Сколько нужно ветрогенераторов для целого города?

Сегодня во всем мире говорят о необходимости перехода на альтернативную энергетику. С помощью альтернативной энергетики как солнечной, так и ветровой, мы можем использовать возобновляемые природные ресурсы, которые не вредят окружающей среде и на это не нужны затраты, идущие на добычу, переработку и транспортировку.

Далее расскажет «zhytomyr.name»

Как работает ветрогенератор?

Для того, чтобы получить энергию ветра, нужен ветрогенератор. Его еще называют ветроэнергетической установкой и он может превращать поток ветра сначала в механическую энергию, вращая вал, а уже потом электрогенератор преобразует механическую в электрическую энергию. Когда ветер своей силой заставляет двигаться ветроколеса, мы получаем електроэнергию от этого вида возобновляемой энергии.

Современные ветрогенераторы имеют ветряные аэродинамические колеса и высокий уровень КПД, который еще называют в этой области коэффициентом использования энергии ветра. К сожалению, мы не можем использовать весь объем энергии, проходящей через колесо. По закону Беца, максимальный уровень использования энергии ветра 0,59, а современная энергетическая установка достигает отметки 0,5. Если это перевести в КПД, то это будет около 84 процентов, это очень хороший результат. Так, например, паровая турбина — 30%, газовая — 34%.

!

Почему ветрогенератор имеет три лопасти?

Работа ветрогенератора зависит от важного параметра — это скорость хода ветряного колеса, то есть отношение скорости конца его лопасти к скорости ветра.

По результатам исследований было выяснено, что наиболее эффективно работают ветряные колеса, имеющие скорость хода (отношение) на уровне 6-7. Такие значения имеют ветроколеса с тремя лопастями. Также есть ВЭУ с одной и двумя лопастями.

Часто в таких агрегатах используется система преобразования частоты вращения (редуктор) между ветроколесами и электрогенератором. Получается, что ветряное колесо делает 18-20 оборотов в минуту, а с помощью редуктора становится тысяча оборотов. Это оптимизирует работу ветроколеса и генератора. Но есть нюанс, редуктор уменьшает коэффициент КПД всей установки. Поэтому лучше пользоваться такими ветряными агрегатами, которые не имеют редукторов. Благодаря современным инновациям, больше применяют возможности силовой электроники, когда управляют качеством электрического тока и новые типы генераторов, дают возможность не пользоваться редукторами.

!!

Показатели ветроагрегатов

Основной проблемой повышения эффективности ветроагрегата является повышение самого коэффициента использования энергии с помощью ветроколеса. Это является широкой сферой для применения новых материалов и инновационных технологий при производстве лопастей для ветряных агрегатов.

В начале становления ветряной энергетики лопасти делали деревянными или металлическими. У них были жесткие характеристики, которые не давали колесу эффективно работать. Позже начали их изготавливать из полимеров, стеклопластика и других новых материалов, но при этом ветряное колесо делалось практически вручную. Надо было тщательно отшлифовывать поверхность, для того, чтобы ветроколесо не имело такой жесткости и качественнее превращало энергию ветра. Использование синтетических материалов позволило изготавливать эффективные лопасти. Они стали гибкие и упругие и очень гладкие. Но ручное изготовление требует много усилий. В будущем планируют делать лопасти, даже очень большие, с помощью цифрового проектирования, то есть 3D-моделирования. Это позволит задействовать роботов для изготовления лопастей, которые тогда будут делаться одинаковыми, сбалансированными и полностью готовыми для использования.

Материалы, из которых делают лопасти, подбирают в зависимости от ожидаемых нагрузок. Они должны быть электропроводными, обеспечивая тем самым защиту ветряного агрегата от молний, ​​чтобы они могли пропустить через себя высокое напряжение и погасить ее в основе агрегата. Именно поэтому материалы и сама конструкция должны быть адаптированы под условия, в которых они будут использоваться.

№

Адаптация ветрогенератора

В энергетике есть понятие адаптационных мероприятий. Когда запускают ветряную установку, должны учесть климатические условия, которые могут повлиять на работу агрегата. Особенно это важно в арктических районах Земли, не только из-за низкой температуры, а еще и потому, что могут обмерзать лопасти, ветер может быть резким с порывами. Поэтому строительство в условиях вечного холода требует специальных технологий. Проводя адаптацию под условия использования, мы закладываем сразу дополнительно расходы при изготовлении ветряного агрегата. Но благодаря этим действиям, он будет работать длительное время даже в суровых условиях климата и производить больше нужной энергии. Есть и другой путь — это остановка ветряного агрегата во время экстремальных погодных условий, и как следствие — уменьшение выработки энергии. Тем более его придется перезапускать.

