Ветряные электростанции для дома и схема ветрогенератора. Ветряная электростанция
Ветряная электростанция - это... Что такое Ветряная электростанция?
Ветряная электростанция — несколько ветрогенераторов, собранных в одном или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветряные электростанции называют ветряными фермами (от англ. Wind farm).
Планирование
Исследование скорости ветра
Ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра — от 4,5 м/с и выше.
Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного—двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра. Такие карты (и специальное программное обеспечение) позволяют потенциальным инвесторам оценить скорость окупаемости проекта.
Обычные метеорологические сведения не подходят для строительства ветряных электростанций: эти сведения о скоростях ветра собирались на уровне земли (до 10 метров) и в черте городов, или в аэропортах.
Во многих странах карты ветров для ветроэнергетики создаются государственными структурами, или с государственной помощью. Например, в Канаде Министерство развития и Министерство Природных ресурсов создали Атлас ветров Канады и WEST (Wind Energy Simulation Toolkit) — компьютерную модель, позволяющую планировать установку ветрогенераторов в любой местности Канады. В 2005 году Программа Развития ООН создала карту ветров для 19 развивающихся стран.
Высота
Скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому ветряные электростанции строят на вершинах холмов или возвышенностей, а генераторы устанавливают на башнях высотой 30—60 метров. Принимаются во внимание предметы, способные влиять на ветер: деревья, крупные здания и т. д.
Экологический эффект
При строительстве ветряных электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.
Современные ветряные электростанции прекращают работу во время сезонного перелёта птиц.
Типы ветряных электростанций
Наземная
Наземная ветряная электростанция в Испании. Построена по вершинам холмов. Наземная ветряная электростанция возле Айнажи, Латвия.Самый распространённый в настоящее время тип ветряных электростанций. Ветрогенераторы устанавливаются на холмах или возвышенностях.
Промышленный ветрогенератор строится на подготовленной площадке за 7—10 дней. Получение разрешений регулирующих органов на строительство ветряной фермы может занимать год и более.
Для строительства необходима дорога до строительной площадки, тяжёлая подъёмная техника с выносом стрелы более 50 метров, так как гондолы устанавливаются на высоте около 50 метров.
Электростанция соединяется кабелем с передающей электрической сетью.
Крупнейшей на данный момент ветряной электростанцией является электростанция в городе Роско (Roscoe), штат Техас, США. ВЭС Роско была запущена 1 октября 2009 года немецким энергоконцерном E.ON. Станция состоит из 627 ветряных турбин производства Mitsubishi, General Electric и Siemens. Полная мощность — около 780 МВт. Площадь электростанции не менее 400 км².[2]
Прибрежная
Строительство прибрежной электростанции в Германии.Прибрежные ветряные электростанции строят на небольшом удалении от берега моря или океана. На побережье с суточной периодичностью дует бриз, что вызвано неравномерным нагреванием поверхности суши и водоёма. Дневной, или морской бриз, движется с водной поверхности на сушу, а ночной, или береговой — с остывшего побережья к водоёму.
Шельфовая
Шельфовые ветряные электростанции строят в море: 10—60 километров от берега. Шельфовые ветряные электростанции обладают рядом преимуществ:
- их практически не видно с берега;
- они не занимают землю;
- они имеют большую эффективность из-за регулярных морских ветров.
Шельфовые электростанции строят на участках моря с небольшой глубиной. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Электроэнергия передаётся на землю по подводным кабелям.
Шельфовые электростанции более дороги в строительстве, чем их наземные аналоги. Для генераторов требуются более высокие башни и более массивные фундаменты. Солёная морская вода может приводить к коррозии металлических конструкций.
В конце 2008 года во всём мире суммарные мощности шельфовых электростанций составили 1471 МВт. За 2008 год во всём мире было построено 357 МВт шельфовых мощностей. Крупнейшей шельфовой станцией является электростанция Миддельгрюнден (Дания) с установленной мощностью 40 МВт[3].
Для строительства и обслуживания подобных электростанций используются самоподъёмные суда.
Плавающая
Строительство первой плавающей электростанции. Норвегия. Май 2009 года.Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.
Норвежская компания StatoilHydro разработала плавающие ветрогенераторы для морских станций большой глубины. StatoilHydro построила демонстрационную версию мощностью 2,3 МВт в сентябре 2009 года[4]. Турбина под названием Hywind весит 5 300 тонн при высоте 65 метров. Располагается она в 10 километрах от острова Кармой, неподалёку от юго-западного берега Норвегии.
