Ветряная электростанция: типы, принципы работы, преимущества и недостатки

Мегаконструкции. Самые большие ветрогенераторы / Хабр

Siemens SWT-7.0-154

Кто говорил, что ветряки не способны конкурировать по мощности с атомными электростанциями? Посмотрите на самую большую в мире ветроэлектрическую установку Siemens SWT-7.0-154. С площадью ометания 18 600 м² этот гигант в одиночку генерирует максимальную мощность 7 МВт при скорости ветра 13-15 м/с. Несколько сотен таких ветряков — и вот вам атомная электростанция.

SWT-7.0-154 — это флагманская модель компании Siemens. В её названии зашифрованы генерируемая мощность (7 МВт) и диаметр ротора с лопастями (154 м). Она пришла на смену предыдущему флагману SWT-6.0-154, от которого практически не отличается по техническим спецификациям, но оснащён более мощными магнитами. Более сильное магнитное поле позволяет генерировать больше электроэнергии при том же диаметре. Другими словами, в этой ВЭН параметр снимаемой мощности с квадратного метра площади ометания выше примерно на 16,7%.

Ветрогенератор включается в работу на минимальной скорости ветра 3-5 м/с, а генерируемая мощность поступательно растёт до максимальной 7 МВт при скорости ветра 13-15 м/с. При достижении скорости ветра 25 м/с генерация прекращается.

Казалось бы, на таких скоростях ветра лопасти ВЭУ должны вращаться быстро, но это совершенно не так. На самом деле они вращаются неторопливо и степенно, делая всего 5-11 оборотов в минуту. То есть полный оборот три лопасти совершают примерно за 5-12 секунд, в зависимости от скорости ветра.

Более сильное магнитное поле в новой модели означает также и то, что эту турбину труднее раскрутить. Для достижения той же скорости вращения 5-11 оборотов в минуту и максимальной генерируемой мощности (7 МВт вместо 6 МВт) этой турбине требуется повышенная скорость ветра: 13-15 м/с вместо 12-14 м/с. Соответственно, и начальная скорость ветрогенерации у неё выше. Вот почему данная модель-гигант наиболее оптимально подходит для размещения на территориях с относительно сильными ветрами, лучше всего в море.

Внутри турбины нет редуктора (коробки передач) — здесь работает система прямого привода, подключенная к синхронному генератору переменного тока с постоянными магнитами. Поскольку скорость генератора определяет напряжение и частоту тока, то «грязный переменный ток» преобразуется в постоянный ток, а затем преобразуется обратно в переменный ток перед подачей в сеть.

В последние годы в области ветряной энергетики происходит очень быстрый научно-технический прогресс. Буквально каждый год появляются новые модели ВЭУ большей мощности и эффективности. Большие и маленькие, рассчитанные на целые посёлки или отдельные дома, на большую скорость ветра в море или на среднюю скорость ветра над крышей частного дома.

Например, мировой рекорд по максимальной генерируемой мощности принадлежит вовсе не Siemens, а другой турбине ещё одного немецкого производителя Enercon E126, которая выдаёт до 7,58 МВт. На видео показан процесс установки такой турбины.


Высота стойки Enercon E126 — 135 м, диаметр ротора — 126 м, общая высота вместе с лопастями — 198 м. Общий вес фундамента турбины — 2500 тонн, а самого ветрогенератора — 2800 тонн. Только электрогенератор весит 220 тонн, а ротор вместе с лопастями — 364 тонны. Общий вес всей конструкции со всеми деталями — 6000 тонн. Первая установка подобного типа была установлена около немецкого Эмдена в 2007 году, хотя в той модификации максимальная мощность была меньше.

Впрочем, ветрогенераторы-гиганты — довольно дорогое удовольствие. Один такой ветряк на 7 МВт обойдётся в $14 млн вместе с установкой, если заказывать все работы у сертифицированных немецких специалистов. Конечно, если освоить производство в своей стране, благо металла хватает, то стоимость вполне можно снизить в несколько раз. Кто знает, может такой гигантский проект национальной стройки занял бы население страны и помог выбраться из экономического кризиса.


Одна из самых последних строящихся в Восточной Европе атомных станций — Белорусская АЭС — получит два энергоблока с реакторами ВВЭР-1200 мощностью по 1200 МВт. Казалось бы, несколько сотен ветряков Siemens сравнятся с атомной электростанцией. Стоимость строительства примерно одинаковая, зато «топливо» бесплатное. Что интересно, Белорусскую АЭС как раз строят в районе, где по климатическим данным за 1962-2000 годы почти самая высокая среднегодовая скорость ветра в Беларуси. Но в реальности эта «самая большая» среднегодовая скорость ветра — всего лишь около 4 м/c (на высоте 10 м), чего едва хватит для запуска ВЭУ на минимальной мощности.

Перед установкой следует сверяться с годовой картой ветров в районе дислокации с данными средней удельной мощности ветрового потока на высоте 100 м и выше. Хорошо бы составить такие карты для всей территории страны, чтобы найти места наиболее оптимального строительства ВЭУ. Нужно иметь в виду, что скорость ветра сильно зависит от высоты, что хорошо известно жителям высотных домов. В обычных прогнозах погоды по ТВ сообщают скорость ветра на высоте 10 м над землёй, а для ветровой турбины следует измерять скорость на высоте 100-150 м, где ветры гораздо сильнее.

Так что наиболее оптимально такие гиганты подходят для установки в море, в нескольких километрах от побережья, на большой высоте. Например, если установить такие установки вдоль северного побережья России с шагом 200 метров, то максимальная мощность массива составит 690,3 ГВт (побережье Северного Ледовитого океана составляет 19724,1 км). Скорость ветра там должна быть приемлемая, только при заливке фундаментов придётся иметь дело с вечной мерзлотой.

Правда, по стабильности работы ВЭУ никогда не сравнятся с АЭС или ГЭС. Здесь энергетикам приходится постоянно следить за прогнозом погоды, потому что генерируемая мощность напрямую зависит от скорости ветра. Ветер должен быть не слишком сильным и не слишком слабым. Хорошо, если в среднем ВЭУ будут выдавать хотя бы треть от максимальной мощности.

Содержание

Энергия ветра. - Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Давайте посмотрим на нетрадиционые варианты выработки энергии, а именно ветровые электростанции. Пока еще вопрос спорный в возможности существования этого вида энергодобычи без серьезных дотаций, возможность широкого и повсеместного применения этих устройств (а не только для специфических случаев). Однако не оспорим вопрос экологичности. Ну и это еще к тому же красиво 🙂

Давайте посмотрим ...

В Европе и США огромные ветряки — привычный элемент загородного пейзажа. Эти красивые гиганты устанавливаются не только на земле, но и на водных просторах.


Идея использовать силу ветра для получения электрической энергии не нова. Она родилась ещё в конце 19 века, а именно зимой 1887-88 годов, когда один из основателей американской электрической индустрии, Чарльз Ф. Браш построил прототип автоматически управляемой ветровой турбины для производства электроэнергии. На тот момент она была гигантской — диаметр ротора равнялся 17 метрам, и состоял из 144 лопастей, изготовленных... из кедра.

В Европе первая ветряная электрическая станция была пущена в 1900 году, а к началу ІІ-ой мировой войны на планете работало несколько миллионов ветряков.



Современный ветряк — это стальная башня высотой от 70 до 125 м, на вершине которой установлены генератор и ротор с лопастями из композиционных материалов. Сегодня используют 56-метровые лопасти.

Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры. Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории.

На первый взгляд ветер кажется одним из самых доступных и возобновляемых источников энергии. В отличие от Солнца он может "работать” зимой и летом, днем и ночью, на севере и на юге. Но ветер - это очень рассеянный энергоресурс.

Ветровая энергия практически всегда "размазана” по огромным территориям. Основные параметры ветра - скорость и направление - меняются подчас очень быстро и непредсказуемо, что делает его менее "надежным”, чем Солнце. Таким образом, встают две проблемы, которые необходимо решить для полноценного использования энергии ветра. Во-первых, это возможность "ловить” кинетическую энергию ветра с максимальной площади. Во-вторых, еще важнее добиться равномерности, постоянства ветрового потока. Вторая проблема пока решается с трудом.

К решению первой проблемы привлекли специалистов самолета строения умеющих выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, для получения максимальной энергии ветра. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок.

Это многолопастные «ромашки» и винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру. Такой вертикальный ротор напоминает разрезанную вдоль и насаженную на ось бочку. Встречаются и оригинальные решения. Например, тележка с парусом ездит по кольцу из рельс, а ее колеса приводят в действие электрогенератор.


