лишь ориентирами при разработке новых технологий. Они помогают оценить требуемые ресурсы при создании новых решений.

Вполне очевидно, что с ростом глубины стоимость конструкций возрастет из-за увеличения срока проектирования, усложнения процесса производства и монтажа, а также из-за увеличения количества расходуемых материалов, необходимых для постройки основания. Рост затрат, связанных с увеличением глубины, обнаруживается поэтапно по мере достижения технических ограничений. Однако накопление и применение новых технических решений способно смягчить эти скачки в каждом конкретном проекте.

Для транспортировки генерируемой электроэнергии необходимы линии передачи. В случае с морской электростанцией для транзита энергии по морскому участку пути потребуется подводный кабель. Как было сказано выше, строительство новой сухопутной высоковольтной линии специально для транзита электроэнергии морской электростанции может быть слишком дорогостоящим, но ситуацию спасают существующие линии электропередач, созданные ранее для обычных электростанций.

Поскольку скорость ветра не постоянна, то ежегодное производство энергии ветряной электростанции никогда не превышает величину номинальной мощности генератора, умноженную на общее количество часов в году. Отношение фактической производимой мощности к этому теоретическому максимуму называют коэффициентом использования установленной мощности. Диапазон типовых значений коэффициента мощности составляет от 15% до 50%. Высокие значения достигаются при благоприятных условиях и обусловлены использованием оптимальной конструкции ветряных турбин. На величину коэффициента использования установленной мощности ветряной электростанции влияет несколько параметров, в том числе степень изменчивости ветра, а также соотношение между мощностью генератора и областью охвата турбины. Небольшой генератор оказывается дешевле и имеет высокий коэффициент мощности, но при сильном ветре производит меньше электроэнергии и, следовательно, приносит меньше прибыли. И наоборот, большой генератор стоит дороже, но при умеренном ветре будет выдавать ту же мощность, что и небольшой генератор, а при слабом воздушном потоке и вовсе приведет к остановке турбины. Таким образом, оптимальный коэффициент мощности составляет от 40% до 50%.

По подобию безлопастных ветряных электростанций была разработана и технология для применения под водой. Цилиндрические «стебли» захватывают энергию медленных течений океанов и рек. Водные потоки заходят в основу стебля, где преобразуются в вихревые вибрации. Из них и получается электроэнергия. Прототипом этой технологии стала рыба. Исследователи проекта VIVACE (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy) объясняют, что рыбы во время движения изгибают свое тело так, чтобы скользить сквозь вихревые потоки, которые образуются от впереди плывущих особей. Только за счет сокращения мускулов рыбы не смогли бы продвигаться вперед с их небольшой скоростью, поэтому им приходится «кататься на волнах», которые образуются от движения их сородичей. По оценкам создателей этого проекта, подводная установка размером с беговую дорожку и высотой с двухэтажный дом может снабжать электроэнергией около 100 тысяч домохозяйств за счет медленных водных течений.

Норвежская государственная нефтегазовая компания Statoil является крупным и наиболее известным игроком на этом новом рынке. Компания строит очень интересный объект Hywind у берегов Шотландии мощностью 30 MW и занимается реализацией сразу двух других проектов плавучих электростанций. Один из них под названием Kincardine Offshore Windfarm располагается в 15 км от берега и состоит из восьми турбин производства Senvion общей мощностью 50 MW. Проект осуществляется разработчиками из Великобритании, в том числе известной инжиниринговой компанией Atkins. А в январе компания Gaelectric объявила о партнерстве с Atlantis Energy для разработки проектов плавучих электростанций в Великобритании общим объемом 1,5 GW. Таким образом, можно отметить наступление коммерческой зрелости инновационной технологии плавающих фундаментов для морских ветровых электростанций, что, безусловно, расширит возможности развития офшорной ветроэнергетики.

Доля ветровой энергетики

Доля ветровой энергетики в общем объеме генерации является важной характеристикой энергосистемы. Этот показатель не нормируется и не ограничивается. Он зависит от множества особенностей конкретной энергетической сети: от существующих генерирующих установок, от механизмов ценообразования, от емкости для хранения энергии, от управления спросом и от других факторов. Обычно электрические сети имеют собственные резервные генерирующие и передающие мощности, используемые для обеспечения безотказной работы в случае аварийных ситуаций. Эти резервные мощности могут также служить для компенсации колебаний энергии, генерируемой ветряными электростанциями. Исследования показали, что оптимальная доля ветровой энергетики составляет 20%. Эти исследования проводились для областей с территориально разнесенными ветровыми электростанциями, с наличием возможности управления мощностью, например, гидроэлектростанции, и развитой сетью электропередач, позволяющей при необходимости перераспределять электроэнергию. При превышении доли в 20% возникают технические сложности, но еще более значительными становятся экономические затраты на модернизацию. Стоит отметить, что в настоящее время продолжается изучение влияния крупномасштабного внедрения ветряных электростанций на стабильность и рентабельность энергетической системы.

Для достижения доли ветровой энергетики на уровне 100% необходимо наличие хранилищ энергии большого объема или соединение с другими энергосистемами, которые имеют собственные хранилища. На коротких временных промежутках (месяц, неделя, день, час и менее) ветер может обеспечить до 100% текущего потребления, а избыток энергии должен запасаться или экспортироваться. Промышленность может использовать преимущества сильного ветра, например, ночью, когда объем выходной мощности превышает спрос.

Колебания генерируемой мощности

Как было сказано выше, мгновенная мощность, генерируемая ветрогенератором, не является постоянной и может быстро и значительно изменяться. Колебания средних годовых показателей также существуют, но они оказываются не столь значительными. Колебания мощности способны вызывать дисбаланс между производством и потреблением электроэнергии, что ограничивает долю ветровой энергетики в рамках энергосистемы. Прерывистость и неконтролируемый характер производства ветровой энергии приводят к негативным последствиям, в том числе, к увеличению затрат на преобразование мощности, к необходимости содержания значительных резервных источников электроэнергии, к усложнению системы управления и т.д. Также надо учитывать и ситуации, схожие с той, которая сложилась зимой этого года в штате Техас (США), где в последнее время активно внедряются «зеленые» технологии производства электроэнергии. Они просто замерзли. В Европе «зеленая» энергетика тоже довольно жестоко обошлась с потребителями. Поля солнечных батарей оказались завалены снегом, а ветрогенераторы скованы льдом. Пришлось обрабатывать их противогололедными реагентами.

Производимая ветрогенератором мощность колеблется и при слабом воздушном потоке должна заменяться другими источниками энергии. Современные энергосистемы способны справляться с аварийными отключениями генерирующих мощностей, а также с суточными перепадами потребления. При этом традиционные электростанции способны выдавать максимальную мощность в течение 95% рабочего времени. Этого нельзя сказать о ветряных электростанциях.

В настоящее время энергосистемы с большим количеством ветряных электростанций требуют частой активизации резервных генерирующих мощностей, работающих на природном газе, для поддержания стабильного энергоснабжения в том случае, когда условия не благоприятны для производства электроэнергии из ветра. При более низкой доле ветряных электростанций перепады энергии не являются большой проблемой. Однако, даже при доле 16% в ветреные дни ветроэнергетика может превосходить по уровню генерации мощности все другие источники электроэнергии в стране.

Совместное использование непостоянных возобновляемых источников энергии со стабильными невозобновляемыми источниками помогает создавать устойчивую энергосистему, которая обеспечивает надежное электроснабжение потребителей. Увеличение доли возобновляемых источников энергии успешно происходит в реальном мире.

HAWP-установки

Если выполнить анализ всех затрат, то самым дешевым источником энергии могут оказаться ветровые HAWP-установки (High-Altitude Wind Power). Поспорить с ними смогут только гидроэлектростанции и обычные ветрогенераторы, используемые для питания локальных потребителей. HAWP-установки работают на больших высотах. Речь идет вовсе не о десятках метров, где отлично справляются обычные ветрогенераторы. Технологии HAWP подразумевают использование летающих установок на высоте, где энергия ветра оказывается гораздо больше, чем у поверхности земли.

Сразу несколько исследовательских групп разрабатывают AWE-технологии (Airborne Wind Energy (AWE), предназначенные для использования на высоте до 2000 футов. Кроме того, есть и разработчики, создающие решения, работающие на высотах более 2000 футов. Величина 2000 футов была выбрана в соответствии с требованиями Федерального управления гражданской авиации США. Эта организация считает объекты, находящиеся на данной высоте, небезопасными для полетов обычной авиации. HAWP-установки могут летать на больших высотах за пределами 12 морских миль от побережья в международном воздушном пространстве. Стоит отметить, что при реализации AWE-технологий еще предстоит решить проблему эффективной передачи энергии на землю. При использовании традиционных подходов напряжение на электрическом кабеле оказывается слишком высоким.

Все ли так оптимистично?

Опасения изменения климата привели к огромным инвестициям в программы новой «зеленой энергии», направленные на снижение выбросов парниковых газов и другого влияния на окружающую среду со стороны отрасли ископаемых видов топлива. В период с 2011 по 2018 годы мир потратил 3,66 триллиона долларов на проекты, связанные с изменением климата. 55% от этой суммы было потрачено на энергию солнца и ветра, и всего 5% — на адаптацию к воздействию экстремальных погодных явлений. Исследователи выяснили, что иногда возобновляемые источники энергии вносят коррективы в проблемы, которые они предназначены решать. Например, в серии международных исследований выяснилось, что и ветряные, и солнечные электростанции сами вызывают локальное изменение климата.

Ветропарки повышают температуру почвы под ними, и такое потепление заставляет почвенных микробов выделять больше углекислого газа. Технологии «зеленой» энергетики требуют десятикратного повышения добычи минеральных ресурсов по сравнению с электричеством, вырабатываемым при сжигании ископаемых видов топлива. Аналогично, для замены всего 50 млн. из приблизительно 1,3 млрд. легковых автомобилей мира электрическим транспортом потребуется более чем удвоить ежегодную мировую добычу кобальта, неодима и лития, а также задействовать более половины ежегодно получаемого объема меди. Кроме того, солнечные и ветряные парки требуют в 100 раз больше поверхности земли по сравнению с электричеством, получаемым из ископаемых видов топлива, а возникающие изменения в структуре использования площадей могут иметь разрушительное влияние на биоразнообразие.

Более половины (55%) общемировых затрат на климат в 2011-2018 годы было потрачено на солнечную и ветровую энергетику. В сумме эта цифра достигает двух триллионов долларов. Несмотря на это, в 2018 году ветровая и солнечная энергетика производила всего 3% от мирового энергопотребления, в то время как ископаемые энергоносители производили в общем 85%. Некоторые исследователи считают, что это ставит насущные вопросы о стоимости перехода на 100% возобновляемой энергетики.

Самые интересные проекты в вертоэнергетике

Ветрогенераторы могут иметь самые разные конструкции в зависимости от задач, которые они выполняют. Ветрогенераторы-гиганты, размером с высотное здание, и миниветрогенераторы, вертикальные и горизонтальные ветрогенераторы, ветрогенераторы совсем необычной формы, в которых вы вряд ли угадаете обычную конструкцию. Ветрогенераторы могут парить в воздухе, плавать или висеть на магнитных подвесках, располагаться между зданиями и на крышах домов. Именно о таких устройствах мы и расскажем дальше.

Maglev Turbine — это ветрогенератор, который придумал 60-летний изобретатель Эд Мазур, основатель компании Maglev Wind Turbine Technologies (MWTT) из Аризоны. Это гигантский ветрогенератор размером с высотное здание занимает площадь в 40 гектаров. По замыслу автора ветрогенератор Maglev сможет достигать мощности 1 GW. Автор считает, что его устройство обеспечивает полный захват ветра, а благодаря магнитной подвеске устраняется все трение. Эта технология схожа с технологией поездов на магнитной подушке. Также благодаря магнитной подушке, ветрогенератору не страшна никакая скорость ветра. Maglev Turbine может захватить даже мощь урагана. Установка такого ветрогенератора на 50-75% дешевле, чем возведение традиционной ветроэлектростанции такой же мощности, а также займет меньше времени и потребует меньше пространства. Несколько ветрогенераторов Maglev установлены в Китае.

