Применение промышленных ветрогенераторов. Сколько энергии вырабатывает ветряк.

Содержание

Защитная оболочка ветровых турбин Altek EW изготовлена из алюминиевого сплава, что делает конструкцию намного легче. Функциональные металлические части генератора покрыты кремнием для повышения термостойкости.

Гигантские ветряки — самые большие ветрогенераторы в мире: GE Haliade-X, Enercon, Siemens, MySE

Ветряные турбины или ветрогенераторы — это ветроэнергетические установки (сокращенно ветрогенераторы), которые преобразуют кинетическую энергию потока ветра в механическую энергию вращения ротора для преобразования этого вращения в электроэнергию.

Промышленные ветрогенераторы обычно устанавливаются либо правительством, либо крупными энергетическими компаниями, поскольку стоимость как самих ветрогенераторов, так и инфраструктуры для их эксплуатации высока. Чаще всего для достижения большей мощности ветряные турбины объединяют в сеть — такие сети ветряных турбин представляют собой ветряные электростанции, которых в мире в последние десятилетия становится все больше и больше.

Ветряная турбина обычно состоит из мачты, ротора с лопастями, ветрогенератора и электрического генератора. Однако разные производители ветровых турбин могут использовать различные строительные материалы и собственные компоненты и модули для создания своих ветровых турбин.

Устройство промышленного ветрогенератора

Проблемы эксплуатации промышленных ветрогенераторов

Серьезной проблемой при эксплуатации промышленных ветряных турбин является обмерзание лопастей генератора при отрицательных температурах окружающей среды, поскольку сильное обмерзание может значительно увеличить массу лопастей, снижая эффективность и увеличивая нагрузку на ротор ветряной турбины.

Шум и вибрацию можно назвать второй по значимости проблемой при эксплуатации ветряных турбин — в непосредственной близости от ветряной турбины уровень шума может превышать 100 дБ для промышленной ветряной турбины. В Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, например, были приняты отдельные законы, ограничивающие уровень шума ветряных турбин 45 дБ днем и 35 дБ ночью, и законы этих стран также регулируют минимальное расстояние промышленных ветряных турбин от жилых домов — оно не должно быть меньше 300 метров.

Самые большие ветряки в мире

Огромные ветряные турбины можно классифицировать как по их геометрическим размерам, так и по вырабатываемой ими мощности, ведь больше — не значит сильнее!

Ветрогенератор Enercon E-126 — диаметр лопастей 126 м

Высота башни этой гигантской ветряной турбины Enercon E-126 составляет 135 метров, диаметр лопастей — 126 метров, а общая высота — почти 200 метров над землей.

Монтаж ветрогенератора Enercon E-126 с диаметром лопастей 126 метров

При оптимальных ветровых условиях промышленная ветровая турбина Enercon E-126 может вырабатывать до 7,58 мегаватт электроэнергии.

Первая впечатляющая ветровая турбина такого типа была установлена в Германии в 2007 году. Enercon E-126 стоит около 14 миллионов долларов (без учета расходов на транспортировку, установку и ввод в эксплуатацию).

Ветрогенератор Siemens SWT-6.0 — диаметр лопастей 154 метров

Огромная ветровая турбина Siemens SWT-6.0-154 может генерировать до 6 МВт при идеальной скорости ветра (13-15 м/с).

Ветрогенератор Siemens SWT-6.0 - диаметр лопастей 154 метров

На данный момент Siemens выпустил обновленную версию этой ветряной турбины с тем же диаметром лопастей 154 метра, но с увеличенной на 1 мегаватт мощностью.

Интересно, что лопасти этой ветряной турбины вращаются со скоростью всего 5-11 оборотов в минуту при оптимальных ветровых условиях.

Ветрогенератор LM 88.4 P — диаметр лопастей 180 метров

Гигантская ветряная турбина LM 88.4 P была разработана в Нидерландах несколько лет назад и при оптимальных условиях вырабатывает 8 мегаватт электроэнергии.

Диаметр лопастей ветрогенератора LM 88.4 P составляет 180 метров

Заявленный срок службы комплекта лопастей этой ветряной турбины составляет 25 лет. Ветряная турбина может обеспечивать электроэнергией более 10 000 частных домов в течение почти четверти века.

Транспортировка лопастей для большого ветрогенератора LM 88.4 P

Для транспортировки лопастей первой ветровой турбины LM 88.4 P использовались корабли и огромные плавучие краны, применяемые для установки этих морских ветровых турбин в прибрежных водах.

При разработке LM 88.4 P компания LM Wind Power использовала опыт производителя ветровых турбин Adven — на LM 88.4 P установлена Adven AD8-180 (одна из самых больших ветровых турбин в мире).