Кликабельно 1700 рх

Среди десятков тысяч ветряков есть огромные, а есть и маленькие, на один домик. А это как раз гигантские ветряки. Один из самых больших ветряков на сегодня построен в сентябре 2002 под Магдебургом в Германии. Его мощность — 4.5 мегаватт, каждая из трех лопастей достигает 52 метров в длину и 6 в ширину, и весит по 20 тонн. Крепится ротор на 120-метровой башне.

Последнее достижение ветроэнергетики — ветряки, диаметр ротора которых превышает размах крыла самолетов-гигантов, даже нашего «Руслана». Такая установка имеет мощность 1–2 мегаватта и способна обеспечивать электроэнергией 800 современных жилых домов.

Наиболее распространенным типом ветровых энергоустановок (ВЭУ) является турбина с горизонтальным валом и числом лопастей от 1 до 3. По оценкам различных авторов, ветроэнергетический потенциал Земли равен 1200 ТВт, однако использования этого вида энергии в различных районах Земли неодинаковы. В России валовой потенциал ветровой энергии - 80 трлн. кВт/ч в год, а на Северном Кавказе - 200 млрд. кВт/ч (62 млн. т усл. топлива). Эти величины существенно больше соответствующих величин технического потенциала органического топлива. Среднегодовая скорость ветра на высоте 20–30 м над поверхностью Земли должна быть достаточно большой, чтобы мощность воздушного потока, проходящего через надлежащим образом ориентированное вертикальное сечение, достигала значения, приемлемого для преобразования.

Ветровые электростанции выгодны, как правило, в регионах, где среднегодовая скорость ветра составляет 6 метров в секунду и выше и которые бедны другими источниками энергии, а также в зонах, куда доставка топлива очень дорога.


Норвегия объявила о планах построить самый большой в мире ветряк в 2011 году. Работы уже ведутся. Высота ветряной турбины будет составлять 533 фута, а диаметр ротора — 475 футов. Как ожидается, турбина будет обеспечивать электроэнергией 2 000 домов. Рекордный опытный образец стоит $67,5 миллионов.

Ветроэнергетическая установка, расположенная на площадке, где среднегодовая удельная мощность воздушного потока составляет около 500 Вт/м2 (скорость воздушного потока при этом равна 7 м/с), может преобразовать в электроэнергию около 175 из этих 500 Вт/м2. следует также учитывать те изменения, которые вносятся ветровыми установками в ландшафт местности, их размещение должно соответствовать не только стандартам безопасности и эффективности, но и правильного размещения на местности (мельницы ВЭУ, расположенные хаотично менее эффективны, чем те, которые расположены в определенной геометрической последовательности).

Малые ВЭУ обычно предназначаются для автономной работы. Системы, которым они выдают энергию, привередливы, требуют подачи энергии более высокого качества и не допускают перерывов в питании, например, в периоды безветрия. Поэтому им необходим дублер, то есть резервные источники энергии, например, дизельные двигатели той же, как у ветроустановок, или меньшей мощности.

Что касается более мощных ветроустановок (свыше 100кВт), то они применяются как электростанции и включаются обычно в энергосистемы. Обычно на одной площадке устанавливаются достаточно большое количество ВЭУ, образующих так называемую ветровую ферму. На одном краю (фермы) может дуть ветер, на другом в это время тихо. Ветряки нельзя ставить слишком тесно, чтобы они не загораживали друг друга. Поэтому (ферма) занимает много место.


Ветроэнергетика сильно зависит от капризов природы. Скорость ветра бывает настолько низкой, что ветра агрегат совсем не может работать, или настолько высокой, что ветра агрегат необходимо остановить и принять меры по его защите от разрушения. Если скорость ветра превышает номинальную рабочую скорость, часть извлекаемой механической энергии ветра не используется, с тем чтобы не превышать номинальной электрической мощности генератора. Для эффективной работы ВЭУ их размещают на открытых пространствах, реже на территориях сельскохозяйственных угодий, что повышает их продуктивность. В горных районах ветра установки работают эффективно из-за природных особенностей данных местностей, там преобладает движение воздушных масс с большой силой и скоростью, к тому же это дает энергию в труднодоступные районы.

Правильная установка влияет на КПД ветра агрегатов поэтому удельная выработка электрической энергии в течение года составляет 15 – 30% энергии ветра или даже меньше в зависимости от место положения и параметров установки.

В настоящее время рекорд по размеру и мощности (141 метр и 7 мегаватт) принадлежит ветрогенератору Enercon E-126, расположенному около немецкого городка Эмден.

Установка ветряка Enercon E-126:


Ветряные двигатели не загрязняют окружающую среду, отсутствие влияния на тепловой баланс атмосферы Земли, отсутствие потребления кислорода, выбросов углекислого газа и других загрязнителей. Чтобы производить с их помощью много электроэнергии, необходимы огромные пространства земли. Лучше всего они работают там, где дуют сильные ветры.

Сегодня ветроэлектрические агрегаты надежно снабжают током нефтяников; они успешно работают в труднодоступных районах, на дальних островах, в Арктике, на тысячах сельскохозяйственных ферм, где нет поблизости крупных населенных пунктов и электростанций общего пользования.

В проектировании установки самая трудная проблема состояла в том, чтобы при разной силе ветра обеспечить одинаковое число оборотов пропеллера. Ведь при подключении к сети генератор должен давать не просто rкакую-то электрическую энергию, а только переменный ток с заданным числом циклов в секунду, т. е. со стандартной частотой 50 - 60 Гц. Поэтому угол наклона лопастей по отношению к ветру регулируют за счет попорота их вокруг продольной оси: при сильном ветре этот угол острее, воздушный поток свободнее обтекает лопасти и отдает им меньшую часть своей энергии. Помимо регулирования лопастей весь генератор автоматически поворачивается на мачте против ветра.

Одна из возникших проблем ветра агрегатов это избыток энергии в ветреную погоду и не достаток ее период без ветрея. Способов хранения ветреной энергии очень много рассмотрим наиболее простые один из способов: состоит в том, что ветряное колесо движет насос, который накачивает воду в расположенный выше резервуар, а потом вода, стекая из него, приводит в действие водяную турбину и генератор постоянного или переменного тока. Существуют и другие способы, и проекты: от обычных, хотя и маломощных аккумуляторных батарей до раскручивания гигантских маховиков или нагнетания сжатого воздуха в подземные пещеры и вплоть до производства водорода в качестве топлива. Особенно перспективным представляется последний способ. Электрический ток от ветра агрегата разлагает воду на кислород и водород. Водород можно хранить в сжиженном виде и сжигать в топках тепловых электростанций по мере надобности.

Ветряки ставят не только на суше, но и на водных просторах:

Самый высокий ветряк в мире находится в провинции Сан-Хуан на высоте 4 110 метров над уровням моря. Его установила самая крупная золотодобывающая компания в мире — Баррик. Ветряк занесен в книгу рекордов Гиннеса.

Ветроустановка — дорогая техника, но расходы на ее приобретение окупятся в течение первых 7 лет эксплуатации. Расчетный срок службы — 25 лет.

Европейский лидер по использованию энергии ветра — Дания. В этой стране их обычно размещают на скалистых рифах и мелководье, на расстоянии до 2 км от берега.


Кликабельно

Самым ветреным местом в Европе считают шотландские Внешние Гибриды. Северная часть этих островов продувается постоянно. Ветер там практически никогда не утихает.

В конце прошлого года компания Deepwater Wind объявила о планах создания крупнейшей в мире глубоководной ветровой электростанции.

Предполагается, что она будет возведена на протяжении от 29 до 43 км от побережья штата Род-Айленд и Массачусетс и будет производить до 1 000 мегаватт, что сопоставимо с ядерным энергоблоком. Ветряки будут установлены в океане с глубиной дна 52 м — это значительно глубже, чем любая другая современная ветроэлектростанция.

Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien
Кликабельно

Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien

А вот еще есть такой интересный ветряк

Первая в мире плавучая ветряная турбина была установлена в Северном море у побережья Норвегии. Об этом сообщила во вторник норвежская энергетическая компания StatoilHydro. Турбина, названная Hywind, достигает в высоту 65 метров и весит 5.300 тонн. Ее установили примерно в 10 километрах от острова Кармой, у юго-западного побережья страны, говорится в пресс-релизе компании.

"Ветряк" установлен на плавающей платформе, которая закреплена тремя якорями. В качестве балласта выступают вода и камни, помещенные внутрь платформы.

StatoilHydro планирует проводить испытания Hywind в течение последующих двух лет, прежде чем примет решение о производстве большего числа плавучих ветровых турбин.

По мнению специалистов StatoilHydro, данная технология может представлять интерес для Японии, Южной Кореи, американского штата Калифорния, части Восточного побережья Соединенных Штатов и Испании. Это лишь часть потенциальных рынков.

Hywind может устанавливаться на большем удалении от берега, чем статические ветровые турбины, уже находящиеся в эксплуатации. Речь идет о глубинах от 120 метров до 700 метров, что позволяет размещать новую турбину значительно дальше от берега.