Ветрогенератор M.A.R.S. может подниматься в воздух на высоту до 300 м благодаря тому, что он наполнен гелием. M.A.R.S. (Magenn Power Air Rotor System) разработан компанией Magenn. Его можно транспортировать в ветреные регионы и быстро разворачивать. Поток воздуха вращает баллон вокруг горизонтальной оси. К баллону крепятся генераторы и тросы, которые удерживают его на месте и передают электроэнергию на землю.

Британская компания XCO2 использовала эту идею для создания ветрогенераторов Quietrevolution, которые будут установлены возле Букингемского дворца. Местные жители возражали против традиционных трехлопастных ветряков, потому что они портят внешний вид города. Ветрогенераторы Quietrevolution хорошо вписываются в городской ландшафт. Встроенные светодиоды в S-образных лопастях используются для создания изображений, когда турбина вращается. Ветрогенератор имеет высоту 5 м, а его диаметр достигает 3 м. Кстати, если Quietrevolution работает при минимальной скорости ветра в 4,5 м/с, то его японский аналог от компании LoopWing способен вырабатывать энергию при скорости ветра в 1,6 м/с.

Еще один вариант лопастей для городских ветрогенераторов предложен компанией Asia Alliance Base. В отличие от предыдущего варианта, винтовые лопасти в этом случае имеют две точки опоры, что делает конструкцию более прочной и устойчивой. Такая конструкция может выдерживать большие скорости ветра. Спиральная структура лопастей, как утверждают создатели, лучше удерживает энергию ветра и увеличивает ее.

Мини ветрогенератор Jellyfish специально предназначен для мест, где есть трудности с доступом к электричеству. Его легко установить. При высоте всего в 36 см он может генерировать около 40 kW•ч в месяц. Главным преимуществом этого ветрогенератора является цена, которая составляет всего 400 долларов. Jellyfish был разработан изобретателем из Сиэтла по имени Чед Маглак.

На многих крупных магистралях существует постоянный поток воздуха, позволяющий производить электричество. Движение автомобилей на большой скорости, особенно грузовиков, будет приводить в движение данные турбины. При скорости транспортного средства в 110 км/ч каждая турбина сможет производить 9600 kW•ч в год. Эти ветрогенераторы бесшумны. Данная разработка предложена университетом штата Аризона.

Ветрогенератор Broadstar AeroCam разработан авиационным инженером Жоржем Жан Мари Дарье. Небольшие ветрогенераторы предлагается устанавливать на крышах зданий, так как такая конструкция при той же мощности, что и традиционный трехлопастный ветряк, занимает гораздо меньше места. Ветряк Дарье, как правило, располагается вертикально, но конструкция Broadstar AeroCam располагает ветряки горизонтально на вертикальной мачте, делая их похожими на колеса водяной мельницы. Главное нововведение заключается в способности автоматически настраивать высоту и угол атаки аэродинамических лопаток, подобно изменениям формы крыла птицы в полете. Broadstar AeroCam при небольших размерах имеет высокий КПД и может работать при любых погодных условиях.

V-LIM — ветрогенератор, который специально создан для того, чтобы его устанавливать на крышах домов. Данная конструкция является совместной разработкой исследователей из Портлендского государственного университета и компании Rogue River Wind. Благодаря почти полному отсутствию шума и вибрации, его можно устанавливать где угодно. Ветряк не подвержен воздействию турбулентности воздуха, почти не создает шума и вибрации. Ветряк можно экранировать от попадания птиц и животных. Для его установки не нужны высотные башни и мачты. Все это делает его подходящим для установки на крышах любых домов.

Ветрогенератор в форме воздушного змея Sky Serpent создал изобретатель Даг Селсам из Калифорнии. Даг усомнился в том, что одного винта достаточно для получения максимума энергии. После долгих экспериментов был создан данный ветрогенератор. Секрет эффективности в том, что каждый ротор ловит свой поток ветра и включает поток ветра от предыдущих нескольких турбин. Один конец вала прикреплен к генератору, а другой конец прикреплен к воздушным шарам с гелием. В 2003 году изобретатель получил грант в размере 75000 долларов от Калифорнийской энергетической комиссии на разработку ветрогенератора мощностью 3 kW из семи роторов. Задача была успешно решена, и Даг Селсам продал после этого еще более 20 ветрогенераторов мощностью 2 kW. Он построил эти устройства в своем загородном гараже.

Liam F1 — еще один пример ветрогенераторов для установки на крышах зданий. Данная конструкция разработана компанией Archimedes из Роттердама. Небольшой ветряк диаметром 1,5 м и весом около 100 кг без труда может быть установлен на крыше любого здания. Такой ветрогенератор может производить до 1800 kW•ч в год, удовлетворяя половину потребностей в электроэнергии средней семьи. Директор компании Маринус Миремета утверждает, что эффективность такой турбины достигает 80% от теоретически максимальной эффективности ветрогенераторов. Шум от такой турбины не превышает 45 дБ. Цена турбины вместе с установкой составляет 3999 евро.

Изобретатель Агустин Отегу из Лондона занят разработкой «зеленых» архитектурных проектов. Его ветрогенератор Nano Vent-Skin состоит из нанопроводов, которые играют роль осей для множества микро-ветровых турбин и одновременно передают электроэнергию. Внешняя поверхность турбин покрыта органической фотоэлектрической пленкой. Такая сеть и питает электроэнергией здание. Снаружи стена Nano Vent-Skin выглядит гладкой и однотонной, а изнутри видно все, что происходит снаружи.

Преимущество ветрогенератора Helix Wind заключается в том, что он может работать при любом ветре. Устройство лопастей позволяют избежать турбулентности, а сам генератор имеет низкий уровень шума. Также создатели отмечают, что он безопасен для птиц. Цена Helix Savonius 2.0 мощностью 2,5 kW составляет 6500 долларов, а более крупная модель мощностью 5 kW стоит 16500 долларов.

А это оригинальная ветряная электростанция в Нидерландах, выполненная в необычной форме дерева. На конструкции высотой 120 м размещено 8 турбин. Проект сделан по заказу Нидерландского правительства компаниями One Architecture, Ton Matton и NL Architects и преследовал цель создать менее навязчивую форму, вписывающуюся в окружающий пейзаж.

Устройство ветрогенератора, принцип работы ветровой турбины

Устроиство ветрогенератора

  1. Лопасти турбины.
  2. Ротор.
  3. Направление вращения лопастей.
  4. Демпфер.
  5. Ведущая ось.
  6. Механизм вращения лопастей.
  7. Электрогенератор.
  8. Контроллер вращения.
  9. Анемоскоп и датчик ветра .
  10. Хвостовик Анемоскопа.
  11. Гондола.
  12. Ось электрогенератора.
  13. Механизм вращения турбины.
  14. Двигатель вращения.
  15. Мачта.

Ветровые электростанции

Одним из перспективных направлений развития возобновляемой энергетики является ветроэнергетика. Использование энергии ветра не только помогает решить многие проблемы энергоснабжения удаленных объектов и загородных домов и получить независимость от местных энергоснабжающих организаций.

Поставив на своём участке хотя бы небольшой ветрогенератор вместо дизель- или бензоэлектростанции, вы внесете свой вклад в дело сохранения природы, сокращения выбросов вредных и парниковых газов и предотвращения изменения климата.

Даже если вы подключены к сети централизованного электроснабжения, использование энергии ветра для ваших нужд тоже будет полезно природе, потому что сети получают электроэнергию сжигая уголь, мазут или газ, или даже на атомных станциях.

Для небольшого загородного дома при наличии среднегодовой скорости ветра более 4 м/с достаточно ветроустановки (ВЭС) мощностью:

  • Около 500 Вт для покрытия базовых потребностей в электроэнергии — освещение, телевизор, связь, радио, другая маломощная нагузка;
  • От 1,5 до 5 кВт для электроснабжения почти полностью потребителей в типом загородном доме, включая стиральную машину, холодильник, компьютеры и т.п. В периоды сильного и продолжительного ветра излишки вырабатываемой электроэнергии могут использоваться для отопления помещений.

В настоящее время мы предлагаем следующие ветроэлектрические установки:

  • Маломощная ВЭС мощностью 200-600 Вт для дачных участков;
  • ВЭС мощностью 1000 — 10000 Вт для котеджей, частных домов;
  • ВЭС мощностью 10 кВт — 100 Вт для промышленного использования;
  • Ветросолнечная гибдридная установка.

Вы можете заказать ветроэлектрические установки для включения в состав системы электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии в нашей компании.

В состав Вашей системы также будет необходимо включить аккумуляторные батареи и, если Вы планируете подключать нагрузку переменного тока, инвертор ы). Также очень рекомендуется использовать в системах электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии энергоэффективную нагрузку.

Принцип работы автономных ветряков

Автономные ветрогенераторы состоят из генератора, хвостовика, мачты, контроллера, инвертора и аккумуляторной батареи. У классических ветровых установок – 3 лопасти, закреплённых на роторе. Вращаясь ротор генератора создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на контроллер, далее ток преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на аккумуляторную батарею. Ток проходя по аккумуляторам одновременно и подзаряжает их и использует АКБ как проводники электричества. Далее ток подаётся на инвертор, где приводиться в наши привычные показатели: переменный однофазный ток 220В, 50 Гц. Если потребление небольшое то сгенерированного электричества хватает для электроприборов и освещения, если тока с ветряка мало и не хватает — то недостаток покрывается за счёт аккумуляторов. Такой же принцип в автомобилях: когда мы едем, генератор в машине заряжает аккумуляторы и снабжает электричеством все приборы в машине, когда машина останавливается, то аккумулированный ток идёт из АКБ. Ничего сверхсложного в ветряках нет, в них используются все те изобретения которые мы постоянно используем каждый день, не подозревая об этом.

Ветрогенераторы современных конструкций позволяют использовать экономически эффективно энергию ветра. С помощью ветрогенераторов сегодня можно не только поставлять электроэнергию в «сеть» но и решать задачи электроснабжения локальных или островных объектов любой мощности.

Компания ALTAL GRUP осуществляет весь спектр работ по осуществлению ветроэнергетических проектов.

Сила ветра в баллах по шкале Бофорта и морское волнение

Баллы Словесное обозначение силы ветра Скорость ветра, м/с Скорость ветра км/ч Действие ветра
на суше на море (баллы, волнение, характеристика, высота и длина волны)
0 Штиль 0-0,2 Менее 1 Полное отсутствие ветра. Дым поднимается вертикально, листья деревьев неподвижны. 0. Волнение отсутствует
Зеркально гладкое море
1 Тихий 0,3-1,5 2-5 Дым отклоняется от вертикального направления, листья деревьев неподвижны 1. Слабое волнение.
На море лёгкая рябь, пены на гребнях нет. Высота волн 0,1 м, длина — 0,3м.
2 Легкий 1,6-3,3 6-11 Ветер чувствуется лицом, листья временами слабо шелестят, флюгер начинает двигаться, 2. Слабое волнение
Гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными. На море короткие волны высотой 0,3 м. и длиной — 1-2м.
3 Слабый 3,4-5,4 12-19 Листья и тонкие ветки деревьев с листвой непрерывно колеблются, колышутся лёгкие флаги. Дым как бы слизывается с верхушки трубы (при скорости более 4 м/сек). 3. Легкое волнение
Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки. Средняя высота волн 0,6-1 м, длина — 6м.
4 Умеренный 5,5-7,9 20-28 Ветер поднимает пыль, бумажки. Качаются тонкие ветви деревьев и без листвы. Дым перемешивается в воздухе, теряя форму. Это лучший ветер для работы ветродвигателя 4.Умеренное волнение
Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах. Высота волн 1-1,5 м, длина — 15 м
5 Свежий 8,0-10,7 29-38 Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чувствуется рукой. Вытягивает большие флаги. Свистит в ушах. 4.Неспокойное море
Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги). Высота волн 1,5-2 м, длина — 30 м
6 Сильный 10,8-13,8 39-49 Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телеграфные провода, зонтики используются с трудом 5. Крупное волнение
Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади. Образуется водяная пыль. Высота волн — 2-3 м, длина — 50 м
7 Крепкий 13,9-17,1 50-61 Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра. 6.Сильное волнение
Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру. Высота волн до 3-5 м, длина — 70 м
8 Очень
крепкий
17,2-20,7 62-74 Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно. 7. Очень сильное волнение
Умеренно высокие, длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра. Высота волн 5-7 м, длина — 100 м
9 Шторм 20,8-24,4 75-88 Гнутся большие деревья, ломает большие ветки. Ветер срывает черепицу с крыш 8.Очень сильное волнение
Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость. Высота волн — 7-8 м, длина — 150 м
10 Сильный
шторм
24,5-28,4 89-102 На суше бывает редко. Значительные разрушения строений, ветер валит деревья и вырывает их с корнем 8.Очень сильное волнение
Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая. Высота — 8-11 м, длина — 200 м
11 Жестокий
шторм
28,5-32,6 103-117 Наблюдается очень редко. Сопровождается большими разрушениями на значительных пространствах. 9. Исключительно высокие волны.
Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая. Высота — 11м, длина 250м
12 Ураган >32,6 Более 117 Опустошительные разрушения. Отдельные порывы ветра достигают скорости 50—60 м/сек. Ураган может случиться перед сильной грозой 9. Исключительное волнение
Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость. Высота волн >11м, длина — 300м.