Ветрогенератор Haliade-X — диаметр лопастей 220 метров

А теперь о рекордсмене Haliade-X 12 МВт, самой большой в мире ветровой турбине, анонсированной в 2018 году американской корпорацией General Electric для британского проекта Offshore Renewable Energy (ORE) Catapult.

Самый большой в мире ветрогенератор Haliade-X 12 MW

В США компания General Electric начала строительство ряда крупнейших в мире ветряных турбин для клиентов в Великобритании. Двадцать четыре из них могут вырабатывать до 288 мегаватт электроэнергии в день при оптимальной скорости ветра.

Целесообразность установки

Рекомендуется устанавливать турбины в районах со средней скоростью ветра более 8 м/с. Лопасти больших генераторов начинают вращаться при скорости ветра 4 м/с; максимальная эффективность достигается при 12 м/с. Выходная мощность 3-лопастной горизонтально-осевой ветровой турбины рассчитывается по следующей формуле:

  • P — расчетная мощность, кВт,
  • r — расстояние от центра ротора до кончика лопасти, m
  • v — средняя скорость, м/с,
  • ¶=3,14.

Например, если расстояние между центром ротора и кончиком лопасти составляет 6 м, а скорость ветра — 9 м/с, то мощность составит около 49,5 кВт.

ветрогенератор промышленный wind

Большинство промышленных электростанций — это огромные площади в долинах, в пустынных районах, где большую часть времени дует ветер, с множеством генераторов, вращающихся одновременно. Ветряные «парки» также строятся прямо на берегу моря.

Грандиозные проекты

Одним из крупнейших проектов в области ветроэнергетики является строительство ветряной турбины Enercon E-126, которая представляет собой крылатый генератор с горизонтальной осью вращения и 3 лопастями. В настоящее время enercon является самой большой и мощной ветряной турбиной в мире.

Энеркон Е-126 (Enercon E-126)

Крупнейшая в мире промышленная ветровая турбина Enercon E-126

Длина одной лопасти — 63 метра, диаметр окружности, очерченной лопастями, — 127 метров, высота основания — 135 метров. Вес этой огромной конструкции составляет около 6 000 тонн. Максимальная мощность генератора составляет 7,58 МВт.

Это чудо техники было установлено недалеко от немецкого города Эмден в 2007 году. Лопасти ветряной турбины делают 5-11,7 оборотов в минуту, а минимальная скорость ветра для вращения лопастей составляет 3 м/с.

ветрогенератор Vestas V164-8.0 MW

Ветряная турбина Vestas V164-8,0 МВт

Компания Vestas установила ветряную турбину того же типа V164-8.0 МВт мощностью 8 МВт. Высота мачты составляла 140 м, а длина одной лопасти — 80 м.

морской японский ветрогенератор

Большой плавучий ветряк был возведен японцами после взрыва на Фукусиме. Высота мачты составляет около 105 метров, а мощность — 7 МВт.

ветростанция в Калифорнии San Gorgonio Pass

Ветряная электростанция San Gorgonio Pass, Калифорния. Она включает 3 218 ветряных турбин, вырабатывающих 615 МВт электроэнергии.

Ветровая электростанция Мэпл Ридж

Ветряная электростанция Maple Ridge является крупнейшей ветряной электростанцией в штате Нью-Йорк. Он был введен в эксплуатацию в 2006 году. Ферма обеспечивает 75% потребностей Нью-Йорка в электроэнергии.

Ветряная ферма Lynn and Dowsing, Линкольншир, Великобритания

Ветряная электростанция Линн и Даусинг в Линкольншире, Великобритания, работает с 2008 года. Она обеспечивает энергией 130 000 домохозяйств.

Ветровая электростанция на острове Роса в Антарктиде

Ветропарк на острове Роза в Антарктиде имеет мощность 999 кВт (3 ветряные турбины по 333 кВт каждая), а на холме Кратер устанавливается ветропарк для обеспечения электроэнергией станций Скотт (Новая Зеландия) и Мак-Мердо (США). Ветряные турбины покрывают 11 % потребностей исследовательских станций.

арктический поселок Амдерма

Арктический поселок Амдерма

Ветряная турбина в российском арктическом поселке Амдерма. Он состоит из 4 ветряных турбин, которые вырабатывают до 677,2 МВт (38,6% энергии, потребляемой жителями). Стоимость 1 кВт энергии ветра составляет около 20 рублей, по сравнению с 65,51 рубля, которые жители Амдермы платят за электроэнергию, вырабатываемую дизельным генератором. Дизельное топливо, используемое на местных электростанциях, стоит дорого и сильно загрязняет окружающую среду. Ветрогенераторы могут сделать энергию дешевле и снизить нагрузку на окружающую среду. Некоторые скандинавские мастера строят ветряные турбины своими руками.