В создание 2,3-мегаваттной плавающей турбины было вложено в общей сложности 400 млн. крон (46 миллионов евро), что делает ее дороже наземных аналогов. Теперь главная задача компании-производителя – удешевить свою разработку.

Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien

Ветровая энергия это огромная энергия, надо только правильно ее получать и хранить.

Рассмотрим теперь отрицательное влияние ВЭУ на среду обитания человека и животных, на телевизионную связь и пути сезонной миграции птиц. Действительно крупные ВЭУ влияют на телесигнал. На расстоянии до 0.5 км, они вызывают помехи в телесигнале, это связано с тем, что лопасти ветрового колеса ВЭУ отражают сигналы, вызывая помехи при передачи телевизионного сигнала. Вследствие работы крупных ВЭУ больше 20 кВт возникает достаточное количества инфразвука, которое влияет на состояние человека и животных. При работе крупных ВЭУ возникает и естественный шум от работы ветрового колеса. Поэтому размещение ВЭУ больше 10 кВт нежелательно в переделах черты города. С этими отрицательными факторами пытаются бороться, в частности применяя новые виды материала, которые способны пропускать сигналы в большом спектре и т.д.

Ветровая энергетика вызывает все больше интерес и стремление к усовершенствованию установок для максимальной эффективности. Во многих страна начинают их применять в домах, на фермах, на небольшом производстве.

Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien

А вот такой проект :

Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien

Необычная ветровая электростанция, имеющая не три, а две лопасти, в скором времени появится у восточного побережья Шотландии. Экстравагантный ветряк, видимо, будет славен ещё и тем, что сможет принимать вертолёты.По данным Inhabitat, шотландский министр энергетики Фергюс Юинг (Fergus Ewing) на днях объявил, что правительство одобрило строительство инновационной ветровой турбины по проекту голландской компании 2-B Energy. Гигантский двухлопастный ветряк мощностью 6 мегаватт будет возведён в составе комплекса Energy Park Fife примерно в 20 метрах от берега.

Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien

Вызывающая немало вопросов вертолётная площадка присутствует только на проектных картинках в разделе «общее впечатление». В шотландском правительстве посадка геликоптеров на ветряк не обсуждается (иллюстрации 2-B Energy).

2-B Energy с нуля разработала новый тип турбин в 2007 году. Её ветряки предназначены именно для работы на воде, в прибрежной зоне, где нет строгих требований к шуму и жёстких ограничений по размеру конструкции. Что касается двух лопастей вместо трёх, то компания поясняет: чем меньше движущихся частей, тем лучше в плане ремонтопригодности.

Как сообщает BusinessGreen, 2-B Energy хотела установить в Шотландии два ветряка, но получила одобрение только на один.

«Тот факт, что инновационные компании решают проверить свои новые идеи именно в Шотландии, в лишний раз подтверждает репутацию нашей страны как места для разработки и внедрения всех типов новых „зелёных“ энергетических технологий», – заявил министр Юинг. Судя по всему, строительство экспериментальной турбины начнётся в 2014 году.


Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien
Кликабельно

Ну и еще один проектик:

Небольшая американская фирма Joby Energy разработала проект установки в виде огромного летающего змея. Змей представляет собой прямоугольный металлический каркас, несущий на себе десяток небольших лопастей. Сначала лопасти приводятся в действие моторами и, подобно пропеллеру самолета, поднимают каркас на высоту 400-500 метров.

Aufbau Offshore-Windpark Thornton Bank, Belgien

Там в дело вступают мощные высотные ветры, которые вращают лопасти, вырабатывая электрическую энергию. Часть ее идет на поддержание каркаса в воздухе, а основная часть передается на землю по той металлической «нити», которая соединяет каркас с местом запуска. Конечно, для этого требуются прочные и легкие материалы, необходимые для создания летающего (и подвергающегося мощнейшим давлениям) гигантского, в десятки метров длиной, каркаса, и электроника, которая должна обеспечивать автоматическое управление полетом и маневрированием, и датчики, непрерывно измеряющие скорость, направление ветра и ориентацию а

виды, примерные цены, бытовое использование и законность установки

Россия считается энергоизбыточной страной. Это положение верно, но имеются исключения. Существуют регионы, куда линии электропередач еще не проведены. Чаще всего, это ненаселенные регионы, северные территории и прочие труднодоступные участки. Обеспечение электрическим током в этих районах является весьма насущной проблемой, для решения которой следует рассматривать все возможные варианты. Один из них — использование ветрогенераторов.

Как устроен ветрогенератор?

Ветрогенератор — это устройство, перерабатывающее энергию ветра в электричество. Воздушный поток раскручивает ротор, который приводит во вращение генератор. Производимый ток накапливается в аккумуляторных батареях, соединенных с инвертором, преобразующим полученный заряд в номинальное значение для бытовых приборов и техники. Все используемое оборудование практически одинаково для любых типов ветряка и отличается лишь величиной напряжения.

В составе ветроэнергетических комплексов используются разные конструкции вращающихся частей — роторов, которые имеют свои достоинства и недостатки, разную эффективность и возможности. На сегодня существует большое количество разработок, способных взаимодействовать с ветрами разной силы и скорости.

Основные виды и особенности конструкции

Основными типами конструкции ветряков считаются:

  • горизонтальные,
  • вертикальные.

Горизонтальные устройства имеют форму пропеллера и являются более эффективными, чем вертикальные. Это вызвано тем, что лопасти таких ветряков получают только полезное усилие, целиком использующееся для переработки во вращательное движение. При этом, особенностью горизонтальных конструкций является необходимость точной настройки на ветер.

Отклонение крыльчатки вызывает остановку и, соответственно, прекращение выработки электротока. Еще одна особенность горизонтальных ветряков — требовательность к высоте над уровнем земли. Чем выше, тем эффективнее их работа, так как с набором высоты увеличивается сила ветра и уменьшаются помехи.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряковИспользование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Вертикальные устройства лишены недостатков горизонтальных, но имеют меньшую эффективность из-за наличия отрицательного воздействия потока на обратные стороны лопастей. В то же время, они не нуждаются в наведении на ветер и не требуют высокого основания, что делает их более удобными для обслуживания и ремонта.

В отличие от горизонтальных конструкций, имеющих практически единственный тип ротора, вертикальные устройства обладают широким перечнем вариантов. Доступность и большие возможности вызвали интерес со стороны конструкторов, разработавших множество видов ветряков с разнообразными конструктивными особенностями. Широко известны:

  • ротор Дарье;
  • конструкция Савониуса;
  • ортогональный ротор;
  • ротор Горлова;
  • геликоидный ротор;
  • устройство Третьякова и т.д.

Перечень всех типов конструкции велик и постоянно пополняется новыми разработками.

Внимание! Большинство конструкций существуют лишь в виде проектов и опытных образцов, так как промышленность создает ветрогенераторы в малых количествах и широкого распространения они пока не имеют.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряковИспользование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Схемы работы ветрогенераторов

Существуют две основные схемы работы ветрогенераторов:

  • автономная. Устройство производит электроток и питает потребителей. Распространения е имеет, работа ведется лишь с оборудованием, подключенным напрямую.
  • работа в параллельном с электросетями режиме. Этот вариант подключения широко распространен на Западе — ветряк не только питает собственные потребители, но и отдает част энергии в сеть, за что владелец получает определенную плату.

В России на сегодня возможен только первый вариант, так как оборудования, позволяющего совмещать сетевое и генерируемое электричество, в составе магистральных комплексов не имеется. При этом, для ветряка на имеет значения, по какой схеме он подключен к системе.

Рассматриваем ветровые электростанции для дома

Если рассматривать использование ветрогенератора в качестве источника электропитания для частного дома или усадьбы, то сразу же обнаруживаются две основные проблемы, препятствующие распространению ветроэнергетики среди населения:

Такие обстоятельства вынуждают большинство делать выбор в пользу дизельных или бензиновых электростанций, которые имеют более устойчивую работу и в целом обходятся дешевле, хотя и нуждаются в топливе и оказывают отрицательное воздействие на экологию региона.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряковИспользование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Выбор ветрогенератора: ориентировочные цены

Если рассмотреть промышленные образцы ветрогенераторов, то можно отметить, что цены на них имеют несколько категорий:

  • маломощные ветрогенераторы, самые дешевые, ценой 40-100 тыс руб;
  • комплексы средней мощности, имеющие цены порядка 100-200 тыс руб;
  • мощные системы ценой от 200 тыс руб и выше.

Наиболее доступны китайские образцы, которые заметно дешевле, чем изделия российских или западных производителей.