Схемы работы ветрогенератора

Приводим всего лишь некоторые примеры схем работы ветрогенераторных систем с потребителем. В каждом случае составляется индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.

Автономное обеспечение объекта(с аккумуляторами).Объект питается только от ветроэнергетической установки

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью.

АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потери питания от электросети.

Ветряные электростанции | Устройство и принцип работы

17 Mar 2021


С каждым днем растет потребность в энергетических ресурсах, а запасы привычных нам носителей энергии сокращаются, то с каждым днем использование альтернативных источников энергии становится всё более актуальным.

Генерировать электричество из энергии ветра – возможно. Объем электрической мощности напрямую зависит от особенностей местности, в которой вы проживаете.
Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию.

Где же используются ветрогенераторы?

Обычно ветрогенераторы используются на открытых территориях, так как там потенциал ветра самый большой. Но с каждым годом современные установки совершенствуются и могут производить выработку электричества даже при небольшой силе ветра. По функциональности электростанции ветряные можно разделить на 3 типа, стационарные и передвижные, или мобильные. Стационарные установки высокой мощности требуют проведения целого комплекса подготовительных работ. Даже в безветренную погоду, они способны накапливать достаточное для использования количество электроэнергии.

Передвижные электростанции относительно нетребовательные, то есть они проще по конструкции, соответственно их легче устанавливать и просто эксплуатировать. Чаще всего они используются для питания электроприборов или в путешествиях.

Ветроэлектростанции различают по конструкции на крыльчатые и  роторные. Ветрогенераторы традиционной схемы, или крыльчатые ветрогенераторы, представляют лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения. Ветроагрегат вращается с максимальной скоростью, когда лопасти расположены перпендикулярно потоку воздуха. Коэффициент использования энергии ветра у крыльчатых ветрогенераторов намного выше, чем у других ветряков, поэтому они занимают 90% рынка.

Роторные ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, могут работать при любом направлении ветра, в отличие от крыльчатых, не изменяя своего положения. Когда ветровой поток усиливается, карусельные ветряные электростанции быстро наращивают силу тяги, после чего скорость вращения ветроколеса стабилизируется.

 По месту установки ветрогенераторы бывают:

 

  • Оффшорные. Строятся в море на расстоянии 10-15 км от берега, где постоянно дуют морские ветры;
  • Плавающие. Располагаются на расстоянии 10-15 км от берега, как и оффшорные, но на плавающей платформе;
  • Наземные. Данный вид наиболее распространенный, они устанавливаются на возвышенностях;
  • Прибрежные. Строятся в прибрежной зоне океанов и морей, где из-за неравномерного нагревания суши и воды постоянно дуют ветры.

    По сферам применения электростанции ветряные бывают промышленные и бытовые.

Из чего состоит ВЭС?

Сам по себе ветрогенератор, независимо от мощности и других различных технических характеристик, никогда не сможет обеспечить бесперебойное питание подключенных к нему электроприборов. Скорость ветра – неравномерна. Объем мощности, вырабатываемой ветрогенератором в течение суток, может значительно меняться.

Классическая схема ветрогенераторов, которая сможет обеспечивать питание потребителей даже в тихую и безветренную погоду, должна иметь компоненты, такие как:

  • ветрогенератор – установка, которая преобразовывает энергию ветра в электричество;
  • аккумуляторная батарея – позволяет накапливать электроэнергию во время работы ветряка и отдавать ее потребителям, когда ВГ перестает вырабатывать электричество;
  • инвертор – устройство, которое служит для преобразования постоянного тока напряжением 12В в бытовой ток – 220В, обладающий заданной частотой;
  • контроллер – устройство, которое преобразует переменный ток, в ток постоянный.

На сегодняшний день в Европе растет количество вложений в строительство больших ветроэлектростанций. Массовое строительство снижает себестоимость одного киловатта и приближает ее к цене электроэнергии, полученной из традиционных источников. Строение ветроэлектростанций  непрерывно развивается, аэродинамические и электрические показатели становятся намного лучше, чем были, снижаются потери. По оценкам многих экономистов, ветряные электростанции для дома, становятся самыми эффективными в плане окупаемости проектами в области энергетики. В дальнейшем они обещают независимость от негативных тенденций на этом рынке.
 

Какую пользу ветер может принести Литве: чем он сильнее, тем лучше

По словам Улозы, ветер «несет» в себе много кинетической энергии, которая заставляет вертеться лопасти – так энергия становится механической.

«Вращающиеся лопасти крутят генератор, который производит электроэнергию. Но лишь часть кинетической энергии ветра становится энергией, которая вращает лопасти, вторая часть остается неиспользованной. Теоретический предел использования этой энергии — 59,3% (закон Беца), а в реальных условиях современные ветряные электростанции используют 30–45% энергии ветра.

Лопасти ветряных турбин особенные, и их вращает та же сила, которая воздействует на крылья самолетов. Лопасти вращаются вместе с местом их крепления. У всех современных турбин есть три лопасти, поскольку такое их расположение самое эффективное и экономичное», – сказал Улоза.

По словам специалиста, турбина начинает работать при скорости ветра 3,5 м/с и достигает своей полной мощности, когда ветер бывает больше 10 м/с. «Если сложить количество рабочих часов ветряной электростанции в год, то выяснится, что она использует всего 30–40% своей мощности», – заметил Улоза.

Типы ветроустановок

Ветроустановки делят на два типа: с горизонтальной осью вращения и с вертикальной осью вращения.

«С горизонтальной осью вращения – наиболее распространенный тип ветроустановок, в которых ведущий вал ротора расположен горизонтально относительно земли. Этот тип отличается наибольшей эффективностью. Такие ветроустановки подходят для больших ветряных электростанций, которые строят на открытых и хорошо продуваемых ветром местах, однако в условиях города они малоэффективны, поскольку скорость ветра там непостоянная, а направление часто меняется. В таких условиях ставят ветроустановки с вертикальной осью вращения», – сказал специалист.

Ветроустановки с вертикальной осью вращения бывают двух основных типов: «лопастные» ортогональные — ротор Дарье и карусельные «ротор Савониуса».

Ротор Дарье представляет собой конструкцию, состоящую из одного, двух и более аэродинамических крыльев, закрепленных на радиальных балках. На этих ветроустановках используется принцип подъемной силы профиля лопастей, как и у обычной установки, только при вертикальных лопастях. Ротор Савониуса – это разновидность вертикальных ветровых турбин. Состоит он из мачты и двух или нескольких лопастей в форме полых полуцилиндров смещенных относительно друг друга. Главный недостаток этого типа ветроустановок – сила сопротивления, поэтому и эффективность этого типа невелика. Принцип действия всех ветроустановок с вертикальной осью вращения одинаковый – ось вращения крутит генератор, который производит электроэнергию», – сказал Улоза.

Ветряные электростанции различают и по мощности: от маломощных, всего в несколько десятков Вт, для зарядки аккумуляторов до большого, огромного оборудования в 6–7 МВт.

Как выбирают место для ветряных электростанций?

По словам Улозы, выбор места обусловлен несколькими факторами, но есть самые главные. Мы их и перечислим.

«Хорошие условия для ветра, поскольку от этого зависит, какое количество энергии произведет электростанция, расстояние до ближайшей линии электропередачи, это определяет расходы на подключение электростанции, количество участков рядом с ветроустановкой и их владельцев, а также расстояние до охраняемой территории», – сказал Улоза.

От чего зависит количество произведенной электроэнергии?

По словам Улозы, количество произведенной электроэнергии зависит и от силы ветра, и от номинальной мощности установки, и от размера ротора.

«Скорость ветра зависит от географического положения местности (а также наличия лесов, холмов, построек и других препятствий) и общей высоты над землей. Ветер постоянно не дует, поэтому ветроустановки не вращаются постоянно, их режим работы зависит от скорости ветра. Как я говорил, большая часть ветроустановок начинает производить электроэнергию при скорости ветра 3,5–4 м/с, а наибольшая продуктивность достигается при ветре 10–12 м/с. Когда скорость ветра достигает 25–30 м/с, электростанция останавливается из соображений безопасности», – сказал Илоза.

Благоприятны ли в Литве условия для ветряных электростанций?

Заведующий отдела исследований Литовской гидрометеорологической службы Донатас Валюкас сказал, что в любой стране самый большой потенциал для развития ветряных электростанций — это взморье, не исключение и Литва.

«Литва — страна, которая отличается средней силой ветра, плюс надо учитывать разницу по районам. На взморье ветер сильнее, на юго-востоке – слабее. Средняя скорость ветра в Литве — 3,3 м/с, а на взморье больше 4,5 м/с. Но стоит упомянуть, что скорость ветра измеряют на высоте 10 м, а высота ветроустановок измеряется сотней или двумя сотнями метров, поэтому естественно, что на такой высоте его сила выше», – сказал метеоролог.

По его словам, иногда кажется, что самый сильный ветер бывает в теплое время года, но на самом деле, самый сильный ветер бывает в конце осени или зимой.

«Так кажется потому, что летом бывает временное усиление порывистого ветра, но самым сильным ветер бывает осенью и зимой. Если солнечные электростанции работают летом, то ветряные — в холодное время года», – сказал Валюкас.

Если из-за глобального потепления увеличивается вероятность ливней, то ветер, по словам синоптика, остается одним из самых стабильных явлений.

«Ветер — довольно стабильный элемент и особых перемен тут увидеть нельзя. Если сравнивать десятилетия, можно заметить, что сейчас ветер стал немного слабее, но все же это неявная тенденция», – сказал специалист, заметив, что литовский климат подходит для развития ветряных электростанций.

По словам Улозы, долгое время предполагали, что ветроустановки стоит оборудовать лишь на западе страны, но в последнее время по мере развития установок и роста их эффективности, привлекательными стали и другие территории.

«Скорость ветра на большой высоте увеличивается, поэтому, чем выше ветроустановка, тем больше электричества она произведет. Например, если на высоте 10 м ветер дует со скоростью 5 м/с, то на высоте 100 м — больше 7 м/с. Кажется, разница небольшая, но скорость ветра и энергию связывает кубическая зависимость, поэтому если ветер усилится в 2 раза, количество производимой энергии увеличится в 8 раз. Сейчас проектируют и строят ветроустановки высотой 250 м», – сказал глава E energija.

***

До сих пор именно ветряная энергетика составляла самую большую часть всей возобновляющейся энергетики в Литве (остальную часть производят ГЭС, солнечные электростанции, биогазовые установки и когенерационные установки на твердом топливе). В Литовской стратегии энергетической независимости прописаны амбициозные задачи – до 2030 г. сделать так, чтобы возобновляемые источники производили 45% всей потребляемой электроэнергии, а до 2050 г. – 100%, т.е., чтобы они производили всю потребляемую в стране электроэнергию. Без развития ветроэнергетики достичь этого невозможно. В ближайшие 10 лет планируется развитие ветроэнергетики как на суше, так и в Балтийском море.

