Ветряная мельница для электричества: Энергия ветра обеспечивает электричеством крупнейшую производственную площадку SC Johnson (и не только!)

Содержание

Страница не найдена — Портал Продуктов Группы РСС

Сообщите нам свой адрес электронной почты, чтобы подписаться на рассылку новостного бюллетеня. Предоставление адреса электронной почты является добровольным, но, если Вы этого не сделаете, мы не сможем отправить Вам информационный бюллетень. Администратором Ваших персональных данных является Акционерное Общество PCC Rokita, находящееся в Бжег-Дольном (ул. Сенкевича 4, 56-120 Бжег-Дольный, Польша ). Вы можете связаться с нашим инспектором по защите личных данных по электронной почте: .

Мы обрабатываем Ваши данные для того, чтобы отправить Вам информационный бюллетень — основанием для обработки является реализация нашей законодательно обоснованной заинтересованности или законодательно обоснованная заинтересованность третьей стороны – непосредственный маркетинг наших продуктов / продуктов группы PCC .

Как правило, Ваши данные мы будем обрабатывать до окончания нашего с Вами общения или же до момента, пока Вы не выразите свои возражения, либо если правовые нормы будут обязывать нас продолжать обработку этих данных, либо мы будем сохранять их дольше в случае потенциальных претензий, до истечения срока их хранения, регулируемого законом, в частности Гражданским кодексом.

В любое время Вы имеете право:

  • выразить возражение против обработки Ваших данных;
  • иметь доступ к Вашим данным и востребовать их копии;
  • запросить исправление, ограничение обработки или удаление Ваших данных;
  • передать Ваши персональные данные, например другому администратору, за исключением тех случаев, если их обработка регулируется законом и находится в интересах администратора;
  • подать жалобу Президенту Управления по защите личных данных.

Получателями Ваших данных могут быть компании, которые поддерживают нас в общении с Вами и помогают нам в ведении веб-сайта, внешние консалтинговые компании (такие как юридические, маркетинговые и бухгалтерские) или внешние специалисты в области IT, включая компанию Группы PCC .

Больше о том, как мы обрабатываем Ваши данные Вы можете узнать из нашего Полиса конфиденциальности.

Ветровая энергия в России: почему у нас так мало ветряков

Как это работает

Ветряки преобразуют ветер в электроэнергию. Работают они по принципу мельницы, только более высокотехнологичной. Потоки воздуха крутят лопасти, и те вращаются в вертикальной плоскости. Таким образом возникает механическая энергия, энергия движения. А подключенный к устройству генератор уже вырабатывает электричество.

Чем выше ветряк, тем больше он производит электроэнергии. Высота столба — от 20 м, а самый высокий в мире ветрогенератор находится в Германии, в Гайльдорфе. Он вырос аж до 178 м.

Строительство ветрогенератора в Гайльдорфе. Фото: mbrenewables

Ветроэнергетику первым делом облюбовали страны, которые заботятся об окружающей среде: Дания, Германия, Испания, Ирландия. Оно и понятно: нет вредных выбросов и опасностей для флоры и фауны. Другое достоинство в том, что ветряки не требуют дополнительного топлива: платить нужно только за их постройку и обслуживание, так что это выходит дешевле, чем другие виды энергии. Хотя конечно, стоимость строительства и обслуживания ветроэлектростанций сильно варьирует в зависимости от многих факторов: место строительства, высота, материалы, дополнительное оборудование. 

Стоит заметить, что ветряки не так невинны: из-за них гибнут птицы и летучие мыши. Около тысячи в год погибают от одного генератора.

Главная проблема ветряков — внезапно — в том, что они работают лишь благодаря ветру. Так что местность для генератора нужно тщательно выбирать. Впрочем, и для этой проблемы уже нашли решение. Ветряки строят не только в полях, но и над гладью морской — в местах, где ветер дует практически непрерывно.

Фото: Florian Pircher с сайта Pixabay

При кажущейся простоте такого решения, ветрогенераторы — сложные и высокотехнологичные механизмы. Здесь нужно продумать все мелочи: сильный ветер может сломать лопасти, нагрузка на опорную конструкцию не должна быть критической, и нужна возможность остановить лопасти на время бури.

Дополнительного оборудования много, например, система тормозов. В России же пока просто не производят необходимого оборудования, а закупать его — слишком дорого. Только массовое производство ветряков поможет такому мероприятию окупиться, и то лишь в долгосрочной перспективе. Однако кое-какие шаги в направлении развития ветровой электроэнергетики Россия все же предпринимала раньше — и продолжает это делать.

Прошлое — далекое и не очень

В 1920-х годах в СССР уже начали разрабатывать предшественников сегодняшних ветряков для отдаленных районов. Работали они по гидравлическому принципу: ветер поднимал воду вверх по столбу, а затем она опускалась и крутила турбину. Так вырабатывался ток. Кстати, тот самый высоченный ветрогенератор в Гайльдорфе работает по тому же принципу.

В 30-х годах изобретатель Анатолий Уфимцев построил на собственные средства миниветроэлектростанцию. Она работала исправно несколько лет и снабжала электричеством его дом вплоть до смерти Уфимцева. В последующие годы в СССР продолжали выпускать ветряки, но с популяризацией топливной промышленности и строительством АЭС все меньше и меньше.

Ветростанция А. Г. Уфимцева — первая и единственная в мире, способная давать вполне выровненную электроэнергию от беспорядочных порывов ветра.

Писал в 1934 году Владимир Ветчинкин

Крупнейший советский учёный-механик в области аэродинамики

Ветростанция А. Г. Уфимцева в Курске. Фото: Википедия

Однако после 2000-х ветряками в России снова стали интересоваться. «Росатом» еще в 2017 году пообещал построить сеть ветряных электростанций по всей стране и таким образом «возродить отрасль». Помочь взялись в голландской компании Lagerwey. Однако специалисты выразили сомнение относительно проекта. Угнаться за постоянно растущим рынком и технологиями вот так сразу, с нуля, крайне тяжело.

Сегодня небольшие ветропарки раскиданы по всей стране. Один, например, есть в поселке Куликово Калининградской области. Существует он аж с 1998 года. Ветряки поселок получил в подарок от компании из Дании, и они работают до сих пор (хотя и не без инцидентов). Однако генерация энергии там небольшая, да и дачники строят дома слишком близко к турбинам, не понимая, что это опасно.

Ветряные электростанции недалеко от посёлка Куликово Калининградской области. Фото: Uritsk / Livejournal

В 2018 году самый крупный отечественный ветропарк открыли в Ульяновской области. Сделала это финская компания Fortum совместно с РОСНАНО. Промышленный парк настолько большой, что уже готов выйти на оптовые поставки энергии. Кроме того, при Ульяновском техническом университете открылась кафедра, где готовят специалистов в области электроэнергетики.

Какие могут быть проблемы?

В России существует сложная инфраструктура, которая обслуживает газовую и атомную отрасли энергетики. В этой области заняты тысячи людей. И просто так взять и сменить все это великолепие — пусть даже на более дешевую и экологически чистую — энергию мы не сможем.

Михаил Гусев, инженер подразделения «Электропривод» компании ABB, объясняет: «Россия не испытывает дефицита в электроэнергии. Большинство наших генерирующих предприятий работает ниже коэффициента использования установленной мощности. В арсенале наших энергетиков достаточную долю занимают АЭС и ГЭС, которые имеют ощутимо низкую удельную себестоимость производства электроэнергии по сравнению с генерацией на углеводородном сырье. Поэтому у нас нет острой потребности в развитии альтернативных источников энергии. Но в скором времени она появится, поэтому нужно вовремя начать развивать отрасль».

Отставание России по количеству ветропарков от США и Европы по-прежнему велико. По словам Владимира Максимова, руководителя департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус», основная причина такого положения вещей — в недостаточно эффективных мерах государственной поддержки сегмента ветровой энергетики. Впрочем, в сентябре прошлого года вышло постановление правительства, повышающее инвестиционную привлекательность строительства объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии. Это должно помочь.