При выборе готового устройства надо учитывать необходимую мощность, возможность ремонта, а также накладные расходы — транспортировку, монтаж, настройку. Кроме того, понадобится дополнительное оборудование — контроллер заряда, АКБ, инвертор, коммутационное оборудование и т.д. Необходимо удостовериться, что все это входит в состав комплекса, иначе его стоимость возрастет на цену того, чего в нем не хватает.

Оправдана ли цена ветряка для частного дома?

Вопрос о том, насколько стоимость ветрогенератора оправдана, находится в плоскости возможностей владельца дома. Если доходы позволяют, то любая цена будет оправдана. Если же сравнивать стоимость с расходами на сетевую электроэнергию, то, конечно, разница окажется очень большой. Срок службы промышленного ветрогенератора, заявленный производителем, составляет около 20 лет. Учитывая суровые климатические условия, можно утверждать, что намного превысить заявленный предел оборудование не сможет.

Поэтому и распространены дизельные или бензиновые генераторы, которые более понятны рядовому пользователю, могут быть отремонтированы любым умельцем. Топливо, в котором они нуждаются, приобретается по мере необходимости, что тоже удобно для пользователей.

Если же никаких других вариантов нет, то цены на ветряки уже нет смысла обсуждать, приходится лишь подбирать вариант, оптимальный по цене и параметрам.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряковИспользование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Действительно ли ветрогенератор выгоден?

В этом вопросе имеется некий подвох. Выгода ветрогенератора состоит в том, что он дает возможность пользоваться электроэнергией и не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Если выбор производится между отсутствием электричества и его присутствием, то ответ очевиден. Если же сравнение производится между самым дешевым сетевым электричеством и генерируемым ветряком, то лидерство однозначно будет за сетевыми ресурсами.

При этом, надо учитывать возможность самостоятельного создания ветряка. В этом случае себестоимость энергии зависит от расходов на изготовление, которые иногда оказываются совсем мизерными. Конечный результат в данном случае зависит от наличия опыта, навыков и производственной базы, которыми располагает мастер.

Известны владельцы ветрогенераторов, полностью обеспечивающие свое жилище энергией ветра, которой им хватает на все нужды. Но наиболее распространен вариант, когда ветряки вырабатывают лишь дополнительную энергию, позволяющую экономить на освещении или водоснабжении участка.

Законность установки ветряка

Нормативных актов, напрямую регулирующих порядок установки ветрогенераторов на своем участке, в России на сегодня не имеется. Поэтому никаких разрешений получать не требуется, можно использовать ветряки на вполне законных основаниях. При этом, чиновники из администрации всегда имеют возможность придраться к различным обстоятельствам — например, жалобы соседей, уровень шума или магнитное воздействие на участке могут стать основанием для требования убрать ветряк или привести его конструкцию в соответствие с нормативами.

Если ветрогенератор установлен на участке, то проблем, скорее всего, не будет. Другое дело, если устройство установлено на балконе многоквартирного дома, но такие ситуации редки и рассматривать их незачем. Установлено, что ветрогенератор является электроприбором, поэтому пользование им разрешено так же, как использование электрокамина или утюга.

Что лучше: сделать ветрогенератор для дома своими руками или купить?

Самостоятельное изготовление ветрогенератора сулит весьма большую экономию. Даже с учетом приобретенных приборов или деталей, самодельные ветряки обходятся в десятки раз дешевле, чем купленные в магазине. Кроме прямой экономии, самодельные конструкции позволяют существенно сократить расходы на обслуживание и ремонт, так как свое изделие любой мастер разберет и соберет с завязанными глазами.

Единственной проблемой становится недоступность изготовления устройства для людей, не имеющих профильного образования, навыков или хотя бы элементарных познаний в электротехнике. В таких случаях выходом из положения будет либо приобретение готового устройства, либо использование альтернативных источников электроэнергии, не столь экологически чистых, но доступных для них.

Использование ветряных генераторов требует развития и продвижения. Возможности и перспективы такого способа выработки энергии вполне реальны, но нуждаются в определенных мерах со стороны производителей и администрации населенных пунктов. Отдельные частные генераторы проблему энергоснабжения региона не решат, но для конкретного владельца усадьбы такой вариант вполне может быть выходом из положения.

Рекомендуемые товары

планирование и типы ветряных электростанций :: BusinessMan.ru

Ветряные электростанции (ВЭС) – устройства специальной конструкции, в которых энергия ветра преобразуется в электрическую. С каждым днем они становятся популярнее. Использующие природные, а главное, возобновляемые источники энергии, удобные и простые ветроэлектростанции, так называемые ветряки, являются прекрасной альтернативой традиционным электростанциям, особенно в частных домах.

Использование энергии ветра

Ветряные мельницы, а точнее принцип их действия, были незаслуженно забыты в двадцатых годах прошлого века. Впрочем, силу ветра не использовали и тогда для получения электрической энергии. Она приводила в действие жернова мельниц, использовалась в качестве движителя для парусных судов, позднее запускала насосы для закачки воды в резервуары, то есть превращалась в механическую энергию.

Ветроэнергетика начала стремительно развиваться в конце шестидесятых годов прошлого, XX столетия. В это время стало катастрофически не хватать традиционных энергоносителей, кроме того, они резко поднялись в цене, все острее становились экологические проблемы, связанные с их использованием.

Способствовал использованию альтернативных источников электроэнергии, в том числе силы ветра, и технический прогресс. Появились новые высокопрочные и достаточно легкие материалы, позволяющие возводить башни до 120 м высотой и огромные лопасти.

Ветра, дующие во многих регионах планеты, в состоянии вращать турбины электростанции с достаточной скоростью, чтобы обеспечивать энергией частные дома, небольшие фермы или школы в сельской местности.электростанции ветряные

Но в любой бочке меда найдется хотя бы одна ложка дегтя. Ветер невозможно подчинить, он не дует всегда, тем более в одном направлении и с одинаковой скоростью. Технический прогресс не стоит на месте. Если сегодня ветряные электростанции для частного дома, вырабатывающие сотни киловатт электроэнергии, уже не являются большой редкостью, то завтра, может быть, повседневностью станут и станции мощностью в десятки мегаватт. Во всяком случае, уже есть ветроэлектростанции, мощность которых составляет 5 мВт и больше.

Преимущества и недостатки ветроэлектростанций

Ветряные электростанции обладают кроме использования бесплатной энергии ветра и независимости от внешних источников электроэнергии еще несколькими весомыми преимуществами. Не существует экологической проблемы хранения и утилизации отходов, да и сам способ получения энергии один из самых экологичных. Не говоря уже о том, как эстетично выглядит ветряк на фоне неба, достоинством его можно считать, что установка может быть как стационарной, так и передвижной.

Кроме того, сегодня уже можно подобрать ВЭС подходящей модели и мощности или использовать установку, сочетающую использование нескольких источников энергии, традиционных и альтернативных. Это может быть дизель- или солнечно-ветряная электростанция.солнечно ветряная электростанция

ВЭС имеют и недостатки. Во-первых, они шумные настолько, что крупные установки в ночное время приходится отключать. Во-вторых, создают зачастую помехи для воздушных сообщений или радиоволн. В-третьих, их нужно размещать на поистине огромных площадях. И есть еще один существенный недостаток лопастных конструкций – их нужно отключать во время массовых сезонных перелетов птиц.

Типы ветроэлектростанций

По функциональности электростанции ветряные можно разделить на стационарные и передвижные, или мобильные. Мощные стационарные установки требуют проведения целого комплекса подготовительных работ, но они в аккумуляторных батареях способны накапливать достаточное для использования в безветренную погоду количество электроэнергии.

Передвижные электростанции проще по конструкции, неприхотливы, их легко устанавливать и просто эксплуатировать. Обычно они используются для питания электроприборов или в путешествиях.ветряные электростанции

По конструкции различают крыльчатые и роторные ветроэлектростанции.

По месту установки ВЭС бывают:

  • наземные. Они устанавливаются на возвышенностях и наиболее распространены на сегодняшний день;
  • прибрежные. Строятся в прибрежной зоне морей и океанов, где из-за неравномерного нагревания суши и воды постоянно дуют ветры;
  • оффшорные. Строятся в море на расстоянии 10-15 км от берега, где постоянно дуют морские ветры;
  • плавающие. Они тоже располагаются примерно на таком же расстоянии от берега, как и оффшорные, но на плавающей платформе.

на ветряной электростанции поток воздуха

По сферам применения электростанции ветряные бывают промышленные и бытовые.

Крыльчатые ВЭС

Уже привычными стали крыльчатые ВЭС, которые лидируют на рынке ветроэнергетики. На высокой мечте устанавливается лопастной механизм с горизонтальной осью вращения, преимущественно трехлопастной, и его мощность зависит от размаха лопастей. Максимальной скорости вращения такой агрегат достигает, когда лопасти перпендикулярны ветровому потоку, поэтому в его конструкции предусмотрено устройство автоматического поворота оси вращения в виде крыла стабилизатора на малых и электронной системы управления рысканием на более мощных станциях.ветряные электростанции для частного дома

Различаются между собой крыльчатые ветроэлектростанции в основном количеством лопастей. Они могут быть многолопастными, двухлопастными, даже с одной лопастью и противовесом.