Это интересно:  Оборудование для сварки пластмасс. Как спаять пластмассу в домашних условиях?

Популярные производители

На российском рынке свободно продаются российские и импортные промышленные ветряные турбины. Ниже перечислены наиболее известные производители ветряных турбин.

  1. «Algatec Solar». Это российский филиал немецкой компании «Algabel Solar» по производству ветрогенераторов и солнечных батарей.
  2. «ALTAL GRUP» — российская компания, специализирующаяся на производстве ветряков и тепловых насосов для различных климатических зон, включая районы крайнего севера.
  3. «Vestas» (реализует продукцию через официальных дилеров) – старейшая немецкая компания по изготовлению ветряков. Основана в 1898 году как кузнечная мастерская, с 1979 производит ветровые установки.
  4. «EDS Group» производство и продажа оборудования для областей энергетики.
  5. «ЭнерджиВинд» — российская компания, выпускающая недорогие ветряки хорошего качества. Ветровой генератор мощностью 1 кВт стоит 54 000 руб.
  6. «Махаон» — российский производитель малошумных ветряков с вертикальной осью.
  7. «ГРЦ-Вертикаль» — Россия, Миасс – производитель альтернативных устройств генерации энергии. Выпускает много разных модификаций ветряков мощностью от 0,1 до 30 кВт.
  8. «СКБ Искра» — производитель ветряков различной конструкции. Стоимость установок до 400 000 руб.
  9. «Сапсан-Энергия» — Московская компания, занимающаяся разработкой и производством агрегатов, генерирующих электричество с помощью экологически чистых источников.
  10. «Ветро Свет» — Санкт-Петербург, производитель ветрогенераторов мощностью до 2-х кВт.

Законность самодельных ветрогенераторов и разновидности. Как сделать своими руками?

Некоторые природные явления могут стать отличными источниками для выработки альтернативной электроэнергии. Ветряные турбины довольно практичны и не очень сложны для строительства даже в домашних условиях. В этой статье вы узнаете, как построить ветряную турбину для собственного использования в домашних условиях, какие материалы и инструменты вам понадобятся.

Принцип работы ветрогенератора

В упрощенном виде принцип работы ветряной турбины можно представить следующим образом.

Предназначение, виды, схема подключения и цена инвертора для ветрогенератора

Зеленая энергия — это тренд будущего. Выработка электроэнергии из возобновляемых источников энергии полезна не только для окружающей среды, но и для людей. Установка ветряной турбины — один из таких вариантов.

Однако установки ветряной турбины зачастую бывает недостаточно. Стандартные электросети фактически рассчитаны на 220 В переменного тока, а ветряная турбина не может вырабатывать такое количество электроэнергии в непрерывном режиме. Чтобы получить нужные характеристики тока, необходим инвертор, о котором и пойдет речь в этой статье.

Задайте свой вопрос или оставьте комментарий

Наша компания «Ghrepower» находится в Китае, Шанхае, мы являемся производителем ветровых турбин от 5кВт-100кВт, ветровых турбин малой мощности, продаем ветровые турбины уже 40 лет, достигли лидирующих позиций в мире в отрасли ветровых турбин малой и средней мощности.

Миф 2: Ветер — не слишком экологичный источник энергии

Энергия ветра снижает производство углекислого газа в энергетическом секторе, а не увеличивает его. Например, в Великобритании сокращение выбросов CO₂ оценивается в 15 миллионов тонн в год к 2020 году. Переход на альтернативные источники энергии — ветряную, солнечную и гидроэнергию — или, точнее, замена 61% традиционных электростанций на «зеленые», позволит сократить выбросы углерода в Европе на 265 миллионов тонн к 2030 году.

Да, ветряные электростанции вызывают косвенные выбросы CO₂, но они составляют всего 11 г/кВтч. Для сравнения, аналогичный показатель для газовых электростанций составляет 490 г/кВтч, а для угольных электростанций — 820 г/кВтч.

Еще одна претензия к ветроэнергетике касается использования в ветряных турбинах редкоземельных металлов, таких как неодим. Отчасти это правда — постоянные магниты, содержащие этот элемент, используются в конструкции электродвигателя ветровой турбины, повышая его эффективность в десятки раз по сравнению с обычными магнитами. Однако редкоземы широко используются в повседневных устройствах и материалах — мобильных телефонах, ноутбуках, автомобилях, самолетах в гораздо больших масштабах.