Ветровые электростанции — ВЭС Ветряные электростанции — принцип

Ветровые электростанции — ВЭС

Ветряные электростанции — принцип работы Ветряные электростанции производят электричество за счет энергии перемещающихся воздушных масс — ветра. Для ветряных электростанций с горизонтальной осью вращения минимальная скорость ветра составляет: 4-5 м/сек — при мощности >= 200 кВт 2-3 м/сек — если мощность

Ветряные электростанции — основные проблемы Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. Невозможно иметь от одной ветроэлектростанции стабильное поступление определенных объемов электроэнергии. Ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии, для более равномерной и стабильной работы системы. По этой же причине возникает необходимость объединения ветряных электростанций в энергосистемы и комплексы с иными способами получения электроэнергии. Это, прежде всего газовые генераторы, микротурбины, солнечные электростанции — батареи на фотоэлементах.

Преимущества -Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду вредными выбросами. -Ветровая энергия, при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками. -Источник энергии ветра — природа — неисчерпаема.

Недостатки -Ветер от природы нестабилен, с усилениями и ослаблениями. Это затрудняет использование ветровой энергии. Поиск технических решений, которые позволили бы компенсировать этот недостаток — главная задача при создании ветряных электростанций. -Ветряные электростанции создают вредные шумы в различных звуковых спектрах. Обычно ветряные установки строятся на таком расстоянии от жилых зданий, чтобы шум не превышал 35-45 децибел. -Ветряные электростанции создают помехи телевидению и различным системам связи. Применение ветряных установок — в Европе их более 26 000, позволяет считать, что это явление не имеет определяющего значения в развитии электроэнергетики. -Ветряные электростанции причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования.

Ветряные электростанции — производители — мировые лидеры VESTAS NORDEX PANASONIC VERGNET ECOTECNIA SUPERWIND

Монтаж и техническое обслуживание ветрогенераторной установки

1. Монтаж и техническое обслуживание ветрогенераторной установки

Разработал: Журавлёв Д.Ф.
Группа ЭЛ31-09н

2. Ветряные электростанции

Ветровая электростанция — несколько ВЭУ,
собранных в одном или нескольких местах и
объединённых в единую сеть. Крупные
ветровые электростанции могут состоять из
100 и более ветрогенераторов. Иногда
ветровые электростанции называют
«ветряными фермами»

3. Типы ветряных электростанций

Наземная
Наземная ветряная электростанция
возле Айнажи, Латвия.
Наземная ветряная электростанция в
Испании. Построена по вершинам
холмов.
Самый распространённый в настоящее
время тип ветряных электростанций.
Ветрогенераторы устанавливаются на
холмах или возвышенностях.
Промышленный ветрогенератор строится
на подготовленной площадке за 7—10
дней. Для строительства необходима
дорога до строительной площадки,
тяжёлая подъёмная техника с выносом
стрелы более 50 метров.Электростанция
соединяется кабелем с передающей
электрической сетью.
Крупнейшей на данный момент ветряной
электростанцией является
электростанция Альта, расположенная в
штате Калифорния, США.
Конструкция силовой части
ветрогенератора тип ВЭУ-08 .
Состав ветроустановки ВЭУ-08
Состоит : 1 – Ветротурбина,2 –
Генератор,3 – Центральная рама,4 –
Кожух,5 – Хвостовая балка,6 – Киль,7
– Кок ветротурбины, 8 –
Выпрямитель,9 – Трос флюгирования
ветротурбины,10- Опорно-поворотное
устройство.
Ветроустановка ВЭУ08 предназначена для обеспечения
электроэнергией небольших объектов.
Применяется как в местах, где
отсутствует сетевая энергия
(туристические лагеря, фермерские
хозяйства, дачные участки, питание
автономных комплексов), так и в
качестве резервного источника
электроэнергии для частных домов,
коттеджей.
Схема работы
ветрогенератора ВЭУ-08
Схема преобразования электроэнергии
ветрогенератора ВЭУ-08
• 1-Ветрогенератор ,2 -Контроллер
заряда ,3-Аккумулятор, 4Инвертор, 5- Распределительная
система, 6 –Сеть, 7- потребители
• Ветер раскручивает ротор.
Выработанное электричество
подаётся через контроллер на
аккумуляторы. Инвертор
преобразует напряжение на
контактах аккумулятора в
пригодное для использования.
• Ветрогенератор ВЭУ-08(ветряк) вырабатывает «грубую»
электроэнергию с
нестабильными параметрами,
зависящими от скорости ветра
Основные
характеристики ВЭУ-08
Прицип работы ВЭУ-08
• Номинальная мощность 800 Вт
• Диаметр ветротурбины 3.1 м
• Стартовая скорость ветра 2.5
м/с
• Расчетная скорость ветра 8 м/с
• Макс. эксплуатационная
скорость ветра 50 м/с
• Номинальная частота вращения
310 об/мин
• Метод остановки флюгирование
• Регулирование оборотов
изменение шага

7. Принцип работы

Принцип работы ветреных электростанций основан на том,
что ветер вращает лопасти конструкции, редуктор которой
приводит в действие электрогенератор.
Получаемая электроэнергия
транспортируется по кабелю через силовой шкаф,
расположенный в основании
ветряной энергетической
установки. Мачты ветряных
энергетических
установок имеют значительную
высоту, что позволяет в полной
мере использовать силу ветра.
При проектировании ветряной
электростанции в
местности, где её планируется
разместить, предварительно
проводят исследования силы и
направления ветра при помощи
анемометров. Данные, полученные
в результате исследований, позволяют инвесторам
достаточно точно определить сроки окупаемости ветряной
электростанции.

8. Монтаж ветрогенератора ВЭУ — 08

• Установка мачты.
1. Соединить последнюю растяжку с длинной троса как минимум 16
метров. Привяжите один конец к лебедке или трактору.
2. Прикрепите трос через один конец рычага. Рычаг работает как
вспомогательное плечо. Чтобы гарантировать безопасность, весь рабочий
персонал должен быть вдалеке от места установки (по крайней мере на
расстоянии не менее 10 метров).
3. Запустите лебедку или трактор медленно, и мачта будет подниматься по
оси перемещения троса. Останавливайтесь при каждом повышении
мачты на 15 ° и проверяйте натяжение тросов по обеим сторонам. Любое
перенапряжение или слабина должны регулироваться, медленно
поднимая мачту и регулируя длину тросов.
4. При определенной высоте подъема мачты, рычаг упадет на землю – на
этом его работа закончена.
5. Продолжайте тянуть трос, пока мачта не встанет вертикально.
Отделите рабочий трос и установите его на якорь.
6. Осмотрите и отрегулируйте натяжение каждой растяжки.
Перенапряжение растяжек может деформировать мачту, в то время
как
ненатянутый
трос
может
сделать
мачту
нестабильной,качающейся. Идеальной силой натяжения считается
ни слишком
слабой, ни слишком сильной и может быть
отрегулирована с помощью болта.
Рисунок 1 – Технология
подъёма мачты
ветрогенератора
— После того, как вал поворотного устройства окажется на вышке, плотно затяните винты,
фиксирующие поворотное устройство. После этого генератор должен свободно, без ограничений
вращаться в горизонтальной плоскости.
— Проверьте надежность закрепления генератора. Помните, что конструкции придется
выдерживать воздействие сильных ветров.
— Снимите гайку и шайбу с оси ротора и осторожно присоедините к оси ротора втулку и лопасти.
— Протяните все провода, идущие от турбины, к аккумулятору (не подсоединяйте провода к
аккумулятору). Обожмите и пропаяйте места соединений, используйте соединители надлежащего
размера.
— Подсоедините ваш «плюсовой» провод к предохранителю.
• Прежде, чем действовать дальше, удостоверьтесь, что система
надлежащим образом заземлена.
Правильное заземление турбины имеет очень большое значение для защиты электронных
устройств при долгосрочной эксплуатации. Следует выполнять методики заземления, а также все
местные электротехнические правила и нормы.
— Очень важно заземлить вашу батарею аккумуляторов, а также заземлить вашу мачту для защиты от
грозовых разрядов и от статического электричества. Надлежащее заземление повышает также
уровень безопасности вашей турбинной системы.
— Минусовой» провод вашей системы также нужно соединить с «землей». Обычно это требование
выполняется путем подключения провода, идущего от «минусового» зажима аккумулятора к
ближайшему заземляющему стержню.
Техническое обслуживание ветрогенераторной
установки ВЭУ — 08
Раз в месяц:
1. Внешний осмотр, проверка креплений, ограждений и конструкций оборудования;
2. Проверка электропитания по фазам (проверка дисбаланса по напряжению, проверка
дисбаланса по току) генератора;
3. Контроль и запись – скорости ветра; напряжения и силы тока генератора, уровня заряда
батарей;
4. Тестирование контролера управления генератором;
5. Проверка работы аварийного тормоза;
6. Регулировка натяжения тросов растяжек;
Раз в квартал:
7. Проверка состояний силовых и управляющих цепей Оборудования, по необходимости
производить подтяжку резьбовых соединений, клемм батарей;
8. Проверка плотности электролита батарей;
9. Контроль, при необходимости настройка, порога срабатывания гасящего резистора;
Раз в полгода:

Раз в полгода :
10. Проверка лопастей генератора на дисбаланс, при необходимости балансировка;
11. Проверка состояния подшипников генератора, свободного хода крыльчатки;
12. Контроль, при необходимости дозаправка маслом редуктора генератора;
13. Подтягивание резьбовых соединений проводов генератора, при необходимости
замена предохранителей, наконечников, зачистка контактов;
Раз в год:
14. Пополнение дистиллированной водой электролита батарей;
15. Контроль износа токосъемных подшипников, зачистка щеточного узла генератора;
16. Проверка состояния лопастей генератора, при необходимости ремонт и покраска;
17. Введение в состав масла редуктора антифрикционных присадок.
Раз в два года:
18. Замена масла редуктора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, ветрогенераторы — это генераторы электрической энергии,
предназначенные для превращения энергии ветра в
электрическую. Сегодня ветрогенераторы — высокотехнологичное
изделие мощностью от 5 КВт до 4 500 КВт единичной мощности.
Ветрогенераторы современных конструкций позволяют
использовать экономически эффективно энергию даже самых
слабых ветров — от 4 метров в секунду. С помощью
ветрогенераторов сегодня можно не только поставлять
электроэнергию в «сеть» но и решать задачи электроснабжения
локальных или островных объектов любой мощности.
Ветрогенераторы применяются в самых различных местах. Это
открытые территории с хорошим ветропотенциалом, поля, острова,
мелководье, горы. Как следствие энергетической политики в
России- места, где подключение к существующим сетям дороже
ветроэнергетического проекта или доставка дизельного топлива
обходится дорого.
Приемущество ветрогенератора в том что энергия ветра
практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более
экологична.

В результате проведённой работы я освоил технологию монтажных работ ветрогенераторных
установок , систему технического обслуживания электроветрогенераторов .
Сегодня из-за сложной экономической ситуации не эффективно вкладывать много денег в
электроэнергию, с которой человек сталкивается или использует в повседневной жизни и затрачивает
также
много
денег
на
оплату
счетов
поставщиков
электроэнергии.
Технологии
ветровых
электрогенераторов и других альтернативных источников могли быть шансом удешевить и сделать более
доступной энергию ветра, солнца, воды и упростить жизнь людей в разных частях света.
Согласно практическому опыту при успешном
можно ожидать:
применении получения энергии из силы ветра
Уменьшение затрат на оплату электроэнергии
Увеличение производительности предприятий
Нулевые выбросы загрезняющих веществ в природу
Использования полного потенциала в местности где нет других источников энергии
Быстрота монтажа электроустановки
Возможность использования на любой местности с разными климатическими условиями
Возможность использования не только в промышленной сфере но и в жилой
• Также
можно
альтернативные
почти
сделать
вывод
,что
источники
энергии
несут
неисчерпаемые
источники
электричества и открытие более экологически
чистого мира для всего человечества. И
надеясь на то ,что человек будет развивать все
эти дивные изобретения он поймёт что запасы
нефти и газа не бесконечны и что когда-нибудь
они закончатся.

Какими преимуществами обладают ветряные электростанции, критерии выбора модели

Энергия движения воздуха человечеству известна с давних времен. Приладив однажды на свое неказистое плавучее средство парус люди через столетия смогли с его помощью познать планету Земля, побывав практически во всех ее сокровенных уголках. Мельницы, движимые ветром, по сегодняшний день во многих продолжают исправно служить человеку.