«Еще одно существенное препятствие для развития ветроэнергетики в России — высокие требования по уровню местной локализации производства компонентов, который должен достигать 65%, — говорит Владимир Максимов. — Например, уровень локализации крупнейшего отечественного объекта, ветропарка в Ульяновске, составляет всего 28%. Проект спасло только то, что он был утвержден еще в 2015 году».

Промышленный ветропарк в Ульяновской области, построенный финской компанией Fortum. Фото: Twitter @ VostockCapital_

Другая проблема — тонкости нормативной базы. Михаил Гусев говорит: «Закон вынуждает рассматривать ветроустановку как уникальное сооружение из-за ее высоты, налагая ряд нелогичных ограничений. Например, есть требование обустраивать подъездные пути к ветряным электростанциям как автомобильные дороги. Все это ведет к увеличению стоимости ветряков. Но без удовлетворения нормативных предписаний объект не может быть введен в эксплуатацию».

Есть ли перспективы?

Тем не менее со стратегической точки зрения ориентация на импортозамещение должна принести плоды, считает Максимов. Так, в Ульяновске запускается предприятие по изготовлению лопастей для ветроустановок, а в Нижегородской области стартовало производство систем управления и охлаждения.

Российский потенциал ветроэнергетики оценивается экспертами примерно в пять раз выше, чем, например, германский.

Есть и потребность. «В России ветрогенераторные установки могут быть востребованы в регионах с децентрализованным энергоснабжением: в Бурятии, на Чукотке, на Сахалине, на Курильских островах, — говорит Иван Назаров, руководитель Инженерного центра НИЦ ‘ТехноПрогресс’. — На этих территориях электроснабжение потребителей не имеет связи с централизованной энергосистемой, а потому есть потребность в автономных источниках энергии. Пока в этих регионах в основном используются дизельные электростанции, конкуренцию которым могут составить альтернативные источники энергии».

Фото: PeterDargatz с сайта Pixabay

«До 2024 года эта отрасль сугубо дотационная, — говорит Михаил Гусев. — Однако и задачи стоят амбициозные: выйти на уровень локализации 65%. Это означает, что начнут работать предприятия по производству компонентов, будет адаптирована нормативная база, и главное — будут построены огромные мощности электроэнергетики. Помножив полученные компетенции на территорию нашей страны, где есть стабильный ветер, мы получаем безграничные перспективы. Главная цель для отрасли — стать конкурентной традиционным видам выработки электроэнергии».

Иван Назаров полагает: существует несколько векторов возможного развития России в области ветроэнергетики. Например, закупка и монтаж «под ключ» готовых зарубежных ветрогенераторных установок. Другой вариант — освоение западных технологий и организация с их помощью более масштабного производства на базе уже имеющегося в стране.

Это тоже интересно:

Альтернативная энергия — обузданный ветер — Экология и промышленная безопасность

Потенциал ветровой энергии РФ составляет более 50 000 миллиардов кВт*ч/год

Ветряные мельницы до XIX века

Долгие столетия благодаря ветру человек передвигался по морям и океанам, используя для «ловли» воздушных потоков паруса. Примерно II-I веками до н.э. датируются первые известные ветряные мельницы, найденные в Египте возле города Александрия. Это были каменные мельницы барабанного типа. У них колесо с широкими лопастями монтировалось в специальном барабане таким образом, что половина колеса находилась снаружи, и ветер, давя на лопасти, вращал колесо, которое, в свою очередь, приводило в движение жернов.

Более совершенные ветряные мельницы крыльчатой конструкции в VII веке н.э. стали использовать персы, проживавшие на территории современного Ирана. С VIII-IX веков ветряные мельницы распространились по Европе и Руси. Поначалу эти мельницы мололи зерно, но постепенно человек начал применять их также для откачки воды и приведения в действие различных механизмов. В частности, голландцы таким образом осушали польдеры — участки земли, обнесенные дамбами.

Персидская ветряная мельница

До середины XVI столетия в Европе были распространены так называемые мельницы на козлах (иначе — немецкие мельницы). Их недостатками являлись ненадежность (опрокидывались бурей) и ограниченная производительность ввиду того, что козловые мельницы поворачивались вручную в сторону ветра с помощью козел (отсюда и название), а значит — строились не слишком большими.

Но в середине XVI века в Голландии изобрели мельницу, в которой двигалась лишь крыша с крыльями. Усовершенствованные мельницы стали называть шатровыми (или голландскими). Такие мельницы строили очень высокими, что позволяло закреплять на них более длинные крылья, тем самым увеличивая мощность. Сегодня самыми высокими в мире ветряными мельницами считаются голландские ветряки под названием «Север» и «Свобода», чья высота превышает 33 метров.

Мельница в голландском местечке Киндердейк

В свое время Голландия являлась «лидером» по количеству ветряных мельниц, которые использовались не только для помола зерен и откачки воды. Получили распространение красильные, масляные, лесопильные мельницы. Именно для лесопилки была построена в Петербурге ветряная мельница, конструкцию которой Петр I лично изучил у голландских мастеров. Даже бумагу изготавливали с помощью ветряных мельниц, и ныне в голландском местечке Заансе Сханс можно увидеть последнюю мельницу (под названием «Учитель») для производства бумаги. Не случайно очень долгое время бумага из Голландии считалась самой лучшей, и американская «Декларация Независимости» как раз и была напечатана на такой бумаге.

Новая жизнь ветряных мельниц

Появление более совершенных технологий, казалось, отправит ветряные мельницы в область туристических диковинок. Однако достаточно быстро люди разобрались, что таким «дедовским» способом, т.е. с помощью ветряков, можно получать энергию электричества.

В июле 1887 года шотландский академик и профессор Джеймс Блит (James Blyth) предпринял попытку создания ветровой установки для получения электричества. В 1891-м он получил патент на свое изобретение. 10-метровый ветряк с крыльями, обтянутыми тканью, был установлен в шотландском городе Marykirk и производил электроэнергию для освещения. Правда, коммерческого успеха Блит не добился.

Зимой 1887-1888-го, уже в Соединенных Штатах, Чарльз Ф. Браш (Charles F. Brush) создал ветряную турбину, которая питала электроэнергией его дом и лабораторию вплоть до 1900 года.

Ветряная турбина Чарльза Браша.

В 1890 году датский ученый и изобретатель Поль ля Кур (Poul la Cour) сконструировал ветряную электроустановку для производства водорода. Данная установка считается первым электроветряком современного типа. В первой половине прошлого века ветрогенераторы стали устанавливаться в тех местах, куда обычным путем электричество доставить было невозможно. С 20-х годов прошлого века ветрогенераторы начали появляться в США и Австралии.

В России в 1918 году получением электричества с помощью ветра заинтересовался профессор В. Залевский. Он создал теорию ветряной мельницы и сформулировал ряд принципов, которым должен отвечать ветрогнератор. В 1925-м профессор Н. Жуковский организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте.

В 30-х годах ХХ века руководство Советского Союза всерьез озаботилось использованием энергии ветра. Было налажено производство ветроустановок мощностью 3-4 кВт, причем выпускались они сериями. Самую первую ветроэлектрическую станцию в СССР установили в 1930 году в городе Курске. Мощность станции равнялась 8 кВт.

В 1931 году в СССР заработала самая крупная в мире Ялтинская ВЭС мощностью 100 кВт. Строительство и установка ветрогенераторов шло высокими темпами вплоть до начала 60-х. Достаточно сказать, что с 1950 по 1955 годы Союз выпускал до 9 тысяч ветроустановок ежегодно. Когда осваивалась целина в Казахстане, советские люди соорудили первую многоагрегатную ВЭС, работавшую совместно с дизелем; общая мощность данной установки составляла 400 кВт. Эта ВЭС стала примером для современных систем «ветро-дизель».