Роторные ВЭС

Роторные, или карусельные, электростанции ветряные имеют вертикальную ось вращения и не зависят от направления ветра. Это важное преимущество, если используются приземные рыскающие воздушные потоки. Минусом ВЭС такой конструкции является использование многополюсных генераторов, которые работают на малых оборотах и не имеют широкого распространения.

Эти установки тихоходны и, как следствие, не создают большого шума. Кроме того, их достоинством является простота электрических схем, которые не нарушаются при случайных резких порывах ветра.

Специалисты считают, что роторные ВЭС наиболее перспективны для большой ветроэнергетики. Правда, чтобы раскрутить такую установку, к ней нужно приложить внешнюю энергию. Только когда она достигнет определенных аэродинамических показателей, сама переходит в режим генератора из режима двигателя.

Комбинированная система «ветро-дизель»

Недостаток ветроагрегатов - неравномерная подача электроэнергии – в крупных сетях компенсируется большим количеством установок.

Также компенсировать этот недостаток можно, используя комбинированные системы, в которых есть специальные устройства, распределяющие нагрузки между ветроэнергетической установкой (ВЭУ) и дизелем. Поэтому автономные сети небольшой мощности от 0,5 до 4 МВт в паре с дизелем могут надежно и равномерно функционировать.

Современное оборудование, с помощью которого экономится около 65 % жидкого топлива в год, позволяет всего за несколько секунд при необходимости подключить дизель или отключить его.

Бытовые и промышленные ВЭС

Бытовые ветроэнергетические установки имеют мощность от 250 Вт до 15 кВт, могут работать в комплексе с солнечными батареями, с аккумулятором или без него.

Электроэнергия, вырабатываемая бытовыми ВЭС, достаточно дорогая, но часто бывает, что других ее источников просто нет.

Бытовые ветряные электростанции в России производятся с генератором постоянного тока, который заряжает аккумуляторные батареи емкостью до 800 А/ч. От таких батарей в доме могут работать все бытовые приборы: телевизор, электрочайник и др.

Процесс зарядки батарей после отключения нагрузки может быть достаточно долгим, в зависимости от силы ветра и мощности генератора.

Зарубежные бытовые ВЭС на российском рынке тоже есть, они достаточно дороги, но выдают, как правило, меньше половины номинальной мощности.

частные ветряные электростанции

Промышленные ВЭС отличаются значительно большей мощностью и объединяются, как правило, в единые сети.

Частные ветряные электростанции в основном имеют мощность от 3 до 5, реже 10 кВт. Если среднегодовая скорость ветра в регионе достигает 3-4 м/с, то такая ВЭС может обеспечить электроэнергией средний загородный дом, СТО или небольшое кафе.

Основные характеристики ВЭС

Номинальная мощность является основным показателем, который характеризует все электростанции, ветряные не исключение. Она определяется мощностью, которую вырабатывает генератор при средней скорости ветра 12 м/с, и зависит от типа станции.

Следующим важным показателем является номинальное напряжение ВЭС, которое вырабатывает генератор. Это может быть как 220 В, так и 12 В, и 24 В.

От мощности турбины зависит электрическая мощность генератора. Поскольку мощность турбины тем выше, чем больше ее диаметр и, следовательно, прочней мачта, то этот показатель важен при выборе и расчете конструкции мачты.

Ветроустановка имеет еще несколько характеристик. Важна ее производительность – это количество электроэнергии, которое устройство вырабатывает в год. Необходимо при выборе ВЭУ знать максимальную скорость ветра, которую выдерживает турбина, и его минимальную (пусковую) скорость, при которой она начинает вращаться. Играют роль при выборе и частота вращения турбины, и количество лопастей.

Принцип работы и устройство ВЭС

На ветряной электростанции поток воздуха вращает колесо с лопастями, с которого крутящий момент передается на другие механизмы. Чем больше размеры колеса, тем больший поток воздуха оно захватывает и, следовательно, быстрее вращается.

Если говорить языком физики, линейная скорость ветра преобразовывается в угловую скорость вращения оси генератора, который, в свою очередь, преобразовывает вращательное движение в электрическую энергию, передавая ее через контроллер на аккумуляторы. На выходе из устройства электроэнергия уже пригодна к бытовому использованию.

То есть, малая электростанция ветровая состоит из турбины, лопастей, хвоста (поворотного механизма), мачты с тросами-растяжками, аккумуляторов, контроллера их заряда и инвертора, который преобразовывает напряжение 12 В в 220 В.ветряные электростанции в России

Кроме этих устройств промышленная ВЭС содержит еще системы слежения за направлением ветра и его скоростью, состоянием ветрогенератора и защиты от грозовых разрядов. Кроме того, с нагрузками большего масштаба мачта не справляется, и ее заменяют башней, в которой располагается все дополнительное оборудование.

Проектирование ВЭС

Главный показатель, который позволяет принять решение об использовании ветроэлектростанции, - это среднегодовая скорость ветра, которая должна быть не меньше 5 м/с. Правда, сегодня уже существуют легкоразгоняемые ВЭС, предназначенные для электроснабжения частных домовладений, которые начинают работу с минимальной скорости воздушного потока в 3,5 м/с.

Для определения этого показателя используются специальные карты ветров.

В различных климатических зонах России были проведены измерения скорости ветра, чтобы определить, насколько эффективны там ветровые электростанции. Ветряные установки и станции уже действуют в Калининградской области, на Командорских островах, в Мурманске, Республике Саха (Якутии), в Башкортостане.

Принимая решение об установке ветроэнергетической установки или частной ВЭС, стоит для начала обратиться к специалистам, чтобы провести исследования направления и силы ветра с помощью анемометров и построить карты доступности его энергии. По этим данным рассчитывается и разрабатывается проект ВЭУ или станции из нескольких установок, ее технические и геометрические параметры.

Промышленную ВЭС достаточно большой мощности без инвесторов не построить, а грамотно выполненные расчеты и составленный проект позволят определить срок окупаемости проекта и привлечь дополнительные финансы.

Частные ветряные электростанции

По существенно заниженным данным статистики, не учитывающим отдельно стоящие удаленные здания и сооружения, около 30 % частных хозяйств в сельской местности, куда прокладка электрических сетей невозможна по экономическим причинам, не имеют электроснабжения. Не везде даже стоят генераторы на жидком топливе. И это в XXI веке!

Исследования показали, что ветроэнергетические станции различной мощности можно устанавливать во многих районах севера и Крайнего Севера, на Сахалине и Камчатке, в Нижнем Поволжье, Сибири, Карелии и на Северном Кавказе.

На выбор установки влияют потребности заказчика. Если нужно обеспечить работу сельхозтехники, с такой задачей справится маломощный ветрогенератор. Если же нужно электрифицировать целое здание, наладить уличное освещение, обеспечить отопление дома, нужно выполнять проект ветряной электростанции.

Кроме среднемесячной скорости ветра и его направления нужно рассчитать среднемесячное потребление и пиковую нагрузку электроэнергии. Такие расчеты при желании несложно выполнить самостоятельно.

Существует еще один показатель, который влияет на стоимость оборудования и монтажа ВЭУ. Это высота мачты. Чем сооружение выше, тем больше скорость ветра и тем дороже оно обходится. Оптимальной, по утверждению специалистов, является высота мачты на 10 большая, чем самое высокое дерево или здание в радиусе 100 м.

Ветряная электростанция своими руками

Для работы электронасоса, телевизора, освещения или других маломощных электроприборов на дачном участке ветроэнергетическую установку можно сделать собственноручно, если есть некоторые познания в электротехнике.

Существуют справочные данные и рекомендации по выбору мощности ветрогенератора, размерам и количеству его лопастей и достаточно подробные инструкции, как сделать ветряную электростанцию своими руками, из каких материалов и узлов.

Сегодня в Европе растут капиталовложения в строительство больших ветроэлектростанций. Массовое строительство снижает себестоимость одного киловатта и приближает ее к цене электроэнергии, полученной из традиционных источников.

Конструкция ветроэлектростанций постоянно совершенствуется, улучшаются аэродинамические и электрические показатели, снижаются потери.

Ветряные электростанции для дома, по оценкам экономистов, становятся самыми эффективными в плане окупаемости проектами в области энергетики. В дальнейшем они обещают независимость от негативных тенденций на этом рынке.

самая мощная и интересная из них, её плюсы и минусы

Возрастающая роль ветроэнергетики в мире вызвала неоднозначное отношение у населения. С одной стороны, приветствуется экологическая чистота и отсутствие вредных выбросов в атмосферу, с другой — муссируются различные домыслы об отрицательном воздействии ветроэнергетических установок на человеческий организм. Такое отношение не всегда объяснимо, ведь для некоторых регионов ветроэнергетика — единственный способ получить электроэнергию в своих домах.