Если ветер отрывистый с резкими порывами, то это может повлиять на характер преобразования энергии ветра, так как ветряное колесо под порывами может крутиться сильнее, или наоборот слабее. Тогда происходят колебания напряжения и обороты, а это плохо влияет на качество поставки электроэнергии. Сейчас уже есть специальные электротехнические комплексные установки, которые компенсируют параметры электрического тока. Их называют системы полного преобразования электроэнергии. Они инвертируют первичную некачественную энергию в постоянный ток, а затем конвертируют снова в переменный ток, который имеет необходимые параметры для электрической системы.

!"№;

Электроэнергия ветряного генератора

Ветряной генератор, который имеет диаметр шесть метров, работает с мощностью 2 киловатта. А в частных домах устанавливается мощность электрооборудования 10 киловатт. Но все они работают не одновременно. Есть определенный график поставок энергии. Поэтому в ситуации с автономным или частным энергоснабжением, например, ветряной агрегат с мощностью 10 киловатт со средним показателем скорости ветра около 5 метров в секунду, может обеспечивать электрической энергией частный дом. Конечно, должен быть и аккумулятор энергии, чтобы была возможность перераспределения энергии в период разницы между приходом и потреблением.

Для создания энергосети с большой мощностью ветряные генераторы устанавливают рядом друг с другом, тем самым образуя ветряной парк. Сети ветропарка имеют мощность, которая измеряется в сотнях мегаватт. Этого показателя достаточно для обеспечения электричеством целого города.

!"%:

Самое главное для ветроагрегата — ветер

Использовать эффективно энергию ветряного потока можно только там, где его скорость за год на высоте крыш домов достигает 5 метров в секунду. Понятно, что там, где ветра мало, устанавливать ветряные агрегаты просто не рационально, ибо они будут простаивать. Также, важно, какой размер имеет ветреное колесо, что является главной характеристикой мощности потоков ветра. Ветер, который имеет скорость 10 метров в секунду выдает примерную мощность около 300 ватт с одного квадратного метра. То есть, если нам нужно 3 киловатта энергии, то диаметр ветряного колеса должно быть не менее 20 метров, потому что так будет задействована только половина всей энергии.

Существуют различные виды работы ветроэлектростанций для создания электрической энергии. В крупных ветряных парках они, как правило, работают вместе с сетью и дают столько энергии, сколько может позволить поток ветра.

::

Аккумулирует энергию системный оператор

Он должен заботиться о том, чтобы было создано определенное резервирование мощностей, которое потребуется использовать в случае недостатка энергии от ветряной станции. Если речь идет о работе в автономной энергетической системе, в которой ветроагрегат это основное генерирующее оборудование, тогда в ней надо применять специальные системы, которые будут аккумулировать энергию, а затем в случае недостатка передать ее в сети. Можно применять электрохимические аккумуляторы, а также и другие. Когда нужны большие объемы аккумулирования, более 1000 мегаватт в час, можно использовать гидроаккумулирующие электрические станции, которые будут потреблять энергию, когда ее много, а отдавать, когда ее будет мало.

На сегодняшний день рынок аккумулирующих систем заполнен на 90 процентов гидроаккумулирующими электростанциями. Существует и второй вариант — это воздушный сбор энергии ветра. Так, когда существует некоторый избыток энергии от ветроагрегаторов, благодаря системе привода компрессоров воздуха закачивают в подземную емкость, а когда нужно будет производить энергию, включают воздушную турбину, которая начинает вырабатывать электрическую энергию. Также известны схемы с использованием индукционных накопителей и суперконденсаторов.

!"№;№"!

Преимущества и перспективы ветроэнергетики

Овладение энергии ветряных потоков стремительно распространяется по всему миру. Первыми в этой области являются Китай и Соединенные Штаты Америки, но и другие страны начинают развивать эту отрасль, которая является действительно перспективной. «Чистая» энергетика базируется на неисчерпаемом природном ресурсе — энергии ветра. В мире все больше и больше становится ветрогенераторов и прослеживается четкая тенденция к росту и распространение этой технологии производства энергии.

?

Преимущества

Главным преимуществом ветряной энергетики является использование возобновляемых ресурсов, а именно ветряных потоков, которые подарила нам природа бесплатно. Также это является экологически чистым источником энергии, который минимально загрязняет окружающую среду. А то загрязнение, которое оно несет, например, шумовое, можно рассчитать и оптимизировать, выбирая местоположение. Под действием солнца в атмосфере в постоянном движении находятся потоки воздуха, которые не нужно ни добывать, ни транспортировать. Это источник принципиально неисчерпаемым. Также, при работе такой электростанции отсутствуют парниковые газы, поэтому эта технология безопасна для экологии. Еще один плюс, что не используется вода, она просто не нужна.