Миф 3: Ветряная энергетика не создает рабочих мест

Ожидается, что к 2030 году в секторе возобновляемой энергетики будет занято около 24 миллионов человек — в 2017 году в этом секторе уже было занято около 8,8 миллиона человек. Это сделает ветроэнергетику и возобновляемые источники энергии в целом одной из движущих сил мировой экономики. Только в Европе к 2030 году будет создано 90 000 дополнительных рабочих мест.

Кроме того, в последние годы цены на нефть упали, что привело к сокращению рабочих мест в нефтяных компаниях. В 2015 году падение стоимости ископаемого топлива лишило работы 250 000 человек.

Кроме того, игроки энергетического рынка активно сокращают персонал в связи с растущей автоматизацией труда. В 2018 и 2019 годах General Electric и Siemens уволили по этой причине несколько тысяч человек.

Миф 4: Ветряные электростанции — это дорого

Стоимость строительства ветряных электростанций ниже, чем обычных электростанций, и стоимость энергии ветра постепенно снижается по мере роста новых ветряных электростанций. По данным Bloomberg, за последние 10 лет стоимость строительства и эксплуатации ветряных электростанций во всем мире снизилась на 38%.

По данным российского правительства, стоимость строительства ветряных электростанций снизилась на 33,6% в период с 2015 по 2017 год. В июне 2019 года министр энергетики России Александр Новак заявил, что стоимость строительства ветропарков эквивалентна стоимости газотурбинных теплоэлектростанций при пересчете на стоимость выработки одного кВт/ч.

Согласно отчету Coface за 2018 год, ветроэнергетика быстро растет благодаря неуклонному снижению цен на ветровые турбины. В то же время они строятся гораздо быстрее, чем обычные.

На российском рынке ветрогенераторов представлено как надежное, относительно недорогое оборудование отечественных брендов, так и разнообразные модели ветрогенераторов от зарубежных производителей. Чтобы определить, какую турбину выбрать для своего дома, необходимо сравнить характеристики различных устройств.

№1 — ветрогенераторы Condor Home (Россия)

Ассортимент ветрогенераторов для бытового использования включает в себя установки мощностью 0,5-5 кВт. Они могут служить в качестве основного или вспомогательного источника питания. Домашние станции Condor подходят для использования при низких температурах и могут вырабатывать электроэнергию даже при слабом ветре.

В зависимости от модели, корпус генератора изготовлен из пластика или литого алюминия, а лопасти — из стекловолокна. Имеется эффективная система двойного торможения. Мачта состоит из шеста и имеет высоту от 8 до 12 метров. Для установки этих устройств требуется фундамент со сваями или бетоном.

Ветрогенератор Condor Home

Ветряные турбины Condor Home — это продукция «под ключ», не требующая специальных знаний или технических навыков. Эти установки предназначены для электрификации домов на одну семью, а также для небольших муниципальных ветряных электростанций.

Базовая конфигурация включает мачту и спицы, генератор, ротор и лопасти, контроллер заряда и монтажные компоненты.

№2 — мини-электростанции Falcon Euro (Россия)

Это высокотехнологичные вертикально-осевые ветровые турбины мощностью 1-15 кВт, используемые для основного или автономного энергоснабжения потребителей, расположенных вдали от линий электропередач. Может использоваться как часть комплекса с солнечными батареями и топливным генератором.

Ветряные турбины оснащены мощными неодимовыми магнитами. Ветер начинается со скорости 1,5 м/с и достигает номинальной скорости 11 м/с. Встроенный аэродинамический тормоз помогает ограничить скорость вращения колеса. Заявленный производителем срок службы составляет 20 лет, а заводская гарантия на мини-электростанции — 36 месяцев.

Ветряк Falcon Euro

Ветряные турбины Falcon Euro надежны в эксплуатации и нетребовательны в обслуживании. С помощью этой серии устройств можно легко решить проблему электроснабжения локальных и островных установок.

Базовый комплект для установки Falcon Euro включает в себя различные функциональные элементы: Ветровая турбина, генератор и система управления, мачта, интегрированные компоненты. Инверторный блок и батареи выбираются отдельно.

№3 — ветряные агрегаты Sokol Air Vertical (Россия)

Небольшие ветряные турбины этой марки могут также обеспечивать электроэнергией небольшие коттеджи и средние предприятия. Устройства SAV доступны для бытового использования с мощностью 0,5-15 кВт.

Они характеризуются высокой эффективностью при слабом ветре, бесперебойно работают при низких и высоких температурах о т-50°C до +50°C, имеют низкий уровень шума и высокую устойчивость к внешним воздействиям.

Выработка электроэнергии с помощью установок Sokol Air Vertical не зависит от направления ветра. Агрегаты с вертикальной осью работают автоматически и без посторонней помощи. Конструкция включает электромагнитную и аэродинамическую систему торможения для ограничения вращения ветряной турбины.