Однако к концу 60-х ветроэнергетика Советского Союза уступила место крупным ТЭС, ГЭС и АЭС, и серийное производство «ветряков» было свернуто. К ВЭС вернулись в 90-е годы ХХ века, не в пример США и Европе. Начало же современной ветроэнергетики принято отсчитывать от 1979 года.

Современное состояние ветроэнергетики

Любопытно, что примерно до середины 90-х годов прошлого века по суммарной мощности ветроэнергетических установок первенство держали США. Однако в 1996 году в Западной Европе оказалось 55% мировых мощностей ветроэлектростанций.

Изменились и сами электроветряки. До середины 90-х ХХ века в мире больше всего производили ветрогенераторов мощностью от 100 до 500 кВт. Затем наметилась тенденция к выпуску установок мощностью до 2000 кВт. Это поистине исполинские ветряки, высота которых превышает 100 метров.

Несмотря на постоянно увеличивающиеся темпы роста числа ветроэлектростанций, доля электроэнергии, получаемой силой ветра, составляет чуть более 1% от общей величины выработки электроэнергии в мире. Однако в отдельных странах эта доля существенно выше, например, в Дании она составляет более 20%, в Германии — 14,3% (по данным 2007 года), в Индии — около 3% (по данным 2005 года).

Потенциал ветровой энергии Российской Федерации составляет более 50 000 миллиардов кВт·ч/год. В переводе на язык экономики — это приблизительно 260 миллиардов кВт·ч/год, что равняется примерно 30% от электроэнергии, производимой всеми отечественными электростанциями.

На 2006 год установленная мощность ветровых электростанций в России равнялась примерно 15 МВт.

«Куликовская» ВЭС

Одна из самых мощных российских ветроэлектростанций размещается в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Ее мощность — 5,1 МВт (ветропарк состоит из 21 ветроэнергетической установки, занимает примерно 20 гектар и способен обеспечить электричеством 145 квартир), а среднегодовая выработка — около 6 млн кВт·ч/год. Также стоит назвать Анадырскую ВЭС мощностью 2,5 МВт на Чукотке.

В ближайшие годы в самых разных странах мира планируется существенно увеличить количество получаемой электроэнергии от ветряков. Однако распространение ВЭС может быть затруднено по ряду причин, о которых речь пойдет ниже.

Минусы ветроэнергетики

Итак, какие же существуют главные минусы у ветроэнергетики? Во-первых, сила ветра непостоянна. Поэтому существует опасность нарушения работы общей энергосистемы (которая сама по себе «страдает» от пиков и спадов нагрузки) в том случае, если в ней будет присутствовать значительная доля электроэнергии, получаемой от ВЭС (согласно некоторым расчетам — эта доля в 20-25%). Кроме того, «нестабильность» ветра вынуждает человека думать о резервных источниках электроэнергии, которые бы могли в нужный момент компенсировать недостающую часть электроэнергии. В качестве примера такого резерва можно привести газотурбинные электростанции либо аккумуляторы. Все это приводит к повышению стоимости ветровой электроэнергии.

Во-вторых, ветряные энергетические установки издают приличный шум, что вынудило в ряде европейских стран принять закон, ограничивающий уровень шума ветряков до 45 дБ днем и до 35 дБ в ночное время. К шуму добавляется низкочастотная вибрация, передающаяся через почву. Вот почему жилые дома размещаются обычно на расстоянии 300 метров и более от ветряных энергетических установок.

В-третьих, металлические составляющие ветряков производят радиопомехи, из-за чего в некоторых местах приходится даже строить рядом дополнительные ретрансляторы.

Безусловно, нестабильность ВЭС в плане подачи электроэнергии — самая главная их беда, а с остальными недостатками ветряков вполне можно мириться. Тем более, что хоть значительные территории вокруг ветряных установок вынужденно безлюдны, однако они не пустуют, а практически полностью сдаются в аренду фермерским (либо иным) хозяйствам.

Типичный современный ветропарк

В связи с этим, логично выглядит идея перевода ВЭС на выдачу не электрической энергии промышленного качества (~ 220В, 50 Гц), а постоянного или переменного тока, который бы затем преобразовывался с помощью ТЭНов в тепло, например, для получения горячей воды, обогрева и прочих нужд. В этом случае проблема бесперебойности подачи тока уходит на второй план.

Кроме того, в мире функционируют ветродвигатели, с помощью которых не добывают электричество, а подымают воду из колодцев. Подобные установки находятся в Казахстане, Узбекистане и ряде других стран. Как видим, и в современном мире ветряки применяются достаточно широко.

Ветрогенераторы как они есть

Основными узлами ветрогенератора являются: винт, вращаемый силой ветра, корпус, генератор и аккумулятор. Помимо стационарных существуют мобильные ветроэлектростанции, мощности которых хватает на питание электроприборов.

Мощность ветрогенератора напрямую связана с площадью, заметаемой лопастями генератора. Самые большие в мире ветрогенераторы выпускает немецкая компания «Repower»: диаметр ротора у таких турбин составляет 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 метров, а мощность может доходить до 6 МВт.

Самая распространенная конструкция ветрогенератора — с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя можно и сегодня увидеть двухлопастные установки. На текущий момент в мире распространены ветродвигатели двух типов: карусельные и крыльчатые. Встречаются также барабанные и другие конструкции.

У карусельных (роторных) ветрогенераторов на вертикальную ось «насажено» колесо с лопастями. В отличие от крыльчатых, такие ветряки способны функционировать при любом направлении ветра, не меняя своего положения. Это тихоходные установки, не создающие большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах — это допускает применение простых электрических схем без опасности потерпеть аварию при порыве ветра.

Крыльчатые ветряки — это лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения. Крыло-стабилизатор позволяет устанавливать систему в самое выгодное положение относительно потока ветра. Небольшие крыльчатые ВЭС постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую (без мультипликатора), более мощные снабжаются редуктором. На мировом рынке доля крыльчатых ВЭС превышает 90%, чему причина — высокий коэффициент использования энергии ветра.

Среди альтернативных конструкций стоит упомянуть ветряные системы, в которых нет движущихся частей. Проносящийся ветер в них охлаждается и, благодаря термоэлектрическому эффекту Томсона, способствует вырабатыванию электрической энергии.

А есть ли перспективы?

Безусловно, перспективы имеются. Ветряные установки вот уже более ста лет помогают человеку получать электричество буквально из ничего, используя лишь кинетическую энергию воздушных масс атмосферы. Тем самым, экономятся традиционные виды топлива (дрова, уголь, нефть, природный газ), уменьшается загрязнение окружающей среды.

Глобальный экономический кризис, за развитием и, надеемся, благополучным концом которого мы наблюдаем сегодня, дает много пищи для размышлений, и в частности, наводит на мысль о переходе на альтернативные источники энергии. Высокие цены на нефть, перебои с поставками природного газа (в Европу, в частности) дают ветроэнергетике отличный шанс для дальнейшего развития. Не случайно ведь за рубежом альтернативная энергетика начала серьезный рост после нефтяного кризиса середины 70-х годов прошлого века. Поначалу ветроэнергетику дотировало государство, но сегодня данный вид энергетики является прибыльным делом, хотя и регулируется госструктурами. В России, кстати, необходимой законодательной базы для развития ветроэнергетики нет, по этой причине (а также из-за отсутствия серьезных инвестиций; ветропарк Куликовской ВЭС — дар властей Дании!!!) в нашей стране действуют не более четырех десятков скромных ВЭС, дающих суммарно менее 0,1% вырабатываемой в РФ энергии.

Ветроэнергетика наличествует в более чем 50 странах мира. Страны-лидеры по суммарно установленным мощностям: Германия (18428 МВт), Испания (10027 МВт), США (9149 МВт), Индия (4430 МВт), Дания (3122 МВт), Нидерланды (1290 МВт), Китай (1260 МВт) и Португалия (1000 МВт).