Рост числа установок вызвал объединение их в ветровые электростанции, обеспечивающие энергией целые страны и крупные регионы.

Виды ветровых электростанций

Основным и единственным видом ветровых электростанций является объединение в единую систему нескольких десятков (или сотен) ветроэнергетических установок, производящих энергию и отдающих ее в единую сеть. Практически все эти установки имеют одну и ту же конструкцию с некоторыми изменениями у отдельных турбин. Как состав, так и все остальные показатели у станций вполне единообразны и зависят от суммарной мощности отдельных агрегатов. Различия между ними имеются только в способе размещения. Так, существуют:

  • наземные
  • прибрежные
  • шельфовые
  • плавающие
  • парящие
  • горные

Такое обилие вариантов связано с условиями, потребностями и возможностями компаний, эксплуатирующих те или иные станции в различных регионах земного шара. Большинство точек размещения связаны с необходимостью. Например, лидер в мировой ветроэнергетике Дания попросту не имеет других возможностей. С развитием отрасли неминуемо появление других вариантов размещения агрегатов, извлекающих максимальную выгоду из местных ветряных условий.

Плюсы и минусы ВЭС

На сегодняшний день в мире насчитывается более 20 000 ветроэлектростанций разной мощности. Большинство из них установлены на побережье морей и океанов, а также в степных или пустынных районах. Ветроэлектростанции обладают массой преимуществ:

  • нет необходимости в подготовке площадей для монтажа установок
  • ремонт и обслуживание ВЭС обходятся значительно дешевле, чем любых других станций
  • потери на передачу энергии значительно ниже вследствие близости от потребителей
  • отсутствие вреда для окружающей природы
  • источник энергии совершенно бесплатный
  • земли между установками можно использовать для сельскохозяйственных целей

К плюсам можно отнести также отсутствие четкой привязки к определенной точке, как это наблюдается у ГЭС.

При этом, имеются и минусы:

  • нестабильность источника вынуждает использовать большое количество аккумуляторных батарей
  • установки при работе издают шум
  • мерцание от лопастей ветряков весьма отрицательно воздействует на психику
  • стоимость энергии намного выше, чем при использовании других методов производства

Дополнительным недостатком можно назвать высокую инвестиционную стоимость проектов таких станций, складывающуюся из цены техники, стоимости транспортировки, монтажа и эксплуатации. Учитывая срок службы отдельной установки — 20-25 лет, многие станции являются неокупаемыми.

Недостатки достаточно существенные, но отсутствие иных возможностей снижает их влияние на принимаемые решения. Для многих регионов или государств ветроэнергетика является основным способом получать собственную энергию, не зависеть от поставщиков из других стран.

Самые крупные ветровые электростанции мира: виды, плюсы и экономическое обоснование строительстваСамые крупные ветровые электростанции мира: виды, плюсы и экономическое обоснование строительства

Экономическое обоснование строительства ветровых электростанций

Перед тем, как принимать решение о строительстве в данном участке местности ВЭС, производятся тщательные и обширные изыскания. Специалисты выясняют параметры местных ветров, направление, скорости, прочие данные. Примечательно, что метеорологические сведения в данном случае пользы приносят мало, так как они собираются в разных уровнях атмосферы и преследуют различные цели.

Некоторые страны (например, Канада) имеют специальную карту ветров, собранную для всей территории страны и значительно облегчающую проектирование станций для бизнесменов. Такие карты имеются у 19 стран, с каждым годом это число увеличивается.

Полученная информация дает основание для расчетов эффективности, ожидаемой производительности и мощности станции. Учитываются, с одной стороны, все расходы на создание станции, включая приобретение оборудования, доставку, монтаж и пусковые работы, эксплуатационные издержки и т.п. С другой стороны, подсчитывается прибыль, которую может принести работа станции. Полученные значения сопоставляются между собой, сравниваются с параметрами других станций, после чего выносится вердикт о степени целесообразности строительства станции в данном регионе.

Самые крупные ветровые электростанции мира: виды, плюсы и экономическое обоснование строительстваСамые крупные ветровые электростанции мира: виды, плюсы и экономическое обоснование строительства

Самая мощная ВЭС

Создание небольшой электростанции невыгодно. В этой отрасли четко действует правило — выгодно либо иметь частный ветряк для обслуживания дома, фермы, небольшого поселка, либо строить большую электростанцию регионального значения, действующую на уровне энергосистемы страны. Поэтому в мире постоянно создаются все более мощные станции, вырабатывающие большое количество электроэнергии.

Крупнейшей в мире ВЭС, вырабатывающей почти 7,9 ГВт энергии в год, является китайская «Ганьсу». Потребности почти двухмиллиардного Китая в энергии огромны, что заставляет строить большие станции. К 2020 году запланирован выход на мощность 20 ГВт.

В 2011 году была задействована индийская станция «Муппандал», установленная мощность которой составляет 1,5 ГВт.

Третей по мощности станцией с объемом производства 1,064 ГВт в год, является индийская Jaisalmer Wind Park, работающая с 2001 года. Изначально мощность станции была ниже, но, после серии модернизаций, достигла сегодняшнего значения. Такие параметры уже приближаются к показателям средней ГЭС. Достигнутые объемы производства электроэнергии начинают выводить ветроэнергетику из разряда второстепенных в основные направления энергетической отрасли, создают широкие перспективы и возможности.

Рекомендуемые товары

Почему СССР был лидером в ветроэнергетике, а сейчас нам приходится всех догонять
Самым неожиданным пируэтом на пути человечества к ветровой энергетике может похвастаться Россия. Когда ВЭС были непопулярны на Западе, они были на подъеме у нас. Когда в мире их стали активно развивать, в стране появились просто толпы экспертов из энергетической отрасли, которые указывали: «Место для ветряков в Европе кончилось». Правда, с тех пор, как у нас начали это говорить, мощность ВЭС у европейцев выросла в десятки раз и продолжает расти. Видимо, до них мнение наших экспертов не довели.

Ну а в 2016 году мы внезапно еще раз поменяли мнение, так сказать, вернулись в добрежневский СССР. Первым на государственном уровне сказал свое веское слово Росатом. Его замгендиректора Вячеслав Першуков честно отметил: после выполнения имеющихся заказов на строительство новых АЭС за рубежом Росатом может остаться без зарубежных строек, поскольку этот рынок быстро сокращается. Атомная генерация за пределами России, действительно, переживает упадок, и никаких перспектив выхода из него не видно.

Главная причина проста: энергия АЭС западной постройки стоит дорого. Энергия АЭС российской постройки дешевле, но все равно не настолько, как у новых западных ветряков. Да, для компенсации их непостоянства нужно немного газовых ТЭС, но для АЭС они тоже нужны. Ведь реактор всегда дает одинаковую выработку, а люди потребляют днем куда больше, чем ночью. При равной цене и равных проблемах западный покупатель, на которого вечно давят "зеленые", никогда не выберет атомную генерацию.

Вот Першуков и констатирует: возможности строительства новых крупных АЭС за рубежом практически исчерпаны. «Мы должны зарабатывать не на рынке ядерных технологий. Все. Иначе не получается», – верно отмечает он.

Конечно, если сперва забрасывать какое-то дело на десятилетие, а потом браться за него, когда у конкурентов уже есть отработанные годами технологии, то сразу на лидерские позиции рассчитывать не стоит. Поэтому Росатом пошел по уже проторенному Петром I пути и начал учиться новому (а точнее — хорошо забытому у нас старому) у голландцев. С помощью дочерней структуры он создал партнерство с Lagerwey. До 2020 года госкорпорация планирует построить 26 небольших ВЭС на 610 мегаватт — начиная с Ульяновской области уже в 2018 году. Да, это меньше одной сотой от ежегодного мирового ввода, но на этих крохах Росатом учится. К тому же в 2020 году предполагается локализовать производство ветряков в России на 65 процентов.

Сложнее будет потом, когда придется выйти на большие масштабы. С прибылью производить ветряки общей мощностью лишь на сотни мегаватт в год нельзя. Это большой бизнес, без массового производства низкой цены в нем не будет. Поэтому надо расширять как строительство ветряков у нас, так и выходить на мировой рынок. Однако, здесь конкурировать будет очень тяжело.

Гиганты типа Vestas потратили десятки лет на отработку своих технологий и построили совершенно уникальные мощности. Например, завод по выпуску титанических лопастей в десятки тонн, расположенный на острове специально для того, чтобы проще было вывозить такой сложный для сухопутных дорог груз. Где Росатом построит такое, и сможет ли он угнаться за постоянно совершенствующимся рынком ветряков — вопрос, и непростой.