Это интересно:  Какой обогреватель лучше для дачи. Какой обогреватель лучше для дачи и экономичнее

Основные разновидности ветряных мельниц для электричества

Наиболее популярными сегодня являются классические высокоскоростные ветряные турбины с горизонтальной осью вращения и тремя лопастями.

Ветряные мельницы для электричества, ветряк

Считается, что высокоскоростные ветровые турбины имеют минимальное количество лопастей: 2, 3 или даже всего одну, но оснащенную противовесом. Из-за сильных ветровых потоков эти генераторы вращаются очень быстро и в то же время очень шумно. Это особенно актуально для однолопастных агрегатов. Даже если проблема шума может показаться незначительной, к ней следует отнестись очень серьезно.

По словам пользователей, VH грохочет: начиная примерно с 5-6 м/с, ветер свистит в ушах и заглушает все окружающие шумы. При мощности свыше 1 кВт контроллер начинает замедлять работу ГГ, так что он не только урчит, но и начинает гудеть.

Это пример из жизненного опыта пользователя. Описание фирменной высокоскоростной ветряной турбины, скорость вращения которой (при скорости ветра 10 м/с) достигает 400 об/мин. Вывод заключается в том, что не рекомендуется размещать ветряную турбину в непосредственной близости от жилых домов. Вы можете рассмотреть вариант с медленно работающим ГД (но опять же, нужно учитывать человеческий фактор и реакцию доброжелательных соседей). Из-за своих аэродинамических характеристик эти генераторы не достигают высоких скоростей даже при сильном ветре. Кроме того, диаметр лопасти медленно работающей ветряной турбины всегда меньше, чем диаметр лопасти быстро работающей ветряной турбины при относительно одинаковой мощности. Это облегчает как установку, так и эксплуатацию.

Ветряные мельницы для электричества, ветряк

Горизонтальный тихоходный ветряк

Низкоскоростной горизонтальный ветряк — это ветряк с более чем тремя лопастями и значением скорости (Z) Z ≤ 5, где Z — это отношение окружной скорости (конечной скорости) лопастей ветряка к скорости ветра.

Количество лопастей эффективность, Z.
1 9
2 7
3 5
6 3
12 1.2

Еще одним преимуществом настройки медленной скорости является низкая скорость отсоединения. Высокий крутящий момент, передаваемый от лопастей к рабочему винту генератора, позволяет турбине запускаться даже при умеренном ветре. Это обеспечивается за счет большой площади поверхности лопастей (по сравнению с быстроходными ветряными турбинами).

Благодаря большому количеству лопастей перед пропеллером образуется воздушная подушка, когда работает тихоходный генератор. Эта подушка создается потому, что ветер не успевает пройти через лопасти. Эта характеристика негативно влияет на производительность устройства, и из нее вытекают основные недостатки устройства.

Основными недостатками тихоходной ветровой турбины являются относительно низкое значение NPSR и высокая парусность. В штормовых погодных условиях это может стать фатальным для турбины. Однако низкоскоростные ветрогенераторы оснащаются генераторами с большим диаметром ротора, а иногда и дополнительными мультипликаторами, облегчающими запуск и поворот системы привода. Эти усовершенствования позволяют увеличить линейную скорость ротора и «вытягивать» из генератора больше мощности на более низких скоростях. Такая конструкция генератора увеличивает стоимость установки.

Как устроена ветровая электростанция

Современные ветряные электростанции имеют 3 лопасти, длина которых может достигать 55 метров.

Чтобы понять, как работает ветряная электростанция, необходимо знать, как она построена:

  • Ветрогенератор. Основная его задача преобразовывать энергию в электричество. Состоит из винта и генератора переменного тока.
  • Контроллер. Преобразует переменный ток в постоянный и регулирует обороты ветрогенератора.
  • Аккумуляторы накапливают энергию во время работы ветряка.
  • Инвертор, преобразует постоянный ток в бытовой, который поступает в дом для использования.

Особенности бытовых ветрогенераторов

Поскольку энергия ветра является неисчерпаемым источником, многие люди рассматривают возможность установки ветрогенератора в своем доме. В прошлом ветряные турбины использовались в основном в промышленных целях. Но с развитием этой технологии появились и модели для частного использования.

В основном они используются в местах, где нет центрального электроснабжения. Современные турбины с 3 — 5 генераторами могут полностью обеспечить дом электроэнергией. Однако, прежде чем покупать ветрогенераторы, необходимо выяснить, насколько эффективно они будут работать в конкретной местности.