Но в наши дни естественные потоки воздуха в основном используются для получения электроэнергии. Это просто и удобно. В настоящее время действующие ветряные электростанции можно встретить во многих странах, в последние десятилетия они стали популярными и в России. В основном их применение оправдано там, где отсутствует постоянное электроснабжение.

Виды ветрогенераторов

Различные виды лопастей

Устройства отличаются между собой числом лопастей, направлением их вращения, по способам управления ими и материалом, из которого сделаны ветряки.

Ветровые электростанции могут быть:

  1. Двухлопастные;
  2. Трехлопастные;
  3. Многолопастные.

Большое количество пластин в ветряке не всегда гарантирует его хорошую работу. Такие ветряные многолопастные электростанции улавливают даже малейшее дуновение ветра, но, начав вращение и достигнув определенного числа оборотов, они теряют эффективность из-за большого сопротивления воздушному потоку. Такие устройства есть смысл использовать при выполнении ими, кроме основной функции, еще каких-либо работ, например, приведение в действие водяного насоса. Ветрогенераторы с небольшим количеством рабочих элементов имеют КПД намного выше.

Разделяются по осям вращения

Ветряные электростанции могут быть с парусными или жесткими лопастями. Первые проще в изготовлении и намного дешевле. Вторые изготавливаются из металла либо стеклопластика и стоимость их, естественно, будет существенно выше. Ветровые парусные электростанции быстрее изнашиваются и требуют постоянного внимания и регулярного обслуживания.

Их лопасти могут износиться через год-полтора и потребуется их полная замена. Такие ветряные парусные электростанции нецелесообразно устанавливать в районах где наравне с сильным ветром в воздухе имеется много пыли и других механических частиц.

Горизонтальная ось вращения

Управление шагом лопастей также бывает разным. На сегодняшний день созданы с шагом:

  • Изменяемым;
  • Фиксированным.

Первый вариант дает возможность существенно увеличить спектр рабочих скоростей. Но при этом намного усложняется конструкция лопасти, и происходит утяжеление всей конструкции. Что, естественно, делает ветряные подобные электростанции дорогими как при покупке, так и в период эксплуатации.

Фиксированный шаг лопастей преобладает рядом преимуществ, но и в эксплуатации такого ветряка есть некоторые нюансы.

Например, ветровые такие электростанции в своей конструкции должны иметь предохранительное устройство, переводящее лопасти при шторме или урагане в положение флюгера. В противном случае может произойти обрушение всей мачты.

По тому, какое направление имеет ось вращения, ветряные лопастные электростанции подразделяются на две группы:

  • Вертикальные;
  • Горизонтальные.

У первого типа турбина находится перпендикулярно по отношению к основе. Ветряные горизонтальные электростанции расположены горизонтально к опоре.

С вертикальной осью вращения

Вертикальные генераторы в свою очередь делятся на такие виды:

  1. Стандартный ветряк;
  2. Роторный;
  3. С геликоидным ротором;
  4. Ортогональный.

Ветряные стандартные электростанции характеризуются вертикальной осью вращения и парой цилиндров. Они всегда в движении, но при этом использование энергии ветра довольно низкое.

Наличие в ветряке ротора значительно уменьшает нагрузку на его подшипник. Это намного продлевает срок эксплуатации устройства. Ветровые роторные электростанции характеризуются сложным монтажом, что делает и без того высокую стоимость еще большей.

Устройство с геликоидным ротором отличается закрученными лопастями, способствующими равномерному вращению.

Устройство с геликоидным ротором

Ветряные ортогональные электростанции не нуждаются в сильном ветре, их работа возможна даже при небольшой скорости воздушного потока. Главными достоинствами таких аппаратов являются:

  • Бесшумность;
  • Безопасность;
  • Отличные технические характеристики.

К недостаткам данных аппаратов можно отнести большие лопасти и слишком сложные монтажные работы.

Ветровые горизонтальные электростанции имеют самый высокий КПД. Их работа возможна только при скорости движения потока воздуха не меньше двух метров в секунду.

Как они работают

Главная функция любого ветряка — это преобразование механической силы ветра в постоянную, используемую в последующем для обеспечения электричеством загородного дома, а если мощность большая, то и нескольких зданий.

Схема Ветряка

Ветровые электростанции для дома состоят из основных компонентов и дополнительных. Главными составляющими являются:

  • Мачты;
  • Лопасти;
  • Генераторы.

Опорой всего устройства является мачта, которая удерживает его на определенном уровне. В прямой зависимости от ее высоты находится скорость работы механизма.

Лопасти улавливают воздушные потоки и заставляют работать генератор, который преобразует энергию ветра в электричество.

Ветрогенераторы дополнительно оснащаются приборами, обеспечивающими независимость от других источников поступления электроэнергии.

Схема работы

К таким компонентам относятся:

  1. Аккумуляторные батареи;
  2. Контроллеры;
  3. Анемоскоп;
  4. Инверторы.

Ветер вращает лопасти, чем заставляет работать механизм установки. При этом вырабатывается переменный ток, который поступает в контроллер, где он превращается в постоянный. В инверторе ток преобразовывается в однофазный переменный. Имеющиеся остатки электроэнергии накапливаются в аккумуляторе. Они будут использованы при полном штиле, когда ветровые электростанции не могут в прежнем объеме вырабатывать ток.

Преимущества и особенности ветрогенераторов

Их установка дает возможность обеспечить дом или предприятие надежным электроснабжением. Особенно это актуально в отдаленных районах, на кораблях и яхтах, в тех местах, где традиционное снабжение энергией невозможно.

Смотрим видео, о плюсах и минусах ветровой энергетики:

Ветровые электростанции для загородного дома позволяют значительно снизить финансовые затраты. Ведь потратившись один раз в дальнейшем не придется оплачивать ежемесячные счета за электричество, которые в последнее время имеют тенденцию к росту его стоимости. Тем более, что сегодня ветряная электростанция может быть собрана своими руками, что будет гораздо дешевле, чем приобретение промышленного аналога.

Характерно то, что самая активная фаза работы ветряка приходится на осенне-зимний сезон. В это время повсеместно наблюдаются сильные ветры. И одновременно с этим много электроэнергии тратится на отопление помещений.

Ветровые домашние электростанции функционируют одновременно с другими источниками поступления электричества, например, солнечными батареями.

Устройства работают практически бесшумно. Они могут вырабатывать ток в любой момент, лишь бы дул ветер, а когда его нет можно воспользоваться накоплениями из аккумуляторной батареи.

Ветряные стандартные электростанции можно устанавливать в любом уголке нашей страны, они способны работать в любых погодных условиях. Формы рельефа местности и наличие высоких деревьев также не являются помехой для их функционирования.

Обзор популярных моделей различных типов

Продукция компании Windtronics

Возьмем для рассмотрения по одному образцу популярных установок каждой группы. Очень большой интерес у потребителей вызывают ветровые горизонтальные электростанции. Среди них особым спросом пользуется безредукторный генератор «Windtronics».

Он отличается особой конструкцией турбины, на каждом конце всех лопастей имеются мощные магниты, а вдоль обода установлены статорные катушки. Это позволяет существенно снизить аэродинамическое сопротивление.

Эта конструктивная особенность превратила ротор еще и в генератор электроэнергии. Имеющиеся на лопастях специальные закрылки способствуют началу работе ветряка при ветре силой всего в 0,2 м/сек. Для генераторов подобного типа это можно считать рекордом. Ветряные американские электростанции «Windtronics» весят около 119 кг, диаметр равняется 1,8 метра. Шумность в пределах 35 дБ. Стоимость устройства — 5750 долларов, что является его основным недостатком.

Среди вертикальных установок лидером являются ветряные электростанции для дома «Eddy», выпускаемые компанией «Urban Green Energy». Мало того, что они компактны практически бесшумны, так еще и могут быть установлены даже в городе. Вес устройства 95 кг, монтаж занимает около часа. Эксплуатационный срок ветрогенераторов «Eddy» для дома имеют до 20 лет. Допустимые нагрузки до силы ветра в 193 км/час. В год генератор может вырабатывать, в зависимости от модели, до 4000 кВт/ч.

Смотрим видео о продукции Urban Green Energy:

Оригинальную форму турбины имеют ветрогенераторы «Power Flowers», что в переводе означает «цветочное дерево». Их производит компания UGE. Существует несколько моделей подобных генераторов, отличающихся некоторыми конструкционными особенностями. Но всех их объединяет один фактор: высокая цена. За ветряные электростанции «Power Flowers» для дома придется заплатить около 2 тысяч долларов, и это без монтажных работ, которые могут повысить стоимость еще на 500 $.

Напрашивающиеся выводы

Специалисты утверждают, что электроэнергия, выработанная экологически чистыми источниками, обходится в несколько раз дороже обычной. Если используются ветровые маломощные электростанции, то цена полученной от них энергии может раз в 10 превышать традиционную. Это объясняется тем, что ветряная электростанция, которую сегодня купить и так могут позволить далеко не все, требует еще и больших затрат на установку, наладку и обслуживание.

Если возможности все-таки разрешают установить ветряк, то сначала рекомендуется узнать погодные особенности своей местности за несколько предыдущих лет. Подобная информация позволит выяснить, есть ли смысл использовать ветровые электростанции.

Принцип работы ветряной электростанции

Привет друзья, в этой статье я обсуждаю принцип работы ветряной электростанции .

Энергия ветра является косвенной формой солнечной энергии, поскольку ветер создается в основном за счет неравномерного нагрева земной коры солнцем. Кинетическая энергия ветра может быть использована для производства с помощью ветряной турбины.


Когда набегающий поток ветра взаимодействует с ротором турбины, он передает часть кинетической энергии ротору, из-за чего его скорость уменьшается.Эта разница в кинетической энергии преобразуется в механическую энергию. Это основной принцип работы ветряной электростанции .

Полная энергия ветра равна поступающей кинетической энергии ветрового потока. Его можно выразить как:

Общая ветровая энергия, P т = (ρAC i 3 ) / 2

Где ρ = плотность воздуха (кг / м 3 )
A = рабочая площадь ротора = πr 2 (r = радиус лопастей в метрах)
C i = скорость набегающего ветра (в м / с).

Плотность воздуха (ρ) несколько сложна, поскольку она зависит от определения «идеального» воздуха, температуры, высоты и содержания водяного пара. Это приблизительно 1,2 кг / м 2 3 на уровне моря и комнатной температуре, значение, которое является достаточно точным для наших целей.

Из приведенного выше уравнения ясно, что общая мощность ветрового потока пропорциональна кубу скорости набегающего ветра, плотности воздуха и рабочей площади ротора. Следовательно, любое небольшое увеличение скорости ветра может привести к значительному увеличению развитой ветровой энергии.

Ветрогенератор с горизонтальной осью


Генераторы ветряных турбин с горизонтальной осью успешно используются во всем мире. Основные компоненты винтового ветрогенератора показаны на рисунке.

  • Обычно он имеет два из трех лезвий, сделанных из пластика, армированного стекловолокном высокой плотности. Диаметр ротора от 2 до 25 м. Современные роторы могут быть до 100 м в диаметре. Лопасти ротора собраны на ступице.
  • Ступица, тормоза, коробка передач, генератор с электрическим управлением размещены в коробке под названием гондола .
  • Электромагнитные тормоза предназначены для автоматического торможения, если скорость ветра превышает расчетную.
  • Вся система установлена ​​на верхней части башни. Он предназначен для выдерживания ветровых нагрузок во время штормов.
  • Также предусмотрен механизм управления рысканием для регулировки гондолы вокруг вертикальной оси, чтобы она была обращена ветром. Сервомеханизм, управляемый датчиком направления ветра, управляет гондолой таким образом, чтобы лопасти турбины всегда были ориентированы в направлении, перпендикулярном ветру, чтобы иметь максимальную площадь ветрового потока.
  • Шаг лопасти (от 0 o до 30 o ) регулируется автоматически, чтобы обеспечить флюгирование. Таким образом, мощность и скорость вала ветряной турбины регулируются в соответствии со скоростью генератора и его электрической мощностью. Механизм управления высотой звука регулирует высоту звука для достижения оптимальной производительности.
  • Энергия ветра преобразуется в механическую энергию с помощью аэротурбины. Эта механическая мощность передается через шестерни на генератор, чтобы увеличить его скорость.Поскольку частота вращения ротора низкая, необходима зубчатая передача, чтобы соответствовать синхронной скорости генератора.
  • Из-за колебаний скорости ветра невозможно получить питание фиксированной частоты от ветряных мельниц. Чтобы решить эту проблему, выходной сигнал трехфазного генератора выпрямляется и преобразуется в переменный ток с помощью инвертора с ШИМ, работающего на частоте 50 или 60 Гц.