Если до недавнего времени ветроэнергетика активно развивалась в странах ЕС и США, то сегодня ВЭС в больших количествах возводят в Канаде, Азии, Южной Америке, Австралии, Африке (на прародине А.С. Пушкина в этом деле преуспевает Египет).

Тенденция такова, что энергией ветра скоро начнут питать не отдельные дома, а целые поселки и города, поначалу, конечно, совсем небольшие. Одной из таких «ласточек» стал в 2008-м городок Rock Port (штат Миссури) — первый город в США, получающий 100% энергии от ветропарка (проект Wind Capital Group). Так называемая «малая ветроэнергетика» тоже может быть причислена к перспективным направлениям энергетики.

Ветроэнергетика сегодня — это стремительно развивающаяся отрасль. Об этом говорят и цифры — в 2008 году общая мощность ветряной энергетики во всем мире составила 120 ГВт. Надеемся, что и Россия не останется в стороне от тенденций развития альтернативной энергетики, использующей для получения электричества или тепла силу ветра (а также приливы-отливы, геотермальные источники и т.д.), благо территории и ветрового потенциала в России предостаточно.

Энергия ветра: как работают мельницы и ветряные турбины

Человек научился использовать энергию ветра более тысячи лет назад. И речь сейчас идет не о парусных суднах, а о мельницах. Ученые сходятся во мнении, что первые из этих машин появились в Персии где-то между 500 и 900 годами нашей эры. Они служили человеку заменой ручного труда, и в основном перемалывали для него злаки в муку. Это работало так: ветер вращал лопасти ветряной мельницы, которые раскручивали центральный вал, передававший вращение непосредственно на зерновую мельницу, состоящую, как правило, из больших плоских камней, которые перетирали зерно в муку. 

Помимо этого, мельницы занимались и другим крайне важным делом — перекачивали воду в поселения и дома. В этом случае, энергию вращения использовали для работы насоса.


Несмотря на то, что исторические враги Дона Кихота были изобретены давно, пик их популярности пришелся на середину XIX века. После 1850 года только в США было построено более 6 000 000 ветряных мельниц для различных целей. Простота конструкции сделала их идеальной технологией добычи бесплатной энергии, которую можно подавать на привода машин и простых штанговых насосов.

А в 1888 году мельницы, наконец, эволюционировали согласно достижениям прогресса, и стали превращать механическую энергию в электричество. Первую ветряную турбину построил американец Чарльз Браш, чтобы вырабатывать электричество для своего особняка в Огайо.


В чем же принципиальное отличие мельницы от ветряной турбины?

Помимо разницы в выдаваемом продукте (механическая и электроэнергия соответственно), отличается и их конструкции. У мельницы лопасти гораздо крупнее, и их больше; они расположены близко к земле и ловят самые нижние и слабые потоки воздуха.

Забравшись на ветряную турбину, вы окажетесь как минимум в 80 метрах над землей, а это значит, что ее лопасти улавливают более сильные потоки ветра и получают больше вращения. В отличии от мельницы у ветряной турбины всего три лопасти, так как именно это количество делает конструкцию сбалансированной и не такой тяжелой.

Отличается и то, что происходит дальше: энергия передается на генератор через систему шестерен, чтобы увеличить вращение и как результат, получить больше электроэнергии на выходе. К сожалению, ветряные турбины — не самый эффективный способ получать электричество: их КПД не превышает 59%. Несмотря на это, они занимают второе место в списке возобновляемых источников энергии после гидроэлектростанций.

Смотрите программу «Как это устроено» по будням в 19:25 (мск) и узнайте, как делают самые обычные вещи, которые нас окружают.

Устойчивое, надежное и экологичное ветряные мельницы на электроэнергию Certified Products

С наступлением века альтернативные источники энергии стремительно расширяются во всех секторах. ветряные мельницы на электроэнергию производят электроэнергию, не причиняя вредных последствий сжигания ископаемого топлива. Они эффективно преобразуют возобновляемые источники энергии в электрическую. Найдите все типы генераторов альтернативной энергии, такие как ветряные турбины. ветряные мельницы на электроэнергию и т. д. на Alibaba.com. Неважно какой. ветряные мельницы на электроэнергию по вашему выбору, оно будет засчитано в вашу долю вклада в мир без углерода.

ветряные мельницы на электроэнергию помогают в выработке надлежащей электроэнергии без использования каких-либо ископаемых видов топлива. Они экологически чистые. С ростом уровня развития было изобретено несколько генераторов альтернативной энергии. Поговорим о солнечных батареях. ветряные мельницы на электроэнергию или любые другие категории производителей энергии, все одинаково профессиональны. В дальнейшем,. ветряные мельницы на электроэнергию бывают разных типов в зависимости от того, где они будут использоваться или сажаться.

ветряные мельницы на электроэнергию имеют большие мощности. Они снабжены многофункциональными системами управления. Почему бы не уменьшить свой углеродный след с помощью. ветряные мельницы на электроэнергию ни за что? Однако с увеличением потребности в энергии мы не можем долго полагаться на исчерпаемые источники энергии. Итак, переходите на зеленый цвет с. ветряные мельницы на электроэнергию найдено на Alibaba.com.

Чтобы удовлетворить ваши требования к электричеству, перейдите на Alibaba.com. Он предлагает уникальные. ветряные мельницы на электроэнергию варианты для всех розничных и оптовых продавцов. В ближайшие дни улучшение альтернативных источников энергии будет одним из основных направлений предотвращения дальнейших резких изменений климата на нашей материнской планете. Сделайте шаг в сторону сохранения окружающей среды прямо сейчас!

Ветряные электростанции и отключение электричества в Техасе: есть ли связь?

Автор фото, Getty Images

Аномальные холода и метель на юге США оставили миллионы людей без электричества. В Техасе энергосистема не выдержала резкого роста потребления, и в штате начались масштабные отключения электричества.

Перебои в энерго- и газоснабжении сохраняются до сих пор. Власти Техаса говорят о необходимости “сохранения баланса между снабжением и потреблением”, чтобы избежать дальнейших масштабных отключений электроэнергии.

Губернатор Техаса Грег Эбботт запретил экспорт природного газа до 21 февраля и назвал ситуацию с отключениями электроэнергии недопустимой. Он призвал расследовать действия техасской компании, отвечающей за местные энергосети, чтобы выяснить «причины всех ошибок, приведших к такому результату».

Республиканцы и некоторые СМИ связали отключение электричества с ростом доли ветряных электростанций в энергосистеме штата.

“Все работало прекрасно до того момента, пока не наступили холода, — утверждает политический обозреватель и ведущий телеканала Fox News Такер Карлсон. — Ветряные мельницы тут же вышли из строя как никчемные модные игрушки, и люди в Техасе начали умирать [от холода]”.

Что произошло на самом деле?

Сильный холод привел к перебоям в работе энергосистемы Техаса. Действительно, ветряные турбины остановились из-за мороза. Но из-за холодов перестало также работать и оборудование на газовых скважинах и АЭС.

Поскольку газ и другие невозобновляемые источники энергии являются основными для энергосистемы Техаса (в особенности в зимние месяцы), именно перебои в работе газовых станций и АЭС, а не ветряных электростанций, привели к масштабным отключениям электричества.

Автор фото, Getty Images

Поэтому, когда кто-то говорит, что из-за остановки ветряных турбин производство электроэнергии на ветряных электростанциях упало в два раза, то, как правило, забывает о том, что производство электроэнергии также в два раза упало на АЭС, на газовых электростанциях, а также станциях, работающих на угле и других невозобновляемых источниках энергии.

Ветроэнергетика активно развивается в Техасе на протяжении последних 15 лет. На ветряные электростанции приходится до 20% производимой в штате электроэнергии. Еще 10% производят АЭС, а остальные почти 70% приходится на ископаемые виды топлива.