Осторожно! На рынке можно найти ветро-дизельные электростанции (ВДЭС), которые представляют собой комбинацию ветряных турбин и дизельного генератора. Ветряная турбина может вырабатывать не только электричество, но и тепло, что обеспечивает бесперебойное энергоснабжение дома.

Мощности промышленных станций

Ветроэнергетика как отрасль основана на использовании мощных ветряных турбин для выработки электроэнергии, которые могут обеспечивать энергию в больших масштабах. Все ветряные турбины схожи по конструкции:

  • опорная башня или мачта;
  • гандола
  • генератор турбины.

Эти растения могут вырастать до 190 метров в высоту и весить до 6 000 тонн. Одна из самых больших машин в мире, Enercon E-126, имеет размах крыльев 128 метров.

Расчет лопастного ветрогенератора

Мощность машины можно рассчитать по следующей формуле:

P — расчетная мощность, кВт,

r — расстояние от центра ротора до кончика лопасти, m

v — средняя скорость, м/с,

Размер лезвия, его форма и материал, из которого оно изготовлено, имеют большое значение для дизайна.

Расчет мультипликатора

Самый мощный ротор может совершать около 400 оборотов в минуту, но для эффективной работы количество оборотов должно быть в 2,5 раза больше. Для этого устанавливаются мультипликаторы — промежуточные звенья между ротором и генератором — для увеличения скорости вращения вала. Для обеспечения эффективной работы генератора требуется умножитель с высоким коэффициентом усиления.

Мачта

Мачта является одним из самых важных элементов в конструкции ветряной турбины. Высота мачты зависит от места установки. Основные правила установки:

  • Мачта ветрогенератора должна находиться не ближе, чем на 150 метров от насаждений и жилых построек, а лучше на расстоянии от 2,5 километров.
  • Нижний край лопасти должен находится не ниже, чем 10 метров от верхушки деревьев.

Для того чтобы ветряные турбины работали на полную мощность, минимальная высота установки начинается с 25 метров. Типичная высота мачты составляет 70-110 метров.

Различие проводится в зависимости от типа поддержки:

  • на растяжках;
  • коническая;
  • сварная;
  • гидравлическая.

Мачта устанавливается на фундамент, от которого зависит надежность конструкции. Мачта зависит от фундамента. После уплотнения устанавливается основание мачты и заполняется бетоном. После бетонирования фундамент должен отдохнуть в течение 4-5 недель. Только после этого приступают к установке мачты.

Вертикальные ветряные турбины имеют другую конструкцию. Они не требуют высоких опор, а мачта представляет собой складную конструкцию высотой до 6 метров, которая устанавливается на крыше зданий.

Расчет энергии ветра

Энергия ветра — это кинетическая энергия воздушного потока. Она измеряется в джоулях. Он может быть рассчитан по следующей формуле:

P = r — V3 — S/2, где r — плотность воздуха (1,225 кг/м3), V — величина, отражающая скорость, с которой движется поток (м/с), S — площадь поверхности потока (м2).

При расчете важно учитывать потери и КПД генератора.

Чтобы получить точные результаты, необходимо знать показатели области. Где разместить ветряную турбину.

Ложные теории

Самые распространенные мифы о ветровой энергии:

  1. Ветряки убивают птиц. Сложно отрицать, что птицы иногда врезаются в лопасти или мачту ветрогенератора и погибают. Но не меньше птиц погибает от электропроводов. По статистики больше всего умирает птиц из-за нападения кошек.
  2. Самый распространенная ложная теория — это то, что шум от ветряного генератора может негативно сказаться на здоровье человека, в том числе дать осложнения на органы слуха.
  3. Не экологичный источник, так как рост количества ВЭС увеличивает выброс углекислого газа. Да, но в сравнение с угольными или газовыми электростанциями этот показатель в 50 раз меньше.
  4. Безработица. Ходит мнение, что получение энергии таким способом сократит рабочие места, однако этот миф легко развеять. В любом развивающемся секторе не может возникнуть безработица, так как ветроэнергетика всегда нуждается в новых кадрах — исследователи, разработчики.

Ложные теории возникают из-за незнания предмета, но все они могут быть легко опровергнуты, что и происходило неоднократно.

Хорошо, да недёшево

По коэффициенту использования установленной мощности ветряные турбины значительно уступают ветропаркам и гидроэлектростанциям. Если для АЭС он составляет 84%, а для ГЭС — 42%, то для ветряных электростанций — всего 20%, что объясняется природой самого источника энергии: ветер не всегда дует с достаточной силой. Другими словами: Ветряные электростанции в 2-4 раза менее производительны, чем обычные электростанции, и для выработки того же количества электроэнергии их нужно построить в 2-4 раза больше. Это означает дополнительные земли и материалы и, соответственно, больший экологический ущерб (каким бы он ни был) в пересчете на киловатт произведенной электроэнергии.