Стальная башня этого ветрогенератора уходит под воду на глубину 100 метров. Над водой башня возвышается на 65 метров. Диаметр ротора составляет 82,4 м. Для стабилизации башни ветрогенератора и погружения его на заданную глубину в нижней его части размещён балласт (гравий и камни). При этом от дрейфа башню удерживают три троса с якорями, закреплёнными на дне. Электроэнергия передаётся на берег по подводному кабелю.
Компания планирует в будущем довести мощность турбины до 5 МВт, а диаметр ротора — до 120 метров.
Панорамы ВЭС
ВЭС в России
На 2008 год общая мощность ВЭС в стране исчислялась 16,5 МВт[5]. Одна из крупнейших ветровых станций России — Зеленоградская ВЭУ, расположенная в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Её суммарная мощность составляет 5,1 МВт. Состоит из ВЭУ датской компании SЕАS Energi Service A.S. (1 новая мощностью 600 кВт и 20 отработавших 8 лет в Дании мощностью 225 кВт каждая).
Мощность Анадырской ВЭС составляет 2,5 МВт.
Мощность ВЭС Тюпкильды (Башкортостан) составляет 2,2 МВт.
Заполярная ВЭС, находящаяся около города Воркута в Коми, имеет мощность 1,5 МВт, построена в 1993 году. Состоит из шести установок АВЭ-250 российско-украинского производства мощностью 250 кВт каждая.
Около Мурманска строится опытная демонстрационная ВЭУ мощностью 250 кВт[6].
См. также
Примечания
Литература
Методы разработки ветроэнергетического кадастра.//АН СССР, ГЛАВНИИ при Госэкономсовете Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского. Изд-во АН СССР, 1963.
Ссылки
dic.academic.ru
Ветряная электростанция — WiKi
Исследование скорости ветра
Ветровые электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра — от 4,5 м/с и выше.
Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного—двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра. Такие карты (и специальное программное обеспечение) позволяют потенциальным инвесторам оценить скорость окупаемости проекта.
Обычные метеорологические сведения не подходят для строительства ветровых электростанций, так как эти сведения о скоростях ветра собирались на уровне земли (до 10 метров) и в черте городов, или в аэропортах.
Во многих странах карты ветров для ветроэнергетики создаются государственными структурами, или с государственной помощью. Например, в Канаде Министерство развития и Министерство Природных ресурсов создали Атлас ветров Канады и WEST (Wind Energy Simulation Toolkit) — компьютерную модель, позволяющую планировать установку ветрогенераторов в любой местности Канады. В 2005 году Программа Развития ООН создала карту ветров для 19 развивающихся стран.
Высота
Скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому ветровые электростанции строят на вершинах холмов или возвышенностей, а генераторы устанавливают на башнях высотой 30—60 метров. Принимаются во внимание предметы, способные влиять на ветер: деревья, крупные здания и т. д.
Экологический эффект
При строительстве ветровых электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветровой энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.
Современные ветровые электростанции прекращают работу во время сезонного перелёта птиц.
Наземная
Наземная ветровая электростанция в Испании. Построена по вершинам холмов. Наземная ветряная электростанция возле Айнажи, Латвия.Самый распространённый в настоящее время тип ветровых электростанций. Ветрогенераторы устанавливаются на холмах или возвышенностях.
Промышленный ветрогенератор строится на подготовленной площадке за 7—10 дней. Получение разрешений регулирующих органов на строительство ветровой электростанции может занимать год и более.
Для строительства необходима дорога до строительной площадки, тяжёлая подъёмная техника с выносом стрелы более 50 метров, так как гондолы устанавливаются на высоте около 50 метров.
Электростанция соединяется кабелем с передающей электрической сетью.
Крупнейшей на данный момент ветровой электростанцией является электростанция Альта, расположенная в штате Калифорния, США. Полная мощность — 1550 МВт.
Прибрежная
Строительство прибрежной электростанции в Германии.Прибрежные ветровые электростанции строят на небольшом удалении от берега моря или океана. На побережье с суточной периодичностью дует бриз, что вызвано неравномерным нагреванием поверхности суши и водоёма. Дневной, или морской бриз, движется с водной поверхности на сушу, а ночной, или береговой — с остывшего побережья к водоёму.
Шельфовая
Шельфовые ветровые электростанции строят в море: 10—60 километров от берега. Шельфовые ветровые электростанции обладают рядом преимуществ:
- их практически не видно с берега;
- они не занимают землю;
- они имеют большую эффективность из-за регулярных морских ветров.
Шельфовые электростанции строят на участках моря с небольшой глубиной. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Электроэнергия передаётся на землю по подводным кабелям.