По данным техасского Совета по обеспечению надежности электроснабжения (Ercot), из-за холодов производство электроэнергии на газовых, угольных электростанциях, а также на АЭС упало на 30 гигаватт. Тогда как выход из строя электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, привел к падению производства электроэнергии на 15 гигаватт.

По данным совета, такое сокращение производство энергии привело к тому, что не был удовлетворен пиковый спрос на электроэнергию в 69 гигаватт. Рост потребления электроэнергии в холодные дни оказался выше, чем ожидалось.

Ведомство не рассчитывало на большой вклад ветряных электростанций в условиях экстремально холодной зимы: по данным совета, в морозные дни ветряные электростанции должны были произвести только 7% от необходимой штату электроэнергии.

Также не следует забывать, что холода привели к перебоям с водоснабжением. Из-за недостатка воды пришлось отключить один из реакторов АЭС в Южном Техасе.

“Нельзя винить в создавшейся ситуации какой-то один источник энергии”, — считает эксперт по электроснабжению Университета Техаса в Остине Джошуа Родс.

По его словам, обычно в случае нештатных ситуаций предполагается, что пиковое потребление будет продолжаться в течение нескольких часов. Сейчас же речь идет уже о нескольких днях.

Автор фото, Getty Images

Могут ли другие штаты помочь Техасу?

Техас — единственный штат в США с автономной системой электроснабжения. Обычно система энергоснабжения штата работает без перебоев. Кроме того, штат производит электроэнергии больше, чем необходимо для внутреннего потребления, и может экспортировать ее в другие штаты.

Однако в нештатных ситуациях (как, например, наступившие холода) Техас не может рассчитывать на помощь других штатов из-за автономной работы своей энергосистемы. Поэтому избежать отключения электричества при резком и значительном ухудшении погодных условий довольно сложно.

Введение в заблуждение

На фоне споров по поводу связи использования возобновляемых источников энергии и отключениями электричества в соцсетях появились вводящие в заблуждение публикации.

Например, на одном из фото, которым пользователи активно делятся в «Твиттере» и «Фейсбуке», изображен вертолет, с которого производится противообледенительная обработка ветряной турбины.

В подписи утверждается, что этот снимок сделан в Техасе. Фото в соцсетях сопровождается текстом, в котором экологичность ветряных электростанций ставится под сомнение: ведь для ее обслуживания задействован вертолет, работающий на ископаемом топливе, и он распыляет противообледенительную жидкость, которая производится с использованием ископаемого топлива.

Как выяснила Би-би-си, на самом деле эта фотография сделана в Швеции в 2016 году. Снимок был опубликован несколько лет назад шведской компанией Alpine Helicopter. По данным компании, на фотографии запечатлен вертолет, который очищает турбину от льда с помощью горячей воды.

Чудеса инженерии — ветряные электростанции: alexeyosokin — LiveJournal

Путешествуя по Европе, в особенности по Германии, трудно не заметить целые леса ветряков. С каждым годом их становится все больше и больше. Люди стали серьезней относиться к экологии, кроме этого, по планам немецкого правительства, себестоимость электричества, получаемого от альтернативных (возобновляемых) источников энергии сравняется с традиционными «грязными» способами уже через 5 лет…

Лично мне очень нравятся ветряные электростанции. Уверен, что как в древние времена ветряные мельницы стали неотъемлемой частью европейских пейзажей, так и современные ветряки надолго вписались в природу нашего континента.

Никогда не вдавался в подробности процесса получения электроэнергии из ветра. Из школьной программы понятен сам механизм преобразования кинетической энергии в электрическую, но что из себя представляет ветряк, какой он высоты, сколько тока способен выработать и т.п. не имел понятия.

Изучив вопрос, мне показалось, что многим будет любопытно об этом узнать…

И так, для начала разберемся с внутренней начинкой ветрогенератора:

По схеме видно, что все предельно просто, но есть нюансы.

— Конструкция промышленных ветрогенераторов очень много весит. Вес турбин исчисляется тоннами.
— Высота мачты может достигать 180 метров.
— Размах лопастей — до 60 метров.

И это не предел. Уже сейчас разрабатываются более крупные, а следовательно более мощные ветрогенераторы.

Что же могут дать нам такие монстры? Мощность среднестатистического промышленного ветряка составляет 5 МВт, а самые мощные современные генераторы способны выдавать до 20 МВт.

Ветряная электростанция — это несколько ветрогенераторов, объединенных в одну сеть. Большие электростанции, например построенные в открытом море в территориальных водах Голландии, насчитывают более 100 вышек. Электростанция на моих фотографиях состоит из 20-25 ветрогенераторов и питает завод по производству химических удобрений и город с населением 30,000 человек рядом с ним.

На установку одного ветряка уходит около 5 дней. Казалось бы, что на постройку целой электростанции не должно уходить более месяца, но это не так. Реальный срок — один год. Перед тем как решить, ставить или не ставить ветряки в конкретном месте, производится долгий процесс сбора данных о ветре. Для этого используют несколько датчиков, которые устанавливаются на высоту 35, 60 и 100 метров над поверхностью земли. И только через год инженеры принимают решение о том, строить ли здесь ветряную электростанцию или нет.

Для ускорения процесса строительства в будущем, европейцы вложили более миллиарда евро в изучение ветров по всей территории Евросоюза. В будущем, пользуясь специальной картой, можно будет быстро определить выгодное для строительства место и уже через месяц начать получать электричество.

Кроме массы плюсов, у ветрогенераторов есть и минусы. Главный из них — себестоимость производимой электроэнергии. На данный момент стоимость 1 МВт, произведенного ветряной электростанцией, составляет 1 миллион евро (по данным Bloomberg New Energy Finance). Также есть сложности при эксплуатации ветряков. Они регулярно страдают от попаданий молнии, хотя современные установки оснащены специальной защитой. Из-за трения вращающихся частей внутри гондолы нередки случаи возгорания. Отказы тормозных систем приводят к разрушению генератора и лопастей во время сильных ветров. В зимний период существенно падает производительность из-за обледенения лопастей.

Однако, несмотря на все минусы, индустрия ветряной электроэнергии растет огромными темпами. А значит выделяется много средств на научные разработки в этой сфере. И уже совсем скоро мы начнем питаться исключительно чистой энергией природы!

Ура, товарищи!

Добавить в друзья

Мои Facebook, Twitter и Instagram
Follow me!

И заглядывайте на мой сайт alexeyosokin.com, там тоже много интересного и даже полезного.

Трэвел партнер блога:

Топ-10 вещей, которые вы не знали о ветроэнергетике

Пополните свои знания о ветре! Эта статья является частью серии Energy.gov, посвященной серии «Основные вещи, которые вы не знали об энергии».

10. Человеческие цивилизации использовали энергию ветра на протяжении тысячелетий. Ранние формы ветряных мельниц использовали ветер для измельчения зерна или перекачивания воды. Теперь современные ветряные турбины используют ветер для производства электроэнергии. Узнайте, как работает ветряная турбина.

9. Современные ветряные турбины — намного более сложные машины, чем традиционные ветряные мельницы прерий.Ветряная турбина состоит из 8000 различных компонентов.

8. Ветряки большие. Лопасти ветряных турбин в среднем составляют почти 200 футов в длину, а башни турбин в среднем 295 футов в высоту — это примерно высота Статуи Свободы. Увеличивается и средняя паспортная мощность турбин, то есть они имеют более мощные генераторы. Средняя мощность ветроэнергетических установок, установленных в 2020 году, составила 2,75 мегаватт (МВт), что на 8% больше, чем в предыдущем году.

7. Чем выше скорость ветра, тем больше электричества, а ветровые турбины становятся выше, чтобы подниматься на большую высоту над уровнем земли, где еще ветрено.Посмотрите карты ветровых ресурсов Министерства энергетики, чтобы узнать среднюю скорость ветра в вашем штате или родном городе и узнать больше о возможностях для более высоких ветряных турбин в отчете Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики.