Выбор площадки для ветряной электростанции


Поскольку мы знаем, что общая ветровая энергия от свободного потока ветра увеличивается как куб скорости ветра, поэтому место ветряной электростанции следует выбирать очень тщательно. Энергия ветра может использоваться там, где скорость ветра достаточно высока в диапазоне от 8 до 40 км / ч.

Такие скорости ветра доступны вдоль морского побережья на больших высотах и ​​в холмистой местности. Некоторые из важных критериев выбора места для установки системы преобразования энергии ветра (WECS) следующие:

  • WECS следует располагать там, где доступны высокие средние скорости ветра в диапазоне от 6 м / с до 30 м / с в течение года.
  • WECS должен располагаться вдали от городов и лесов, поскольку здания и леса обладают устойчивостью к ветру.
  • Скорость ветра необходимо измерять на нескольких высотах, поскольку скорость ветра увеличивается с высотой.
  • Конструкция башни должна быть адекватной, чтобы выдерживать максимальные скорости ветра, наблюдаемые в последние несколько лет в районе установки.

Преимущества и недостатки ветряной электростанции


Преимущества

  • Это бесплатный и неисчерпаемый источник энергии.
  • Это чистый и экологически чистый источник энергии.
  • Имеет низкие эксплуатационные расходы.
  • Он имеет низкую стоимость производства электроэнергии (около 2,25 рупий / кВтч).

Недостатки

  • В настоящее время капитальные затраты на ветроэлектростанции высоки. Это около рупий. 3,5 крор / МВт.
  • Энергия ветра очень изменчива по своей природе. Из-за этих колебаний очень сложно спроектировать ветроэнергетическую систему. Эта проблема также требует предоставления подходящего запоминающего устройства для обеспечения непрерывного энергоснабжения.
  • Сильные колебания скорости ветра во время шторма могут привести к повреждению ветряных мельниц.
  • КПД системы находится в диапазоне от 35 до 44%.
  • Ветряная мельница вызывает звуковое загрязнение. Большой звук слышен в нескольких километрах.


Спасибо, что прочитали о принципе работы ветряной электростанции .

Электростанции | Все сообщения

© https://yourelectricalguide.com/ Принцип работы ветряной электростанции.

Что такое оффшорная ветроэнергетика — wcorplf.intg.corp.iberdrola.com

К западу от Даддон-Сэндс была первой ветряной электростанцией такого типа, запущенной компанией в 2014 году. Расположенная в Ирландском море, у британского побережья, она имеет 108 ветряных турбин, которые вырабатывают в общей сложности 388,8 МВт мощности, 3,6 МВт. каждый. Длина окружности лопаток каждой турбины (также называемой ротором) достигает 120 метров.

С тех пор в энергетике ветряных турбин произошел прорыв. В морской ветряной электростанции Wikinger, , расположенной в Балтийском море у побережья Германии и работающей с конца 2017 года, каждая из 70 турбин обеспечивает мощность 5 МВт и имеет диаметр 135 метров.В результате общая установленная мощность составляет 350 МВт, что всего на 30 меньше, чем к западу от Даддон-Сэндс, но с меньшим количеством ветряных турбин на 38.

Еще более значительными являются усовершенствования, внесенные в East Anglia ONE, — крупномасштабный морской ветроэнергетический проект, действующий с 2020 года. Имея 102 турбины, каждая с единичной мощностью 7 МВт и диаметром ротора 154 метра, Восток Anglia ONE — крупнейших оффшорных ветряных электростанций в мире, мощность которых составляет 714 МВт. Это означает, что с шестью турбинами меньше, чем к западу от Даддон-Сэндс, East Anglia ONE обеспечивает почти вдвое большую мощность.

На ветряной электростанции Saint-Brieuc, первом крупном морском ветроэнергетическом проекте группы в Бретани, будут установлены турбин мощностью 8 МВт, каждая с диаметром ротора 167 метров. В результате общая установленная мощность составит 496 МВт с 62 турбинами.

Тем не менее, мы найдем наибольшую мощность у Vineyard Wind 1 и Baltic Eagle. Vineyard Wind 1, , первая морская ветряная электростанция, разработанная компанией в США, будет иметь установленную мощность 800 МВт, обеспечиваемую ветряными турбинами мощностью 13 МВт и 220-метровыми роторами. Baltic Eagle, , тем временем, будет построен рядом с Wikinger, в Германии, и будет иметь мощность 476 МВт, вырабатываемую 52 турбинами с роторами 174 метра и мощностью 9,5 МВт.

Как работают ветряные турбины — вот что вам нужно знать

Они похожи на пропеллеры самолета, которые крутятся на месте, крутятся вокруг да около в течение всего дня. Ветровые турбины берут кинетическую энергию ветра и используют свои гигантские роторы, чтобы улавливать часть ее, превращая ее в электричество, и они могут сыграть ключевую роль в спасении нас от катастрофического изменения климата.Давайте подробнее рассмотрим, как на самом деле работают ветряные турбины.

Изображение предоставлено: Flickr / Richard Edmond

Ветряные турбины, по сути, основаны на простом принципе: ветер вращает лопасти, в результате чего вращается ось, прикрепленная к генератору, производящему электричество. Чем сильнее ветер, тем больше вырабатывается электроэнергии. Вот почему мы обычно видим промышленные ветряные электростанции с высокими башнями и большими лопастями по всему миру: большие лопасти могут собирать больше энергии и более эффективны.Но хотя основной принцип прост, технология сложна.

Ветряные мельницы вращают мир

Турбина — это машина, которая вращается и улавливает часть проходящей энергии. Турбины используются в самых разных машинах, от реактивных двигателей до гидроэлектростанций. В ветряной турбине лопасти ротора представляют собой «турбинную» часть, подобную крыльям аэродинамического профиля на самолете. Они имеют изогнутую форму и получают кинетическую энергию (энергию движения), когда дует ветер.

Хотя мы говорим о «ветряных турбинах», на самом деле турбина является лишь частью этих машин.Для большинства турбин другой ключевой частью является генератор, шестерни которого преобразуют относительно медленное вращение вращающихся лопастей в движение с более высокой скоростью. Таким образом, ветер обеспечивает движение и крутящий момент, а генератор делает все остальное, являясь неотъемлемой частью всех турбин.

Чем длиннее лопасти ротора, тем больше энергии они могут улавливать от ветра. Лопасти умножают силу ветра, как колесо и ось, поэтому ветра часто бывает достаточно, чтобы лопасти повернулись. Даже в этом случае ветряные турбины не вырабатывают максимальную мощность большую часть времени — это преднамеренная особенность их конструкции для эффективной работы при постоянно меняющихся ветрах.

Типичная гондола ветряной турбины находится на высоте 85 метров (280 футов) от земли, и для этого есть веская причина. Ветер распространяется намного быстрее, когда нет препятствий на уровне земли. Таким образом, если лопасти ротора турбины находятся высоко в воздухе, они могут улавливать гораздо больше энергии ветра, чем при опускании — а улавливание энергии — вот что такое ветровые турбины.

Большинство ветряных турбин имеют мощность 2–3 мегаватт (МВт), которые могут производить более 6 миллионов киловатт-часов (кВтч) электроэнергии ежегодно.Этого достаточно, чтобы удовлетворить потребность в электроэнергии около 1500 домашних хозяйств. Чем быстрее дует ветер, тем больше вырабатывается электроэнергии — до определенного уровня. Если ветер будет слишком сильным, турбины отключатся, чтобы предотвратить повреждение.

Планируется, что ветряные электростанции

будут находиться в местах с надежным ветром круглый год. Обычно это происходит на вершине холма с большим количеством открытого пространства вокруг и в прибрежных местах. Эффективность ветряной турбины обычно составляет 30-45%, а во время пиковых ветров эффективность повышается до 50%.Если бы они были эффективны на 100%, ветер бы спал после прохождения турбины.

Типы ветряных турбин

Есть два основных типа ветряных турбин, горизонтально-осевые и вертикально-осевые, и размер турбины сильно различается. Длина лопастей — самый важный фактор в определении количества электроэнергии, которую может генерировать ветряная турбина. В то время как небольшие турбины могут генерировать около 10 кВт, самая большая из действующих может генерировать до 10 МВт. Еще более крупные в настоящее время находятся в разработке, особенно для оффшоров.

Горизонтально-осевые турбины на сегодняшний день являются наиболее распространенными — это ветряные турбины, с которыми большинство из нас знакомо. Большинство этих турбин имеют три лопасти и работают против ветра, при этом турбина поворачивается в верхней части башни, так что лопасти обращены против ветра.

Между тем, турбины с вертикальной осью больше похожи на взбиватель яиц, чем на пропеллер самолета. Они всенаправленные, а это значит, что для работы их не нужно настраивать так, чтобы они указывали на ветер. Лопасти прикреплены сверху и снизу к вертикальному ротору.Поскольку они не так эффективны, как горизонтальные, они встречаются гораздо реже, но в некоторых ситуациях они предлагают большие перспективы.

Использование ветряных турбин

Наземные ветряные турбины могут быть подключены к электросети, объединены с фотоэлектрической системой или даже могут использоваться домовладельцами и фермерами в качестве автономных приложений. Для источников энергии ветра (мегаваттные) большое количество ветряных турбин обычно строится близко друг к другу, чтобы сформировать ветряную электростанцию, также называемую ветровой электростанцией.

Когда турбины любого размера устанавливаются на стороне потребителя электросчетчика, они называются «распределенными» ветряными турбинами. Большинство турбин, используемых в настоящее время в распределенных приложениях, имеют небольшие размеры и используются в жилых, сельскохозяйственных и небольших промышленных помещениях.

Наличие турбины может даже принести вам прибыль, поскольку вы можете продавать лишнюю энергию, которую не используете (если это позволяет национальная сеть). Однако установка ветряной турбины обычно сложнее, чем что-то вроде солнечной панели.

Изображение предоставлено: Flickr / Paul

Оффшорная ветроэнергетика — относительно новая отрасль во всем мире. Турбины обычно массивные, в некоторых случаях даже выше Статуи Свободы. Их компоненты транспортируются на кораблях и баржах, что снижает логистические проблемы, связанные с наземными турбинами. Они могут улавливать мощные океанские ветры и генерировать огромное количество энергии.

Электроэнергия, производимая морскими ветряными турбинами, возвращается на сушу через серию кабельных систем, проложенных на морском дне.Это электричество направляется через прибрежные центры нагрузки, которые определяют приоритетность подачи электроэнергии и распределяют ее по электросети для питания домов, школ и предприятий. Это делает морские ветряные турбины более дорогими в установке и управлении, но они также производят больше энергии — общий компромисс.

Преимущества и недостатки ветряных турбин

Трудно представить, почему кто-то будет возражать против чистых и экологичных ветряных турбин, особенно по сравнению с грязными угольными установками.Но у них есть некоторые недостатки, которые необходимо учитывать.

Во-первых, они не вырабатывают столько электроэнергии, как обычные газовые, атомные или угольные станции. Типичная турбина имеет максимальную мощность 2 МВт, что достаточно для питания 1000 домов, если она вырабатывает энергию в 30% случаев. Самые большие оффшорные ветряные турбины могут производить около 13 МВт, так как ветры на море сильнее и устойчивее, и питают около 6500 домов. Это означает, что нам потребуется 1000 турбин мощностью 2 МВт, чтобы вырабатывать столько же мощности, сколько и значительная (2000 МВт) атомная электростанция или станция на ископаемом топливе. .На практике, поскольку ископаемое топливо и атомные электростанции вырабатывают энергию постоянно, в то время как ветер переменчив, вам потребуется гораздо больше. Энергия ветра переменчива, и для эффективной энергосистемы требуется предсказуемый запас энергии для удовлетворения меняющегося спроса.