как устроены ветровые электростанции, рентабельность и особенности конструкции

Ветроэнергетика как отрасль может базироваться только на использовании крупных и высокопроизводительных ветровых турбин. Установки малой мощности, обеспечивающие лишь отдельные дома или группы потребителей, интересны только как автономные источники энергии. Крупные ветротурбины успешно используются в странах Запада, США, Китае. Для использования таких устройств требуется достаточно сильный и стабильный ветер, что свойственно не всем регионам.

Как устроены мощные промышленные ветрогенераторы?

Существующие ныне мощные ветрогенераторы имеют практически одинаковую конструкцию. За основу взят горизонтальный ротор с крыльчаткой. Большие размеры лопастей создают высокую площадь сопротивления потоку ветра, поэтому обычно устанавливается по три лопасти. Масса таких установок очень велика — одна из величайших установок Enercon E-126 весит 6000 т. При таких параметрах требуется достаточно сильный и ровный ветер.

Для старта вращения используются специальные электродвигатели. Большинство моделей не имеет устройства наведения, обходятся установкой на преобладающем направлении потока. Обычное место использования — степные или пустынные регионы, прибрежные или шельфовые районы с постоянными и ровными ветрами.

Конструкция мощного ветрогенератора состоит из следующих элементов:

  • опорная башня. У образцов меньших размеров это мачта. Башня имеет коническую форму, способствующую большей устойчивости и равномерному распределению нагрузок. Изготавливается на месте путем последовательной заливки бетоном соответствующей опалубки. В основании имеется мощная бетонная площадка, являющая цоколем фундамента, обеспечивающего неподвижность и устойчивость
  • гондола. Это камера, внутри которой расположены генераторный отсек, устройства передачи вращения. К ней же присоединяется ротор, конструктивно являющийся продолжением гондолы и образуюший вместе с ней обтекаемую форму. Внешняя часть ротора состоит из хаба и лопастей. Хаб — это центральный обтекатель, установленный на валу генератора и служащий для присоединения лопастей. Гондола имеет возможность вращения вокруг башни для установки на ветер, для чего используется асинхронный электродвигатель и зубчатая передача, опоясывающая всю верхнюю часть башни. Возможность вращения имеется не у всех моделей, для шельфовых ветряков, работающих на потоках двух противоположных направлений, эта функция необязательна.
  • генератор турбины представляет собой устройство кольцевого типа. Ротор турбины конструктивно объединен с ротором генератора, это снижает потери и уменьшает материалоемкость. Для подобных конструкций принципиально важно в максимальной степени исключить узлы передачи вращения, взамен применяя единые цельные элементы.

Лопасти изготавливаются из специального композитного волокна с включениями стали. В зависимости от размеров они изготавливаются целиком или набираются из отдельных частей. Устройство лопастей предусматривает возможность изменения профиля или угла поворота, позволяя регулировать аэродинамику в соответствии с режимом ветрового потока.

В зависимости от размеров, фирмы-изготовителя и назначения ветряка, могут иметься какие-либо изменения в конструкции, дополнения или иные особенности, присущие только данной модели.

Размеры ветряка

Промышленные ветрогенераторы большой мощности обладают впечатляющими габаритами. Так, уже упоминавшийся Enercon E-126 имеет полную высоту 198 м при размахе лопастей 128 м. Площадь, которую ометают такие лопасти, составляет 12668 м2.

Размеры других ветряков соответствуют вырабатываемой мощности. Существуют более крупные или мелкие модели, но все они велики и обладают большим весом. При этом, поверхность земли занимает только основание мачты, вся остальная площадь пригодна для использования под сельское хозяйство.

Примечательно, что мощные ветряки нерентабельны по отдельности. Они используются чаще всего в составе больших ветроэлектростанций, занимающих достаточно большие площади. В составе комплексов насчитываются десятки и даже сотни отдельных установок, объединенных в единую систему и выдающие суммарную мощность в несколько мВт. Они создаются в местах с оптимальными ветровыми условиями, способными обеспечить равномерную нагрузку и стабильную производительность оборудования.

Большие размеры означают высокие цены на оборудование. Так, стоимость турбины Enercon E-126 составляет 11 млн евро. Можно примерно подсчитать стоимость целой ветроэлектростанции, эксплуатационные расходы и затраты на доставку и монтаж таких гигантов. Соответственно, себестоимость энергии достаточно высока, а срок службы относительно низок — около 20 лет.

Мощные ветрогенераторы: сравнительная характеристика

Параметры мощных ветряков напрямую зависят от их мощности. Тип конструкции у всех моделей практически одинаков, так как аэродинамика лопастей, оптимальным образом подходящая для установок высокой мощности, должна соответствовать именно такой конфигурации. Поэтому сравнивать можно только пропорции крыльчатки того или иного устройства. Гораздо проще рассматривать мощность установок, поскольку она важнее для любых расчетов и может сказать гораздо больше для потенциального пользователя.

Флагманами в этом направлении являются известные фирмы Siemens, Enercon, Vestas и многие другие. Конкуренция между ними весьма жесткая, так как спрос ограничен, ошибки недопустимы. Отсюда высочайшее качество оборудования, отлаженный механизм работы всех узлов и агрегатов. Примечательно, что спрос на крупные устройства намного ниже, чем на менее производительные. Цена оборудования не позволяет широко распространять его повсеместно, выбор делается в сторону меньших расходов.

Устройство промышленных ветрогенераторов большой мощности: размеры ветряка, сравнительные характеристики и промышленное применениеУстройство промышленных ветрогенераторов большой мощности: размеры ветряка, сравнительные характеристики и промышленное применение

Промышленные ветровые электростанции

Функционирование нескольких сотен крупных ветряков способно создавать большие мощности. Создание ветровых электростанций позволило решить проблемы с электроснабжением регионов, не имеющих возможности строительства ГЭС или АЭС.

Примечательно, что запрет на строительство АЭС в ряде регионов мира и отсутствие других возможностей явились причинами возникновения множества ВЭС, хотя эксплуатационные и экономические параметры ветряков уступают более традиционным вариантам выработки энергии. Кроме того, ветроэнергетика признана экологически чистым направлением, что также сыграло немалую роль в развитии отрасли.

В последнее время наблюдаются две параллельные тенденции:

  • рост числа мощных установок, объединенных в большие станции
  • возрастание интереса к частным источникам, дающим возможность автономного существования без использования сетевых ресурсов

Возникает конкурентная ситуация, когда большие вложения в огромные комплексы перестают покрываться доходами от них, а небольшие установки становятся все более выгодными и удобными. Будущее покажет, какая система станет наиболее распространенной и эффективной.

Рекомендуемые товары

Информация о ветроэнергетике и факты

Photogrpah от Carlos Barria, Reuters

Read Caption

Рабочий смотрит на ветряную турбину, используемую для производства электроэнергии, на ветровой электростанции в Гуачжоу, Китай. Китай является крупнейшим в мире производителем выбросов CO2, а также ведущим в мире производителем возобновляемой электроэнергии.

Photogrpah от Carlos Barria, Reuters

Reference

Ветроэнергетика предлагает устойчивый вариант в поисках возобновляемых источников энергии.

Ветер - это движение воздуха из области высокого давления в область низкого давления. На самом деле ветер существует потому, что солнце неравномерно нагревает поверхность Земли. Когда горячий воздух поднимается, более холодный воздух поступает, чтобы заполнить пустоту. Пока светит солнце, будет дуть ветер. И ветер долгое время служил источником энергии для людей.

Древние моряки использовали паруса для захвата ветра. Когда-то фермеры использовали ветряные мельницы для измельчения зерна и перекачивания воды. Сегодня все больше и больше ветряных турбин вырабатывают электричество от ветра. За последнее десятилетие использование ветряных турбин увеличивалось более чем на 25 процентов в год. Тем не менее, он обеспечивает лишь небольшую долю энергии в мире.

Погода 101 Погода на нашей планете может быть интенсивной, от жары и града до тайфунов и торнадо.Узнайте, что заставляет природу вызывать ее ярость.

Как это работает

Большая часть энергии ветра поступает из турбин, которые могут быть высотой с 20-этажное здание и иметь три лопасти длиной 200 футов (60 метров).Ветер вращает лопасти, которые вращают вал, соединенный с генератором, который производит электричество.

,
Что такое ветряная электростанция? (с картинками)

Ветряные электростанции, также известные как ветряные электростанции, представляют собой большие комплексы ветрогенераторных устройств, которые преобразуют энергию ветра в электричество, а также в энергию для перекачки воды или генерирования механической энергии. Самый распространенный вид ветряных электростанций генерирует электричество с помощью ветряных турбин и распределяет его через линии электропередач и трансформаторы. Некоторые установки подключены к большой электрической станции, в то время как другие, более мелкие, обеспечивают электроэнергией изолированные жилые дома или небольшие коммерческие здания.Наиболее производительные заводы регулярно продают излишки электроэнергии коммунальным предприятиям.