Это интересно:  Все о гайках для смесителей. Какая резьба у смесителя для ванной.

По данным Российской ассоциации ветроэнергетической промышленности (РАВИ), металлоемкость современной ветряной турбины мощностью 3 МВт составляет 350 тонн. Если для теплоэлектростанции мощностью 1 ГВт требуется площадь в несколько гектаров, то для ветропарка такой же мощности необходимо подготовить тысячи гектаров. Хотя на территории ветропарка можно вести и другую экономическую деятельность, а люди могут там даже жить, в дело вступает право собственности — необходимо купить или арендовать большой участок земли.

Стоимость строительства ветряной турбины составляет около $1500-2000 за 1 кВт установленной мощности, что сопоставимо со стоимостью строительства АЭС и во много раз превышает инвестиционные затраты на строительство АЭС. Турбины большой мощности — с большой высотой мачты и диаметром лопастей, работающие при сильном ветре и морозе, требуют повышенной надежности и, соответственно, дополнительных затрат на строительство и обслуживание.

Кроме того, стоимость 1 кВт электроэнергии от ветряной электростанции в реальности не равна нулю. Европейский опыт показывает, что общая стоимость владения составляет 0,6-1 евроцентов за 1 кВт/ч, а стоимость машин со сроком службы более 10 лет возрастает до 1,5-2 евроцентов за 1 кВт/ч. Эти цены составляют 24-40 и 60-80 центов за кВт/ч, соответственно. Для сравнения, стоимость производства 1 кВт/ч на ГЭС и АЭС составляет несколько центов, а на ТЭС — около 1 рубля/кВт/ч, исходя из текущих цен на углеводороды.

Поэтому говорить о «возобновляемости» того или иного источника энергии нужно с большой долей условности. Более того, для производства энергетических объектов из этих источников приходится использовать невозобновляемые материалы (особенно металлы), добыча и переработка которых не всегда безопасна для окружающей среды.

Оффшорный ветропарк в Дании близ Копенгагена. Размещение ветрогенераторов в море — неплохое решение проблемы нехватки площадей для строительства мощных ветроэлектростанций. Кроме того, благодаря морскому бризу ветряки работают 97% времени.

Морская ветряная электростанция в Дании недалеко от Копенгагена. Размещение ветряных турбин в море — неплохое решение проблемы нехватки места для строительства мощных ветряных электростанций. Более того, благодаря морскому бризу ветряные турбины работают 97% времени.

Развитию крупномасштабной ветроэнергетики препятствуют, главным образом, вышеупомянутая высокая металлоемкость, сложность ветротурбин, необходимость использования больших площадей, низкая производительность и недостаточная эксплуатационная стабильность. Кроме того, стимулы для развития ветроэнергетики, такие как истощение запасов углеводородов и антропогенное глобальное потепление, вероятно, окажутся под угрозой. Существует достаточно доказательств того, что запасы углеводородов велики, а роль человека в глобальном изменении климата, как и само изменение климата, вызывает сомнения.

Ветряками — по экологии?

У экологов много претензий к ветроэнергетике. Шум, ультразвук и вибрации, создаваемые лопастями, оказывают негативное воздействие на людей, технику и животных. Ветряные турбины не только уродуют ландшафт, но огромные вращающиеся лопасти также влияют на психику человека. Животные и птицы больше не селятся вблизи ветряных электростанций. На больших ветряных электростанциях существует риск поломки лопастей и других несчастных случаев. Кроме того, когда много ветряных турбин работают на большой территории, может произойти локальное падение мощности и изменение ветровых условий. Дополнительной проблемой является необходимость утилизации лезвий, отслуживших свой срок.

Уровень шума от различных источников. Источник: Ермоленко Б. В., Ермоленко Г. В., Рыженков М. А. Экологические аспекты ветроэнергетики // Теплоэнергетика, 2011, № 11.

Уровни шума от различных источников. Источник.

Двадцатилетний опыт использования энергии ветра в густонаселенной Европе показывает, какие из этих недостатков и рисков являются мнимыми, а какие — реальными. Опасения по поводу ультразвука и шума лопастей ротора не оправдались, о чем свидетельствуют оценки шума и смертности птиц, которые показывают, что шум на расстоянии 350 м от ветропарка лишь немного превышает фоновый шум. А количество птиц, погибших при столкновениях с ветряными турбинами, в три с половиной тысячи раз меньше, чем, например, при столкновениях с кошками.

Годовая оценка смертности птиц в Европе. Источник: European Wind Energy Association, 2010.