Вот почему смесь разных видов энергии была бы идеальной. Некоторые из них будут вырабатывать электроэнергию всякий раз, когда могут, например ветер, некоторые будут работать непрерывно, например ядерные, некоторые будут вырабатывать электроэнергию в часы пик, например, гидроэлектростанции, а некоторые будут повышать или понижать мощность в короткие сроки, например, природный газ.Большие и эффективные батареи могут решить эту проблему, но ветер не может быть единственным источником энергии.

Ветровые турбины тоже нельзя заклинить. Они должны располагаться на некотором расстоянии друг от друга и занимать много места. Чтобы привести всю страну в действие одним ветром, потребуется покрыть турбинами огромную территорию. Подключение большого количества ветряных турбин к электросети также может быть намного сложнее, чем просто подключение одной электростанции.

Турбины

также могут беспокоить диких животных, так как они довольно шумные, приносят людей в этот район и представляют значительный риск столкновения для птиц.Конструкция большинства турбин делает их труднодоступными для птиц, что способствует ударам. Вот почему исследования предложили покрасить одну из лопастей ротора в черный цвет, чтобы птицы могли видеть турбины и избегать столкновений.

С другой стороны, ветряные турбины являются ведущим источником чистой энергии. После постройки они не производят выбросов углекислого газа, вызывающего глобальное потепление, или выбросов двуокиси серы, вызывающих кислотные дожди. Вырабатываемая ими энергия безгранична и бесплатна в течение стандартного срока службы 25 лет, за исключением запасных частей и технического обслуживания.

Их строительство оказывает определенное воздействие на окружающую среду, поскольку башни и гондолы имеют металлический и бетонный фундамент, чтобы предотвратить их падение. Переработка ветряных турбин, как известно, сложна и действует как своего рода «ахиллесова пята» энергии ветра.

Даже в этом случае они имеют один из самых низких выбросов углекислого газа среди всех форм выработки электроэнергии, если смотреть на весь срок их эксплуатации. Кроме того, они намного дешевле производимых киловатт-часов электроэнергии.

Насколько велика ветровая энергия сейчас?

Прошлый год был лучшим годом в истории для мировой ветроэнергетики: было установлено 93 ГВт новых мощностей, что на 53% больше, чем в прошлом году, по данным Глобального совета по ветроэнергетике (GWEC).Сегодня в мире имеется 743 ГВт ветроэнергетических мощностей, что помогает избежать 1,1 миллиарда тонн CO2 во всем мире, что эквивалентно ежегодным выбросам в Южной Америке.

Тем не менее, этого роста недостаточно для обеспечения того, чтобы мир стал углеродно-нейтральным к 2050 году, как это согласовано в Парижском соглашении об изменении климата 2015 года. Согласно оценкам GWEC, миру необходимо установить ветроэнергетику в три раза быстрее в течение следующего десятилетия, чтобы оставаться на пути к нулю и избежать наихудших последствий изменения климата.

Энергия ветра, безусловно, будет играть большую роль в ближайшие годы, поскольку мир прощается с источниками энергии на ископаемом топливе для сокращения выбросов парниковых газов. Но насколько большая роль будет зависеть от того, в какой точке мира вы находитесь и есть ли лучшие альтернативы. В странах с ветреной погодой (а значит, в подавляющем большинстве стран мира) он определенно будет сильным соперником.

Ветротурбины — обзор

2.07.4 Выбор ветряной турбины Модель

Ветряная турбина является основным компонентом оборудования ветряного парка. Следовательно, выбор подходящей модели ветряной турбины является одним из наиболее важных этапов разработки проекта ветропарка. Выбор модели ветряной турбины осуществляется на основе нескольких параметров, наиболее важные из которых указаны ниже:

номинальная мощность ветряной турбины

физические размеры ветряной турбины

доступная площадь на месте установки ветропарка в зависимости от номинальной мощности ветряной турбины

имеющийся ветровой потенциал

несколько особенностей, наблюдаемых на общей географической территории место установки

ограничения, вызванные воздействием на окружающую среду и деятельностью человека

требование коммунального предприятия о некоторых спецификациях относительно качества электроэнергии, производимой ветряной турбиной

существующая техническая инфраструктура на место установки (доступность площадки)

закупочная стоимость ВЭУ

срок поставки от производителя.

Номинальная мощность ветряной турбины определяет размер машины. Очевидно, что по мере увеличения рабочей площади ротора турбины кинетическая энергия ветра, улавливаемая турбиной, также увеличивается. Следовательно, строительство ветряных турбин с более высокой номинальной мощностью подразумевает строительство более крупных машин. В Таблице 2 представлена ​​эволюция ветряных турбин за последние 30 лет.

Таблица 2. Развитие ветряных турбин за последние 30 лет

Номинальная мощность (кВт)
Год 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
50 100 250 600 1000 3000 5000
Диаметр (м) 15 20 30 40343 40 105
Площадь захвата ротора (м 2 ) 177 314 706 1256 2375 6361 м 8659 9034 высота (высота) 35 50 55 60 80 100

Как видно из таблицы, ветряная турбина с номи при номинальной мощности 1 МВт имеет диаметр ротора приблизительно 55 м, в то время как ветряная турбина с номинальной мощностью 3 МВт имеет диаметр ротора 90 м.Расстояние пилона ветряной турбины от границ места установки ветропарка должно быть не менее 1,0–1,5 ∙ R , где R — радиус ротора, в зависимости от соответствующего национального законодательства каждой страны. Кроме того, чтобы избежать эффекта тени от ветряных турбин, минимальное расстояние между двумя ветряными турбинами, установленными на линии, перпендикулярной главному направлению ветра, должно быть не менее 2,5–3,0 ∙ D , где D — диаметр ротора. . Подробное описание основных правил микросайтинга ветряных турбин будет представлено в следующем разделе.

В соответствии с вышеупомянутыми ограничениями на Рисунках 28 и 29 показано расположение ветропарка с номинальной мощностью 3 МВт. В Рисунок 28 установлены ветряные турбины номинальной мощностью 1 МВт и диаметром ротора 55 м, а в Рисунок 29 — ветряная турбина номинальной мощностью 3 МВт и диаметром ротора 90 м. В случае Рисунок 28 , общая ортогональная площадь 357,5 м × 82,5 м = 29 493,75 м 2 требуется для установки ветропарка.В случае Рис. 29 требуется общая квадратная площадь 135 м × 135 м = 18 225 м 2 . На этом простом примере показано, что в случае наличия ограниченной площади для установки ветряного парка, выбор модели ветряной турбины с более высокой номинальной мощностью позволяет установить ветропарк с более высокой общей номинальной мощностью.

Рисунок 28. Микросайтинг ветропарка для ветропарка мощностью 3 МВт с ветряными турбинами номинальной мощностью 1 МВт. Аббревиатуры S1, S2 и т. Д. Обозначают места установки ветряных турбин.

Рисунок 29. Микросайтинг ветропарка для ветропарка мощностью 3 МВт с одной ветряной турбиной номинальной мощностью 3 МВт.

Как видно из таблицы , высота ступицы и общая максимальная высота ветряной турбины увеличиваются с увеличением номинальной мощности ветряной турбины. Например, ветряная турбина с номинальной мощностью 1 МВт имеет высоту ступицы 60 м и максимальную общую высоту 87,5 м, в то время как ветровая турбина номинальной мощностью 3 МВт имеет высоту ступицы 80 м и максимальную общую высоту. 125 м.Увеличенная высота ветряной турбины означает, что возможные удары турбины становятся более интенсивными, например, видимость турбины из особо интересных мест, таких как археологические памятники, туристические объекты и т. Д. Еще один важный вопрос — близость ветропарка к аэропортам. На нормальную работу специальных средств связи, установленных в диспетчерских пунктах аэропортов, влияет максимальная высота, которую может достигнуть кончик лопастей ветряной турбины. В обоих вышеупомянутых случаях наиболее вероятно, что ответственные органы потребуют, чтобы владелец ветропарка выбрал модель ветряной турбины с меньшей номинальной мощностью и физическими размерами.Характер общей географической области, к которой принадлежит объект, также может повлиять на выбор модели ветряной турбины. Например, установка модели ветряной турбины мощностью 3 МВт на вершине горы на небольшом острове в Эгейском море вызовет более сильное визуальное воздействие и может вызвать серьезные негативные реакции со стороны местного населения, чем в промышленной зоне в Центральной Европе. Как правило, на участках с естественной красотой и особой эстетикой установка небольших ветряных турбин может быть охарактеризована как надежный выбор, способный защитить реализацию проекта ветропарка от нескольких проблем.

С другой стороны, установка большого количества ветряных турбин меньшей номинальной мощности вместо нескольких ветряных турбин более высокой номинальной мощности увеличивает вероятность столкновения птиц с вращающимися лопастями ветряных турбин. Первые случаи гибели птиц во всем мире наблюдались в ветропарке Альтамонт в Калифорнии, где огромное количество установленных небольших ветряных турбин привело к созданию «эффекта ограды», в результате чего погибли тысячи птиц. Орнитологи предлагают установить несколько ветряных турбин более высокой номинальной мощности на больших расстояниях между ними, чтобы приблизиться к общей номинальной мощности ветропарка, вместо большего количества ветряных турбин меньшего размера и меньших расстояний, которые увеличивают риск столкновения птиц с ветром. вращающиеся лезвия.

Доступность к месту установки — еще один важный параметр, который необходимо учитывать при выборе модели ветряка. Места на вершине гор труднодоступны. Транспортировка ветряных турбин очень большого размера может потребовать расширенных инфраструктурных работ, таких как модификация существующих дорог или строительство новых дорог, или даже транспортировка с помощью вертолетов. Эти задачи увеличивают стоимость установки проекта. Вышеупомянутые трудности с транспортировкой оборудования более выражены в сельской местности (например,г., острова). В худшем случае установка больших ветряных турбин в труднодоступных местах может оказаться даже невозможной. В этих случаях выбор модели ветряной турбины меньшего размера является единственно возможным выбором.

Особые требования к спецификациям ветряного генератора обычно предъявляются коммунальными предприятиями в случаях установки ветряных электростанций в слабых изолированных энергосистемах. Эти требования связаны с допусками турбин-генераторов к колебаниям напряжения и частоты в системе.Специализированные характеристики генераторов, такие как хорошо известная технология «устранения неисправностей», также могут потребоваться коммунальным предприятиям. Эти требования могут ограничивать альтернативный выбор доступных моделей ветряных турбин.

Имеющийся ветровой потенциал места установки определяет класс ветряной турбины. В Таблице 3 классы ветряных турбин представлены в стандарте IEC 61400-1 [30]. Каждая ветряная турбина сконструирована для установки на площадках с определенным ветровым потенциалом в соответствии с классами ветряных турбин, определенными в вышеупомянутом стандарте.Например, ветряные турбины класса I могут быть установлены на площадках со средней годовой скоростью ветра более 8,5 м / с −1 , а ветровые турбины класса II могут быть установлены на площадках со средней годовой скоростью ветра от 7,5 до 8,5 м / с −1 . Установка ветряной турбины класса II в месте с высоким ветровым потенциалом может привести к разрушению машины. С другой стороны, установка ветряной турбины класса I на участках с низким ветровым потенциалом приведет к снижению выработки электроэнергии турбиной.Наконец, некоторые производители построили специальные ветряные турбины для участков с очень высоким ветровым потенциалом (средняя годовая скорость ветра выше 11 м с -1 ). Эти турбины относятся к особому классу, названному производителем турбины. Их принципиальное отличие от турбин класса I заключается в несколько меньших габаритах (меньшая высота ступицы и диаметр ротора).

Таблица 3. Параметры скорости ветра и интенсивность турбулентности для классов ветряных турбин согласно IEC 61400-1

Класс I II III S
Параметры скорости ветра
Справочная средняя скорость ветра U ref за 10 мин (мс −1 ) 50.0 42,5 37,5 Значения, указанные разработчиком
Классы интенсивности турбулентности A B C A B C 9034 C A 9034
Интенсивность турбулентности на 15 м с −1 I 15 (%) 16 14 12 16 14 12 16 14 12

904

Средние за десять минут, скорость ветра на высоте ступицы, плотность воздуха 1.225 кг · м −3 .

Наконец, при выборе модели турбины следует также учитывать стоимость ветряных турбин и, возможно, срок поставки производителя.

Все вышеперечисленные параметры могут повлиять на выбор модели ветряка. Значение каждого из них может быть разным для разных проектов ветряных парков. Их необходимо внимательно осмотреть, чтобы сделать оптимальный выбор.