Wind farms can be located offshore. Ветряные электростанции могут быть расположены в открытом море.

Ветроэнергетическая установка может быть построена как одна большая единица или в виде меньших модульных турбинных конструкций.Меньшая конструкция установки включает модули, которые можно легко переставлять, увеличивать или уменьшать в зависимости от наличия энергии ветра и потребностей в энергии. В то время как ветровая электростанция среднего размера может быть физически построена менее чем за шесть месяцев, соответствующий анализ ветра и получение разрешений на строительство и использование, как правило, продлевают время завершенного проекта примерно до двух лет.

Opponents of wind power plants claim they are disruptive to birds and other animals indigenous to the area. Противники ветряных электростанций утверждают, что они вредны для птиц и других животных, обитающих в этом районе.

Открытый, беспрепятственный ветреный участок земли является первым шагом многих, которые необходимы для строительства и эксплуатации ветряной электростанции. Скорость ветра чрезвычайно важна, так же как и количество ветра, регулярно производимого в предложенном месте.Определение этих факторов предполагает сложное и относительно долгосрочное тестирование, чтобы быть точным.

Wind farms use wind-driven turbines to generate electricity. Ветряные электростанции используют ветряные турбины для выработки электроэнергии.

Местоположение - это все, что нужно для определения лучшего места для строительства ветряной электростанции. Скорость и сила ветра могут сильно варьироваться от часа к часу ежедневно, и даже от сезона к сезону в разных местах. Хотя ветер не так драматичен, он также может меняться ежегодно.Существуют методы прогнозирования для прогнозирования факторов ветра, но они не очень надежны при попытке «запланировать» его, как это делается с другими источниками электроэнергии.

Как правило, можно с уверенностью предположить, что скорость ветра выше на больших высотах, где нет препятствий и ветров. Исходя из этих факторов, предпочтительными местами для ветряных электростанций являются горные вершины, открытые открытые плоскости или береговые линии или вершины округлых, холмистых холмов, свободных от густого роста деревьев или листвы.Даже в идеальных географических местах фактические скорости и непрерывность ветра должны быть тщательно измерены, поскольку простое восприятие ветра может вводить в заблуждение.

Энергия ветра часто рекламируется как лучшая альтернатива использованию ископаемого топлива, содержащего большое количество углерода и углеводородов, для производства электроэнергии. Это продвигается на основе его отсутствия вредных выбросов, массовой доступности и общей чистоты.Противники ветряных электростанций ссылаются на негативное эстетическое воздействие растений и возможные нарушения для птиц и других животных, обитающих в этом районе.

The most common type of wind power plant generates electricty through wind turbines and distributes it through power lines and distributors. Самый распространенный тип ветряных электростанций генерирует электричество с помощью ветряных турбин и распределяет его по линиям электропередачи и распределителям.,

энергии ветра | Емкость и Факты

Энергия ветра , форма преобразования энергии, при которой турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую или электрическую энергию, которая может использоваться для получения энергии. Энергия ветра считается возобновляемым источником энергии. Исторически энергия ветра в форме ветряных мельниц веками использовалась для таких задач, как измельчение зерна и перекачка воды. Современные коммерческие ветряные турбины производят электричество, используя энергию вращения, чтобы привести в действие электрический генератор.Они состоят из лезвия или ротора и кожуха, называемого гондолой, которая содержит трансмиссию на высокой башне. Самые крупные турбины могут производить 4,8–9,5 мегаватт электроэнергии, имеют диаметр ротора, который может превышать 162 метра (около 531 фута), и прикреплены к опорам, достигающим 240 метров (787 футов) в высоту. Наиболее распространенные типы ветряных турбин (которые производят до 1,8 мегаватт) намного меньше; они имеют длину клинка около 40 метров (около 130 футов) и прикреплены к башням высотой около 80 метров (около 260 футов).Меньшие турбины могут быть использованы для обеспечения электроэнергией отдельных домов. Ветряные электростанции - это области, где несколько ветряных турбин сгруппированы вместе, обеспечивая больший общий источник энергии.

Подробнее на эту тему

Турбина

: ограничения по ветроэнергетике

Не вся кинетическая энергия ветра может быть извлечена, потому что должна быть конечная скорость, когда воздух покидает лопасть.Это может быть ...

Ресурсы ветра рассчитываются на основе средней скорости ветра и распределения значений скорости ветра, происходящих в конкретной области. Районы сгруппированы по классам энергии ветра, которые варьируются от 1 до 7. Класс энергии ветра 3 или выше (эквивалентно плотности энергии ветра 150–200 Вт на квадратный метр или среднему ветру 5,1–5,6 м в секунду [ 11,4–12,5 миль в час]) подходит для выработки ветровой энергии в коммунальном масштабе, хотя некоторые подходящие участки также можно найти в районах классов 1 и 2.В Соединенных Штатах имеются значительные ветровые ресурсы в районе Великих равнин, а также в некоторых морских районах. Начиная с 2018 года крупнейшей ветряной электростанцией в мире была ветроэнергетическая база Цзюцюань, представляющая собой более 7000 ветряных турбин в китайской провинции Ганьсу, которая вырабатывает более 6000 мегаватт энергии. Одна из крупнейших в мире морских действующих ветряных электростанций, London Array, занимает площадь в 122 кв. Км (около 47 кв. Миль) во внешних подходах устья Темзы и вырабатывает до 630 мегаватт энергии.Hornsea One, который появится в сети в 2020 году и будет занимать площадь 407 кв. Км (около 157 кв. Миль) у побережья Йоркшира в Англии, будет еще больше, производя около 1200 мегаватт электроэнергии. Для сравнения, типичная новая угольная электростанция в среднем составляет около 550 мегаватт.

К 2016 году ветер давал примерно 4 процента от общего объема электроэнергии в мире. Выработка электроэнергии ветром резко возросла из-за опасений относительно стоимости нефти и влияния сжигания ископаемого топлива на климат и окружающую среду ( см. Также глобальное потепление).Например, с 2007 по 2016 год общая установленная мощность ветроэнергетики увеличилась в пять раз с 95 гигаватт до 487 гигаватт по всему миру. Китай и Соединенные Штаты обладали наибольшим количеством установленной мощности ветра в 2016 году (168,7 гигаватт и 82,1 гигаватта соответственно), и в том же году Дания вырабатывала самый большой процент электроэнергии из ветра (почти 38 процентов). По оценкам ветроэнергетики, к 2030 году мир сможет генерировать около 20 процентов от общего объема электроэнергии, получаемой от энергии ветра.По различным оценкам стоимость энергии ветра составляет всего 2–6 центов за киловатт-час, в зависимости от местоположения. Это сопоставимо со стоимостью угля, природного газа и других видов ископаемой энергии, которая колеблется от 5 до 17 центов за киловатт-час.

ветряных турбин Ветряные турбины. © Elenathewise / Fotolia

Проблемы широкомасштабного внедрения ветроэнергетики включают требования к размещению, такие как наличие ветра, эстетические и экологические проблемы, а также доступность земли.Ветряные электростанции наиболее рентабельны в районах с постоянными сильными ветрами; однако эти районы не обязательно находятся вблизи крупных населенных пунктов. Таким образом, линии электропередач и другие компоненты электрических распределительных систем должны иметь возможность передавать эту электроэнергию потребителям. Кроме того, поскольку ветер является прерывистым и непостоянным источником энергии, накопление энергии может быть необходимым. Общественные группы по защите интересов выразили обеспокоенность по поводу потенциальных нарушений, которые ветряные электростанции могут иметь в отношении дикой природы и общей эстетики.Хотя ветрогенераторы обвиняют в нанесении вреда и гибели птиц, эксперты показали, что современные турбины оказывают небольшое влияние на популяцию птиц. Национальное общество Audubon, крупная экологическая группа, базирующаяся в Соединенных Штатах и ​​сосредоточенная на сохранении птиц и других диких животных, решительно выступает за использование энергии ветра, при условии, что ветряные электростанции надлежащим образом расположены для минимизации воздействия на мигрирующие популяции птиц и важные среда обитания дикой природы.

ветряных турбин: воздействие Чтобы помочь оценить визуальное воздействие морских ветряных турбин, эта морская фотография была подготовлена ​​с изображениями типичной ветряной турбины, модифицированной, чтобы показать ее внешний вид на различных расстояниях от береговой линии. © Deepwater Wind Holdings, LLC Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня ,

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • образование
  • Исследовательская работа
  • новаторство
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Alumni
  • О MIT
  • Больше ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Alumni
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню О, похоже, мы не смогли найти то, что искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Посмотреть больше результатов

Предложения или отзывы?

,

Добавить комментарий