6. Здесь производится большая часть компонентов ветряных турбин, установленных в США. В 43 штатах расположено более 530 производственных предприятий, связанных с ветроэнергетикой, а в ветроэнергетике США в настоящее время занято более 116 000 человек.

5. Морской ветер дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Есть небольшие проекты, установленные у берегов Род-Айленда и Вирджинии, и первый проект коммерческого масштаба был одобрен для установки у побережья Массачусетса. Посмотрите, что делает Министерство энергетики для развития морской ветроэнергетики в Соединенных Штатах.

4. Ветряные электростанции (от турбин мощностью более 100 киловатт) установлены в 41 штате. Распределенные ветровые установки установлены во всех 50 штатах, а также в Пуэрто-Рико, Гуаме и США.Южные Виргинские острова.

3. В конце 2020 года мощность ветроэнергетики Соединенных Штатов составляла около 122 000 мегаватт, что делало их крупнейшим возобновляемым источником энергии в Соединенных Штатах. В 2020 году добавление ветроэнергетических мощностей в США составило 17 МВт. Этот рост составил 24,6 миллиарда долларов инвестиций в новые ветроэнергетические проекты в 2020 году.

2. Энергия ветра доступна по цене. Цены на ветроэнергетику по контрактам на электроэнергию, подписанные в последние несколько лет, и приведенные цены на ветер (цена, которую коммунальное предприятие платит за покупку энергии у ветряной электростанции) составляют 2–4 цента за киловатт-час.

1. Энергия ветра обеспечивает более 10% общего производства электроэнергии в 16 штатах и ​​более 30% в Канзасе, Айове, Северной Дакоте, Южной Дакоте и Оклахоме. В целом ветровая энергия обеспечила более 8% общего производства электроэнергии в США в 2020 году.

Узнать больше

Как ветряные мельницы могут вырабатывать электричество, если они так часто двигаются медленно?

Короткий ответ: если они двигаются медленно, они производят меньше энергии. Но если скорость ветра увеличится вдвое, то при соответствующих условиях ветряная мельница сможет производить в восемь раз больше энергии.

Если дует слишком мало ветра и лопасти движутся слишком медленно, ветряная турбина больше не вырабатывает электричество. Турбина начинает вырабатывать мощность с так называемой скоростью включения. Выходная мощность продолжает расти по мере увеличения скорости ветра, но более медленными темпами, чем сразу после точки включения. Затем турбина достигает максимальной номинальной скорости ветра, выше которой выходная мощность остается стабильной в идеальных условиях, обычно от 22 до 36 миль в час, в зависимости от типа ветряной мельницы.

Конечно, слишком сильный ветер может повредить турбину, поэтому у ветряных мельниц тоже есть отключение скорости. После этого тормоз останавливает вращение мельницы.

Ветряные мельницы обычно рассчитаны на мощность, которую они производят в идеальных условиях. Это означает, что номинальная мощность может отличаться от фактической производимой мощности, поскольку ветровые условия зависят от сезона и времени суток.

Например, проект Cape Wind — 130 турбин, которые планируется разместить у мыса Кейп-Код — рассчитан на выработку до 468 мегаватт энергии ветра.Но средняя мощность составит всего 170 мегаватт, в зависимости от различных условий, таких как скорость ветра и регулярность ветра. Эти оценки основаны на измерениях ветра, сделанных до строительства участка, так что ветряная электростанция может быть спроектирована так, чтобы использовать максимальную доступную мощность. Эта информация имеет решающее значение для эффективного использования энергии ветра в существующей электросети.

Корпус за лопастями содержит механизмы, которые фактически вырабатывают электричество. Система зубчатых колес увеличивает исходную скорость вращения лопастей до высокой скорости, необходимой для выработки электроэнергии, преобразовывая механическое движение лопастей в мощность.

Иногда энергия ветряной электростанции не может быть использована, потому что нет потребительского спроса. В настоящее время проводится большое количество исследований в области систем хранения электроэнергии — например, батарей — с тем, чтобы энергия, произведенная с помощью этого типа возобновляемой энергии, могла храниться и использоваться, когда это необходимо.

Alliant Kids — Энергия ветра

Энергия ветра существует уже давно. Вы, наверное, видели ветряные мельницы на фермах. Когда ветер вращает лопасти ветряной мельницы, он вращает турбину внутри небольшого генератора для производства электроэнергии, как угольная электростанция.

Ветряная мельница на ферме может производить лишь небольшое количество электроэнергии, достаточное для питания нескольких сельскохозяйственных машин. Чтобы производить электричество, достаточное для обслуживания большого количества людей, коммунальные предприятия строят ветряные электростанции с большим количеством ветряных турбин.

Ветряные электростанции строятся на плоских открытых площадках, где ветер дует не менее 14 миль в час.

Они точно большие!

Ветряные турбины, используемые для крупных ветряных электростанций, бывают разных размеров, но обычно имеют ширину около 13 футов в основании и от 230 до 265 футов в высоту в центре.С одной из лопастей в вертикальном положении общая высота составляет примерно 406 футов, как на изображении, изображенном здесь, на ветряной электростанции Cedar Ridge в округе Фон-дю-Лак, штат Висконсин.

Сколько ветряных турбин нужно для ветряной электростанции?

Ветряные электростанции могут иметь от пяти до 150 ветряных турбин. Одна из крупнейших ветряных электростанций в США находится в Альтамонт-Пасс, Калифорния. Он имеет более 4800 ветряных турбин.

Alliant Energy владеет и управляет тремя ветряными электростанциями в Айове, Миннесоте и Висконсине.В дополнение к ветряным электростанциям, принадлежащим Alliant Energy, мы также закупаем более 600 мегаватт энергии у других ветряных электростанций на территории нашей зоны обслуживания.

Как работает ветряная турбина

Ветряная турбина работает противоположно вентилятору. Вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, турбина использует ветер для производства электроэнергии.

Ветер вращает лопасти, которые вращают вал, который соединяется с генератором и производит электричество. Электроэнергия направляется по линиям передачи и распределения на подстанцию, затем в дома, предприятия и школы.

Сделайте свои собственные ветряные гаджеты!

Теперь, когда вы прочитали о ветроэнергетике, вы можете сделать свои собственные ветряные устройства дома.

Деятельность в области возобновляемых источников энергии

360-градусное видео: ветряная турбина внутри и снаружи

Ветряная турбина — образование в области энергетики

Рисунок 1. Ветряная турбина. [1]

Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора.Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. [2]

Детали турбины

Рис. 2. Иллюстрация компонентов ветряной турбины (щелкните, чтобы увеличить). [3]

Современные ветряные турбины бывают разных размеров, но все типы обычно состоят из нескольких основных компонентов: [4]

  • Лопасти ротора — Лопасти ротора ветряной турбины работают по тому же принципу, что и крылья самолета. Одна сторона лезвия изогнута, а другая плоская.Ветер быстрее течет по изогнутому краю, создавая разницу в давлении с обеих сторон лезвия. Лопасти «толкаются» воздухом, чтобы уравновесить разницу давлений, в результате чего лопасти вращаются. [5]
  • Гондола — Гондола содержит комплект шестерен и генератор. Поворотные лопасти связаны с генератором шестернями. Шестерни преобразуют относительно медленное вращение лопастей в скорость вращения генератора примерно 1500 об / мин. [5] Затем генератор преобразует энергию вращения лопастей в электрическую энергию.
  • Башня — лопасти и гондола установлены на вершине башни. Башня сконструирована так, чтобы удерживать лопасти ротора от земли и при идеальной скорости ветра. Башни обычно находятся на высоте 50-100 м над поверхностью земли или воды. Морские башни обычно крепятся к дну водоема, хотя исследования по разработке башни, плавающей на поверхности, продолжаются. [2]

Визуализация турбины

MidAmerican Energy Company имеет отличное видео о конструкции ветряной турбины , для просмотра щелкните здесь.

Видео ниже, созданное UVSAR, подробно показывает детали турбины.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Как работают эти огромные ветряные мельницы?