В случае морского ветряного парка основными параметрами для выбора модели ветряной турбины являются более высокая стоимость фундамента по сравнению со стоимостью фундамента на суше, а также технико-экономические ограничения на установку ветряных турбин, как правило, на глубине. более 30 м.На больших глубинах стоимость фундамента ветряных турбин значительно возрастает. Обычно использование ветряных турбин высокой номинальной мощности (более 3 МВт) предпочтительнее в прибрежных зонах по следующим двум причинам:

Высокая стоимость фундамента на пилон подразумевает, что общая установка проекта стоимость снижается по мере уменьшения количества ветряных турбин. В этом случае общая номинальная мощность ветропарка может быть максимизирована за счет использования ветряных турбин высокой номинальной мощности.

В случае глубокого моря возможные положения установки на глубине более 30 м ограничены; следовательно, количество ветряных турбин, которые могут быть установлены, также уменьшается. Таким образом, для обеспечения осуществимости проекта обычно требуется использование ветряных турбин большой номинальной мощности.

Следовательно, в оффшорных ветряных парках установка ветряных турбин высокой номинальной мощности — единственный разумный выбор, направленный на осуществимость морского проекта и минимизацию общих затрат на установку.

После того, как имеющийся ветровой потенциал был оценен для всей площади места установки и была выбрана модель ветряной турбины, необходимо спроектировать микросхему ветряных турбин на месте установки.

Энергия ветра — принципы и потенциал

Энергия ветра — это энергия движущегося воздуха, вызванная перепадами температуры (и, следовательно, давления) в атмосфере. Солнечное излучение нагревает воздух, заставляя его подниматься.И наоборот, при понижении температуры возникает зона низкого давления. Ветры (т. Е. Воздушные потоки) уравновешивают различия. Следовательно, энергия ветра — это солнечная энергия, преобразованная в кинетическую энергию движущегося воздуха.

Преобразователи энергии ветра (WEC) — или коротко: ветряные турбины — улавливают воздушный поток, преобразовывая его во вращательное движение, которое впоследствии приводит в действие обычный генератор электроэнергии.

Энергия ветра веками использовалась для перекачивания воды и измельчения.Промышленный прорыв в производстве электроэнергии произошел в 1980-х годах.

Сегодня энергия ветра является наиболее зрелой из технологий возобновляемой энергии, помимо гидроэнергетики. В 2010 году глобальная установка может достичь 200 ГВт, что на 5 ГВт больше в 1995 году, что соответствует ежегодному приросту в 27%!

Здесь, в Португалии, недалеко от побережья Атлантического океана, каждая ветряная турбина имеет мощность 1.5 МВт, вырабатывая электроэнергию более чем для 1000 домохозяйств.

Сколько энергии в энергии ветра?

Когда воздушная масса проходит через область A со скоростью v, мощность этого движения воздуха в момент времени t определяется выражением:

, где ρ — плотность воздуха около 1,22 кг / м³. Энергия (кВтч) — это произведение мощности и времени:

Чтобы учесть колебания ветра, энергия воздушного потока за период времени P складывается из суммы скоростей ветра за небольшие промежутки времени.Часто измеряется среднечасовая скорость ветра, что дает 24 временных шкалы в сутки.

Хотя плотность воздуха более или менее постоянна, необходимо следить за двумя параметрами: это площадь, охватываемая ветром, A, и скорость ветра v. Последняя даже более критична, так как она построена в кубе. Местоположение с удвоенной средней скоростью ветра имеет в 8 раз большую мощность для той же площади. Или — чтобы улавливать ту же энергию, лопасти ветряной турбины в месте с низкой скоростью ветра должны быть почти в 3 раза длиннее.

В игре две силы: подъем и сопротивление. Подъемная сила перпендикулярна направлению ветра. Это вызвано разницей давления воздуха по обе стороны от лезвия. Drag Force движется в том же направлении, что и ветер. Соотношение подъемной силы и сопротивления во многом зависит от формы лопасти и угла основной линии лопасти (хорды) и основного направления ветра — угла атаки.Подъемная сила наибольшая у обтекаемого

.

В зависимости от конструкции турбины лопасти перемещаются либо за счет сопротивления, либо за счет подъема. Сегодня в большинстве ветряных турбин используется принцип подъемной силы, а не сопротивления.

Потенциал ветроэнергетики

Сколько ветра можно извлечь и каково его глобальное распределение?

Согласно исследованию EWEA, объем добычи, который технически осуществимо, огромен: в настоящее время Западная Европа вырабатывает около 150 ТВтч в год.Он может генерировать в 30 раз больше. Восточная Европа, Латинская Америка и Африка, также обладающие значительным потенциалом, только начали инвестировать в ветроэнергетические активы. Благодаря своему широкому распространению, степени зрелости и привлекательной экономике энергия ветра будет играть важную роль в следующие десятилетия.

Принцип работы ветряной турбины и как ее сделать

Сегодня мне нужно обсудить, как работает ветряная турбина .Этот вопрос пару раз поднимался в обсуждениях, которые я вел с другими мастерами, и ответ на это обращение был шокирующе прямолинейным. Очевидно, что краткий ответ на запрос заключается в том, что ветряная турбина работает, улавливая энергию ветра и преобразуя ее в энергию. С этого момента эта энергия отправляется по проводам в ваш дом, на навес или в систему хранения жизненных сил (обычно аккумуляторы).

Принцип работы ветряной турбины

Однако, как правило, мы можем пойти гораздо глубже, не слишком запутываясь; это о материальных науках о ловле ветра.Чтобы хорошо обрисовать тему, мы должны обсудить два компонента. Прежде всего, мы должны скрыть, как улавливается жизненная сила ветра. С этого момента мы должны обсудить, как эта двигательная энергия превращается в полезную мощность.

Как работает ветряная турбина — улавливание ветра

Для начала нам нужно скрыть одну простую мысль. Ветряная турбина улавливает поступательную силу ветра и после этого использует это ограничение для поворота заостренных кусков стали. На самом деле здесь происходит то, что мы берем поступательную силу ветра и преобразуем ее в боковой толчок, чтобы повернуть заостренные куски стали.Конфигурация острых, как бритва, кромок вашей ветряной турбины — это действительно то, что зависит от этого обмена жизненной силой. За счет использования наклонной или изогнутой заостренной стали (обычно как наклонной, так и изогнутой) ветер перенаправляется по такому пути до такой степени, что ветер толкает его в сторону и, таким образом, поворачивает край.

Очевидно, нам также необходимо обсудить хвостовую часть вашей турбины. Без него боковой привод, толкаемый изгибом ваших режущих кромок, мог бы перевернуть весь турбинный сбор, а не просто заточенные куски стали.В то время как ветер толкает вас в стороны, чтобы повернуться, он также течет прямо, позволяя хвостовику, который удерживает сборку против ветра, и позволяет вашим заостренным кускам стали свободно поворачиваться.

Как работают ветряные турбины — преобразование энергии ветра в электричество

Когда мы понимаем, как ветер толкает силу, чтобы поворачивать режущие кромки, нам дополнительно необходимо обсудить, как генерируется энергия.Позади заостренной стальной сборки находится магнитный ротор , который прикреплен к полюсу, который, таким образом, соединен с вашим ветрогенератором. В большинстве частных случаев ветрогенератор — это нечто столь же простое, как двигатель постоянного тока.

Если вы понимаете основы энергии, вы можете понять, что, поворачивая магниты вокруг передатчика, вы управляете энергией. В основном это то, чем является двигатель постоянного тока. Он состоит из сильных магнитов , которые могут вращаться вокруг токопроводящего фокуса.Когда края вашей турбины вращаются на ветру, полюс вращает ваши магниты в вашем двигателе постоянного тока, который обрабатывает полезную мощность. В основном это работа ветряных турбин, и, несмотря на то, что мы только что исследовали физику, лежащую в основе всего, теперь у вас есть превосходное понимание того, как ловить ветер, чтобы приводить в действие ваш дом.

Заключение

Спасибо, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять принцип работы ветряной турбины .Если вы хотите купить магнитные изделия, мы советуем вам посетить Stanford Magnets для получения дополнительной информации.

Являясь одним из ведущих мировых поставщиков магнитов, Stanford Magnets имеет более чем двадцатилетний опыт производства и продажи всех видов магнитов, обеспечивая клиентов высококачественными постоянными магнитами из редкоземельных элементов продуктов например, неодимовые магниты и другие постоянные магниты, не являющиеся редкоземельными элементами, по очень конкурентоспособной цене.

Просмотры сообщений: 997

Теги: магнитный ротор, неодимовые магниты, не редкоземельные постоянные магниты, редкоземельные постоянные магниты, стэнфордские магниты, сильные магниты, ветряная турбина, принцип работы ветряной турбины

Основной принцип ветроэнергетики

Контекст 1

… Принцип работы ветряной турбины включает в себя два процесса преобразования, которые выполняются ее основными компонентами: ротор, который извлекает кинетическую энергию из ветра и преобразует это в механический крутящий момент, и система генерации, которая преобразует этот крутящий момент в электричество.Этот общий принцип работы изображен на рис. …

Контекст 2

… ошибка система динамически стабильна, и система способна восстанавливать напряжение. Что касается исследования, моделирование выполняется с тем же местом повреждения и продолжительностью повреждения, но с SVC, подключенным к шине 8 (уровень проникновения 0,0% и с SVC). Углы мощности и изменения величины напряжения на шине показаны на рисунках с 9 по 10. Кроме того, на фиг.11. Исходя из этих цифр, после возникшей неисправности система становится стабильной в переходных процессах и может восстанавливать напряжение. Однако угловая характеристика системы совершенно другая …

Контекст 3

… с тем же местом повреждения и продолжительностью повреждения, но с SVC, подключенным к шине 8 (уровень проникновения 0,0% и с SVC ). Углы мощности и изменения величины напряжения на шине показаны на рисунках с 9 по 10. Кроме того, на фиг.11. Исходя из этих цифр, после возникшей неисправности система становится стабильной в переходных процессах и может восстанавливать напряжение. Однако угловой отклик системы совершенно другой (на основании рисунков 7 и 9). Наличие SVC увеличивает время установления углов мощности, другими словами, уменьшает систему …

Контекст 4

… На основании этих цифр, после приложенного отказа система становится устойчивой в переходных процессах и система способна восстанавливать напряжение.Однако угловой отклик системы совершенно другой (на основании рисунков 7 и 9). Наличие SVC увеличивает время установления углов мощности, другими словами, снижает системное демпфирование. Как видно из рисунков 8 и 11, динамическая стабильность напряжения системы повышается благодаря наличию SVC. Теперь рассматривается влияние ветроэнергетики на переходные процессы в системе и стабильность напряжения. Рассмотрены различные уровни проникновения ветровой энергии, так что часть энергии вырабатывается синхронным генератором на шине 2…

Контекст 5

… В системе установлен SVC. В обоих случаях система стабильна. При уровне проникновения 77,94% (случай 3) система становится нестабильной как в переходной стабильности, так и в стабильности напряжения. Явление нестабильности можно рассматривать как недостаточную компенсацию реактивной мощности, это может быть обнаружено по вариациям проводимости SVC (показано на Рис. 18 и Рис. 19 для случаев 2 и 3 соответственно). Из рисунка 19 видно, что сопротивление SVC достигает своего верхнего предела и фиксируется на этом значении, что означает, что достигнуты пределы реактивной мощности SVC.Следовательно, нестабильность системы в этой ситуации является явлением нестабильности напряжения по своей природе, что ясно из рис. …

Контекст 6

… При уровне проникновения 77,94% (случай 3) система становится нестабильной. как в переходной стабильности, так и в стабильности напряжения. Явление нестабильности можно рассматривать как недостаточную компенсацию реактивной мощности, это может быть обнаружено по вариациям проводимости SVC (показано на Рис. 18 и Рис. 19 для случаев 2 и 3 соответственно).Из рисунка 19 видно, что сопротивление SVC достигает своего верхнего предела и фиксируется на этом значении, что означает, что достигнуты пределы реактивной мощности SVC. Следовательно, нестабильность системы в этой ситуации является явлением нестабильности напряжения по своей природе, что ясно из Рис.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.