Ежегодная оценка смертности птиц в Европе. Источник.

Конечно, в этих оценках есть подвох: многое зависит от количества ветряных электростанций. При существующем количестве ущерб действительно минимален, но что произойдет, если ветряных турбин станет намного больше?

Сравнивая количество погибших птиц, важно также учитывать, какие виды попали под удар. Кошки охотятся на птиц, а столкновения с ветряными турбинами на достаточной высоте могут привести к гибели более редких и ценных видов птиц. Не следует исключать нарушения маршрутов миграции птиц.

Однако совокупный экологический ущерб, наносимый ветроэнергетикой, гораздо меньше, чем ущерб, наносимый «традиционными» методами производства энергии. В Европе внешнее негативное социально-экологическое воздействие* на каждый произведенный кВт/ч оценивается в 0,15 цента для ветроэнергетики, 1,1 цента для газовой энергетики и 2,5 цента для угольной энергетики.

Исключением является проблема разрядки лопастей ветряных турбин, изготовленных из композитных материалов. Проблема в том, что срок службы лопастей составляет 20-25 лет, а срок службы первых построенных лопастей подходит к концу. Эта проблема усугубится в 2020 году, когда общая масса отходов лезвий в мире достигнет 50 000 тонн, увеличившись до 200 000 тонн к 2035 году.

В настоящее время существует два основных метода переработки стеклопластиковых лопастей: механическая и термическая переработка. При первом способе волокна и гранулы, составляющие композитный материал лопастей, механически измельчаются и используются в качестве сырья для производства низкосортной продукции. Однако в большинстве случаев турбины подвергаются термической обработке в конце своего жизненного цикла, т.е. сжигаются. Это явно «экологически недружественный» способ утилизации, что кажется еще более абсурдным в контексте заявлений об «экологически чистой» ветровой энергии. При этом зольность сгоревшей массы (доля негорючих неорганических остатков в общей массе материала) составляет около 60 %, а образовавшуюся золу необходимо захоронить.

Российские перспективы

В настоящее время общая установленная мощность ветровых турбин в России составляет не более нескольких десятков мегаватт, а доля ветроэнергетики в общем объеме производства электроэнергии ничтожно мала. В то же время реализуется несколько крупномасштабных проектов, в основном в степных районах на юге страны и в прибрежных районах. Ожидается, что в ближайшие годы ситуация с ветроэнергетикой существенно изменится.

Большие территории, относительно низкая плотность населения и экономики значительно снижают экологические риски ветроэнергетики в России по сравнению с европейскими странами. В то же время большие расстояния и слабо развитая транспортная инфраструктура препятствуют расширению ветроэнергетики и создают дополнительные трудности в обслуживании ветряных турбин и ветропарков.

Другой достаточно очевидной причиной слабого развития ветроэнергетики в России является наличие больших запасов углеводородов, более дешевого энергетического сырья. Как упоминалось ранее, открытие и разработка крупных запасов нефти и газа отняли стимулы к развитию в этой области у СССР, который был мировым лидером в ветроэнергетике. Однако широко распространенное мнение о том, что нам не нужны альтернативные виды энергии (особенно энергия ветра), не имеет под собой никаких оснований. Нефтегазовые богатства нашей страны не стоит переоценивать, и нынешний уровень энергетики недостаточен для всестороннего социально-экономического развития, поэтому необходимо развивать новые источники энергии. У российских потребителей высокие затраты на подключение к электросетям, и им выгоднее использовать местные возобновляемые источники энергии, в том числе энергию ветра. Кроме того, более 70% территории нашей страны, где проживает около 20 миллионов человек, не подключено к центральной системе энергоснабжения.

Нельзя не отметить, что наша страна обладает самым большим в мире ветроэнергетическим потенциалом — около 40 млрд кВт/ч электроэнергии в год. Это означает, что работа больших и особенно малых ветряных турбин может быть более эффективной на огромных российских территориях. Регионы российского севера, особенно Обская губа, Кольский полуостров и большая часть прибрежной полосы Дальнего Востока, относятся к самым ветреным районам по глобальной классификации. Среднегодовая скорость ветра на высоте 50-100 м, для которой изготавливаются современные ветрогенераторы, составляет 11-12 м/с, что в два раза превышает так называемый экономический предел ветровой энергии, связанный со сроком окупаемости ветропарка.

* Дополнительные прямые и косвенные затраты, понесенные государством, другими хозяйствующими субъектами и населением в результате деятельности данной компании, например, на очистку воды и воздуха, медицинское обслуживание и т.д. Конечно, эти расчеты вряд ли будут очень точными, и остается место для спекуляций в ту или иную сторону.

Оцените статью
Build Make