Работа ветрогенераторов очень помогает изолированным территориям, к которым традиционными способами электроэнергию трудно доставлять, поэтому для них выход только автономные источники электроэнергии.

Еще одним преимуществом является распределения системы генерации, то есть устанавливают несколько установок в различных локациях вместо одной, но большой. Например, если произошла авария, вышел из строя один из агрегатов, то это не доставит никаких ущерба при работе энергосистемы.

Также среди плюсов есть один очень важный момент, обслуживание таких станций требует минимального человеческого ресурса.

Ветроэнергетическим направление является очень перспективным и уже, на сегодняшний день, ученые установили мощности ветростанций в мире, которые составляют более 500 миллионов киловатт, а ежегодно мощность растет на 10-15 процентов.

????

Недостатки

Конечно, есть и недостатки, связанные с тем фактом, что все же это низкопотенциальные ресурсы, которые чтобы получить, надо строить материалоемкие и высотные конструкции.

К недостаткам относят и тот момент, что ветроэлектростанция очень зависима от внешних условий в определенное время. Ветер может усиливаться или его может не быть вообще. Чтобы обеспечить, в таком случае, бесперебойную подачу электроэнергии для потребителей, нужна продуманная система хранения электрической энергии больших объемов, а также развитая инфраструктура для передачи этих объемов.

Чтобы построить ветровую установку нужны большие средства. Можно привлекать инвестиции, но это не всегда работает. Начиная с проектной документации и к процессу строительства, все это будет стоить больших сумм денег.

В мире также есть много противников ветряков, потому что они искажают естественные ландшафты, нарушают их естественную эстетику. Поэтому владельцам установок приходится сотрудничать со специалистами по ландшафтному дизайну и архитектуре.

Уже отмечалось, что ветряные установки производят определенный аэродинамический шум, может причинять дискомфорт людям, которые живут рядом. Поэтому, во многих странах Европейского Союза было принято решение, размещать ветроэлектростанции на расстоянии не менее 300 метров от домов жителей. Также были установлены максимальные нормы допустимого шума.

Но несмотря на эти недостатки, преимущества ветряных электростанций преобладают. Отметим, что один ветрогенератор мощностью 1 МВт может сэкономить за 20 лет работы 29 тысяч тонн угля или 92 тысяч баррелей нефти.

!!!!!!!!

 

Get in Touch

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

В Житомирской области создают дополнительные питомники деревьев, которые будут расти на пожарищах

В 2020 году лесные хозяйства Житомирской области понесли огромные потери - в течение всей весны леса на Полесье беспощадно уничтожает огонь пожаров. Далее расскажет...

Самый современный в Украине водоканал

По словам Сергея Сухомлина, житомиряни уже скоро получат абсолютно новый водоканал. Мэр нашего города высказывает мнение касательно того, что водоканал станет самым современным в...

Житомирскую свалку могут закрыть после строительства мусороперерабатывающего завода

В Житомире уже в марте могут начать строить мусороперерабатывающий завод. Такие информацию сообщил житомирский городской голова Сергей Сухомлин, после того, как вернулся из зарубежной...

Зеленый туризм на Житомирщине: колоритные и атмосферные места для отдыха

Украинское село. Сколько же колорита, красоты, души в нем.Житомирская область славится не одним прекрасным местом, где можно отдохнуть на природе, почувствовать ее силу, красоту,...

Между радиацией и огнем: реалии заповедника «Древлянского» на Житомирщине

Это место в Житомирской области разместилось на территории, которая в свое время была поражена после аварии на ЧАЭС не чем иным, как радионуклидами. В...

Прибыльные отходы. Опыт «Кромберг енд Шуберт»

Сейчас большие компании активно присоединяются к экологическому движению. Особенно актуальным является вопрос сортировки отходов, ведь таким образом можно не только заботиться об окружающей среде,...

Курс на озеленение. Высадка лесов на Житомирщине

Человечество наконец-то одумалось и начинает познавать ценность лесов. Доказательствами тому являются новые проекты по рассаживанию территорий и высадке деревьев. К сожалению, статистика неутешительная, незаконная...

Эко-упаковки в Житомире

Время стремительно плывет, привычные природные материалы быстро меняются на пластиковые, которые в любом случае влияют на здоровье. Конечно, последний вариант более дешевый, но в...