В связи с растущим беспокойством по поводу загрязнения и изменения климата по всему миру появляется все больше установок для возобновляемых источников энергии.Солнечная энергия является основным источником возобновляемой энергии, о котором многие думают, но не стоит сбрасывать со счетов эффективность энергии ветра. Если вы когда-нибудь видели ветряную электростанцию, состоящую из огромных ветряных мельниц на обочине проселочной дороги, вы видели этот возобновляемый источник энергии в действии.

Что такое ветряная турбина?

Огромные ветряные мельницы, также называемые ветряными турбинами, обычно имеют две или три лопасти, которые поворачиваются, когда ветер дует достаточно быстро. Эти турбины стратегически устанавливаются в ветреных местах и ​​часто группируются вместе в «фермы» для максимальной эффективности.

Как работают ветряные турбины?

Назначение ветряной турбины — преобразование энергии ветра в полезную энергию. Короче говоря, он преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию, которую можно использовать для измельчения зерна или перекачивания воды. В сочетании с генератором ветряная турбина может производить электроэнергию для питания близлежащих городов. Вот более подробный взгляд на то, как это работает:

  • Ветер вращает лопасти: Контроллер включает турбину, поэтому лопасти начинают вращаться, когда встроенный анемометр показывает скорость ветра от 8 до 16 миль в час (миль в час).Контроллер отключает турбину, когда скорость ветра превышает 55 миль в час, чтобы предотвратить повреждение при сильном ветре. С помощью флюгера поворотный механизм ориентирует ветряную турбину так, чтобы она была обращена против ветра при изменении направления для максимальной эффективности. (Ветровые турбины не имеют рысканья, так как ветер автоматически уносит ротор от него.)
  • Вращающиеся лопасти вращают ротор: Лопасти и ступица вместе образуют ротор. Система шага поворачивает лопасти, когда это необходимо, чтобы предотвратить вращение ротора при ветре, слишком сильном или слишком слабом для выработки мощности.Также имеется механический, электрический или гидравлический тормоз на тот случай, если ротор необходимо остановить вручную в аварийной ситуации.
  • Коробка передач увеличивает скорость вращения: Низкоскоростной вал соединяет ротор с коробкой передач, а высокоскоростной вал соединяет коробку передач с генератором. Коробка передач увеличивает скорость вращения с 30 до 60 оборотов в минуту (об / мин) до 1800 об / мин. Коробка передач — одна из самых тяжелых и дорогих частей ветряной турбины.
  • Генератор вырабатывает электроэнергию: Благодаря более высокой скорости вращения, создаваемой высокоскоростным валом, встроенный индукционный генератор вырабатывает электричество переменного тока в течение 60 циклов. В настоящее время инженеры изучают возможность использования генераторов с прямым приводом в ветряных турбинах, которые могут производить электричество при более низких скоростях вращения. Это устранило бы необходимость в дорогостоящих коробках передач.

Будущее ветроэнергетики

В связи с растущим беспокойством об окружающей среде, все более конкурентоспособными ценами и стремлением снизить зависимость от иностранной нефти, похоже, у ветроэнергетики хорошее будущее.Турбины уже растут в размерах и мощности. Следующие рубежи включают совершенствование глубоководных морских и наземных технологий, которые могут работать при более низких скоростях ветра.

В то время как в США в настоящее время нет морских турбин, Министерство энергетики (DOE) финансирует усилия по реализации этого варианта в водах США в ближайшем будущем. Исследование Министерства энергетики, проведенное в 2008 году, показало, что расширение ветроэнергетики для производства 20 процентов электроэнергии в стране к 2030 году возможно и доступно, что приведет к созданию 500 000 новых рабочих мест и сокращению выбросов на 825 миллионов метрических тонн в год.

Для получения дополнительной информации о ветряных турбинах, солнечных панелях и других «зеленых» источниках энергии, пожалуйста, свяжитесь с Mr. Electric®.

Для дальнейшего чтения:

Как использовать солнечные панели для питания вашего дома на колесах

10 способов использования солнечных батарей в вашем доме

Как работают солнечные панели?

5 вариантов декоративного освещения палубы

Ветровые турбины — обзор

2.07.4 Выбор модели ветряной турбины

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

некоторые особенности, наблюдаемые на общей географической территории место установки

Ограничения, вызванные воздействием на окружающую среду и деятельностью человека

Требование коммунального предприятия определенных спецификаций 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 создание более крупных машин. В Таблица 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 40287 40 105
Рабочая площадь ротора (м 2 ) 177 314 706 1256 2375 6361 8659 9028 9028 35 50 55 60 80 100

Как видно из таблицы, ветряк 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 , рисунках 28, и 29, показано расположение ветропарка 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 , таблица 2 , высота ступицы и общая максимальная высота ветряной турбины увеличиваются с увеличением номинальной мощности ветряной турбины. Например, ветряная турбина номинальной мощностью 1 МВт имеет высоту ступицы 60 м и максимальную общую высоту 87,5 м, а ветряная 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 раскопки, 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 природной 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», вызвавшего гибель тысяч 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 места 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 наиболее остро ощущаются в сельской местности (напр.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 изменениям напряжения и частоты в системе.Коммунальные предприятия могут также потребовать особых характеристик генератора, таких как хорошо известная технология «устранения неисправностей». 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

12 12

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 ветряной турбины. Значение каждого из них может быть разным для разных проектов ветропарков. Их необходимо внимательно осмотреть, чтобы сделать оптимальный выбор.

В случае морского ветропарка основными параметрами для выбора модели ветряной турбины являются более высокая стоимость фундамента по сравнению со стоимостью фундамента на суше, а также технико-экономические ограничения установки 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 опору 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.

Ветряные турбины и возобновляемые источники энергии

Системы ветряных турбин являются источником возобновляемой энергии. Они больше всего подходят для ветреной сельской местности.

На этой странице:

  • Конфигурация системы ветрогенератора
  • Мощность системы ветрогенератора
  • Скорость и мощность ветра
  • Элементы управления отключением
  • Факторы, влияющие на мощность генерации
  • Установка системы ветрогенератора
  • Подключение к электросети
  • ветер загрязнение генератора.

В оптимальных условиях эффективность ветрогенератора при преобразовании энергии в электричество составляет около 45%, хотя исследования Новой Зеландии показывают, что эффективность 1040% чаще встречается в повседневной работе.

Исследования показали, что средняя скорость ветра в конкретном месте должна превышать как минимум 68 метров в секунду (м / с), чтобы небольшая ветряная турбина была экономически жизнеспособной.

При рассмотрении затрат и экономической целесообразности имейте в виду, что дополнительные расходы, связанные с расходами, фрахтом, бетонным фундаментом, электропроводкой, могут быть эквивалентны 3080 процентам стоимости самой турбины.Турбина мощностью 2 кВт может стоить около 2030 000 долларов, включая установку. Затраты на техническое обслуживание также следует учитывать, как правило, ветряные турбины имеют более высокие требования к техническому обслуживанию, чем, например, фотоэлектрические системы. Некоторые расчеты показали, что во многих случаях солнечная электрическая система, вероятно, будет более рентабельной, чем ветряная турбина. По данным Управления электроэнергетики, в последние годы почти не устанавливались бытовые или небольшие ветряные генераторы.

Они больше подходят для удаленных мест, так как могут создавать шум и могут считаться неприглядными.

Турбины могут не работать в городских условиях, потому что препятствия, такие как здания, имеют тенденцию делать ветер турбулентным и неустойчивым.

Конфигурация системы ветрогенератора

Типовая ветряная турбина для выработки электроэнергии

Компоненты ветряной турбины

Ветряная турбина включает:

  • лопастей турбины пропеллеры с двумя, тремя или пятью лопастями, установленными на горизонтальном валу (это дает более высокую мощность, чем когда они установлены на вертикальном валу) и изготовленные из легкого материала, такого как углеродное волокно, стекловолокно или дерево, достаточно прочное, чтобы противостоять силам ветра.
  • хвостовая часть обычно представляет собой плавник, который вращает корпус ветрогенератора, чтобы повернуть турбину в направлении ветра, с плавником прямо по ветру
  • Электроэнергия переменного тока генератора переменного тока вырабатывается обмотками ротора, соединенными с валом от турбины
  • выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный ток для электричества, которое направляется в аккумуляторную систему (выпрямитель может быть расположен в генераторе переменного тока или в отдельном блоке управления вдали от башни)
  • электрические кабели передают электричество от генератора к система электропитания или аккумуляторов
  • контактные кольца предотвращают скручивание кабелей, так как в противном случае они будут скручиваться внутри башни при вращении корпуса турбины
  • При вращении турбины всегда вырабатывается мощность электрического элемента, поэтому, если мощность превышает емкость накопителя , он должен быть перенаправлен на фиктивную нагрузку (обычно электрический элемент, который сильно нагревается) или продан (если это разрешено в t plan) розничному продавцу электроэнергии
  • вышка конструкция (обычно из стали, бетона или дерева), которая удерживает турбину высоко в воздухе и позволяет узлу турбины наверху вращаться против ветра для жилых помещений, обычно это мачта Стойка с растяжками
  • Оттяжные тросы удерживают опору мачты в рабочем положении
  • Джин Стойка и лебедка позволяют опускать турбину для технического обслуживания
  • Бетонный фундамент для турбины мощностью 23 кВт на вышке 1015 м обычно требуется 35 м 3 фундамент железобетонный.

Мощность ветрогенератора

Ветрогенераторы обычно рассчитаны на 13 кВт. Это обычно обеспечивает от одной трети до половины потребности жилого дома в электроэнергии, в зависимости от местных ветровых условий и энергопотребления дома. В открытом месте генератор такого размера может обеспечить все потребности в электроэнергии и обеспечить ее избыток. Ветряные генераторы большего размера доступны для фермерских хозяйств и сельских населенных пунктов. Фактическая выходная мощность турбины обычно составляет от 25% до 30% от номинальной теоретической максимальной мощности.Выходная мощность ветрогенератора обычно рассчитана на указанную скорость ветра, а номинальная скорость ветра может варьироваться в зависимости от системы и производителя.

Производительность ветряных генераторов прямо пропорциональна количеству используемого ветра, которое само по себе является функцией скорости ветра и чистоты.

Скорость и сила ветра

Плотность энергии ветра — это количество ватт электроэнергии, производимой на квадратный метр воздушного пространства (Вт / м).Это значение обычно дается на высоте 10 м или 50 м над землей.

В целом, доступная мощность ветровой генерации определяется средней скоростью ветра в течение года для каждого местоположения. Вокруг Новой Зеландии средняя скорость ветра обычно выше в регионах:

  • вдоль побережья между Северным и Южным островами
  • в горных хребтах и ​​непосредственно к востоку от них
  • к вершинам хребтов или вершинам долин.

Для больших турбин увеличение скорости ветра приводит к значительно большему увеличению выхода энергии, когда скорость ветра удваивается, вырабатываемая энергия может увеличиваться до восьми раз.Однако исследования в Новой Зеландии с небольшими домашними турбинами показали, что увеличение обычно более линейное, когда скорость ветра удваивается, вырабатываемая энергия удваивается.

Скорость ветра колеблется, что влияет на мощность производства ветровой электроэнергии и рабочие характеристики. В общем, скорости ветра следующие:

  • Требуется минимум 8 км / ч (2 м / с), чтобы начать вращение большинства небольших ветряных турбин.
  • 12,6 км / ч (3,5 м / с) — это типичная скорость включения, когда небольшая турбина начинает вырабатывать энергию.
  • 3654 км / ч (1015 м / с) вырабатывает максимальную мощность генерации.
  • При максимальной скорости 90 км / ч (25 м / с) турбина останавливается или тормозит (скорость отключения).

Энергию ветра на участке можно получить с помощью измерительного прибора, установленного на опоре на высоте будущего ветрогенератора. Сбор данных за целый год, как правило, нецелесообразен, поэтому можно взять данные за пару месяцев и сравнить с данными местной метеостанции, а затем экстраполировать на год. К устройствам относятся:

  • анемометр, дающий среднесуточную скорость ветра
  • сумматор ветра, дающий мгновенную скорость ветра и общий ветер за продолжительный период.

Устройство отключения

Доступны следующие варианты управления вырезом:

  • задействовать тормоз, чтобы полностью остановить турбину и повернуть лопасти (уменьшить их угол по отношению к ветру), чтобы повернуть ее лицом в сторону от ветра
  • наклонить назад или лечь на турбина (это называется регулированием наклона вверх)
  • Управляет турбиной от ветра за счет аэродинамики и силы тяжести (это известно как autofurl)
  • Регулирует скорость вращения с помощью воздушного тормоза для получения постоянной мощности
  • опускание лопастей (уменьшите их угол к ветру), чтобы снизить скорость турбины.

Факторы, влияющие на генерирующую мощность

Производительность системы зависит от ее эффективности при преобразовании давления ветра в инерцию вращения турбины. Данные должны быть доступны у поставщика системы. Это увеличивается с:

  • больший диаметр турбины, большая площадь лопастей турбины, на которую ветер может воздействовать, а также больший риск навязчивого шума
  • соответствующий профиль лопасти для местной скорости ветра это зависит от средней скорости ветра, а также от того, ветер постоянный или приходит в короткие периоды высокой скорости
  • меньшие потери на трение в узле вала турбины.

Генерирующая мощность снизится, если турбина расположена:

  • ниже скорости ветра скорость ветра увеличивается с высотой над землей, рекомендуется минимум 10 метров
  • в турбулентном воздушном пространстве с подветренной стороны от препятствия (например, деревья, холмы, здания, сооружения) с подветренной стороны турбулентность будет увеличиваться в два раза по высоте препятствия на расстоянии, примерно в 20 раз превышающем высоту препятствия
  • , на расстоянии от препятствия с наветренной стороны, которое более чем в 10 раз превышает высоту препятствия.
Расположение ветряной турбины

Ветровые турбины работают лучше всего, когда нет турбулентного потока воздуха для привода лопастей турбины.

Установка ветрогенератора

Система ветрогенератора:

  • потребует согласия на строительство и согласия ресурсов.
  • должен быть установлен в пределах 100 м от системы электроснабжения или накопления, для снижения потерь в линии
  • должен выдерживать ветровые и сейсмические нагрузки
  • обычно имеет бетонную опору для башни (и каждую растяжку)
  • должна иметь гашение вибраций в башне (от вращающих сил турбины), если она соединена со зданием
  • должна иметь защиту от крупных животных на уровне земли, они любят царапаться на мачте и растяжках
  • должны быть установлены молниеотводы для защиты электронных компонентов от ударов молнии.
  • требуется достаточная площадь для опускания и подъема мачты для обслуживания и ремонта.

Удовлетворение спроса на электроэнергию

Электроэнергия от ветрогенератора может быть доступна в любое время дня, но уровни выходной мощности будут варьироваться в зависимости от скорости ветра. Избыточный выход, генерируемый как переменный ток, преобразуется в постоянный ток выпрямителем для хранения в батареях. Это позволит обеспечить пиковое потребление, превышающее мощность генератора.

Маловероятно, что очень маленькие турбины смогут удовлетворить общий спрос домохозяйств на энергию. Использование твердотопливной горелки для отопления помещений и солнечных панелей для нагрева воды поможет снизить спрос на электроэнергию, но для систем, которые не подключены к сети, иногда может потребоваться дизельный генератор.

Загрязнение ветрогенератора

Ветрогенераторы могут создавать шум и вибрацию и оказывать значительное визуальное воздействие. Шум может исходить от лопастей турбины, редуктора (если используется) и щеточного механизма, а также от ветра, проходящего мимо башни и растяжек.

Добавить комментарий

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