Шельфовые электростанции более дороги в строительстве, чем их наземные аналоги. Для генераторов требуются более высокие башни и более массивные фундаменты. Солёная морская вода может приводить к коррозии металлических конструкций.
В конце 2008 года во всём мире суммарные мощности шельфовых электростанций составили 1471 МВт. За 2008 год во всём мире было построено 357 МВт шельфовых мощностей. Крупнейшей шельфовой станцией в 2009 году являлась электростанция Миддельгрюнден (Дания) с установленной мощностью 40 МВт[2]. В 2013 году крупнейшей стала London Array (Великобритания) с установленной мощностью 630 МВт[3].
Для строительства и обслуживания подобных электростанций используются самоподъёмные суда.
Плавающая
Строительство первой плавающей электростанции. Норвегия. Май 2009 года.Первый прототип плавающей ветровой турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.
Норвежская компания StatoilHydro разработала плавающие ветрогенераторы для морских станций большой глубины. StatoilHydro построила демонстрационную версию мощностью 2,3 МВт в сентябре 2009 года[4]. Турбина под названием Hywind весит 5 300 тонн при высоте 65 метров. Располагается она в 10 километрах от острова Кармой, неподалёку от юго-западного берега Норвегии.
Стальная башня этого ветрогенератора уходит под воду на глубину 100 метров. Над водой башня возвышается на 65 метров. Диаметр ротора составляет 82,4 м. Для стабилизации башни ветрогенератора и погружения его на заданную глубину в нижней его части размещён балласт (гравий и камни). При этом от дрейфа башню удерживают три троса с якорями, закреплёнными на дне. Электроэнергия передаётся на берег по подводному кабелю.
Компания в 2017 году довела мощность турбины до 6 МВт, а диаметр ротора — до 154 метра[5].
Парящая
Парящей называют ветровые турбины, размещенные высоко над землей, для использования более сильного и стойкого ветра[6]. Концепция разработана в 1930-е годы в СССР инженером Егоровым[7].
Текущим рекордсменом считается «Парящая ветровая турбина Altaeros» (Altaeros Buoyant Airborne Turbine (BAT)), которая будет установлена на высоте 1000 футов (304,8 м) над землей. Этот пилотный проект промышленного масштаба будет находиться на высоте 275 футов выше, чем текущий рекордсмен - Vestas V164-8.0-MW. Последний совсем недавно установил свой прототип в Датском национальном центре тестирования больших турбин (Danish National Test Center for Large Wind Turbines) в Остерильде (Østerild). Высота расположения оси Vestas 460 футов (140 метров), лопасти турбин в высоту более 720 футов (220 метров). У Altaeros мощность турбины 30 кВт. этого достаточно для обеспечения энергией 12 домов. Для поднятия на такую высоту Altaeros использует невоспламеняемую надувную оболочку, наполненную гелием. Проводником для произведенной энергии служат высокопрочные канаты.[источник не указан 1196 дней]
Горная
Первая на постсоветском пространстве горная ВЭС мощностью 1,5 МВт была запущена на Кордайском перевале в Жамбылской области Казахстана в 2011 году[8]. Высота площадки - 1200 метров над уровнем моря. Среднегодовая скорость ветра 5,9 м/сек. В 2014 году количество ветротурбин «Vista International» мощностью по 1,0 МВт на «Кордайской ВЭС» было доведено до 9 агрегатов при проектной мощности 21 МВт[9]. В дальнейшем планируется введение в строй Жанатасской (400 МВт) и Шокпарской (200 МВт) ветряных электростанций.
В феврале 2015 года в Восточных Карпатах у города Старый Самбор запущена в работу первая в Западной Украине горная ВЭС «Старый Самбор 1» мощностью в 13,2 МВт. Общая мощность 79,2 МВТ. Она представлена ветротурбинами VESTAS V-112 датского производства номинальной мощностью 6,6 МВт[10]. Высота площадки 500 - 600 м над уровнем моря, среднегодовая скорость ветра 6,3 м/сек[11].
На 2008 год общая мощность ВЭС в стране исчислялась 16,5 МВт[12]. Одна из крупнейших ветровых станций России — Зеленоградская ВЭУ, расположенная в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Её суммарная мощность составляет 5,1 МВт. Состоит из ВЭУ датской компании SЕАS Energi Service A.S. (1 новая мощностью 600 кВт и 20 отработавших 8 лет в Дании мощностью 225 кВт каждая).
Мощность Анадырской ВЭС составляет 2,5 МВт.
Мощность ВЭС Тюпкильды (Башкортостан) составляет 2,2 МВт.
Заполярная ВЭС, находящаяся около города Воркута в Коми, имеет мощность 1,5 МВт, построена в 1993 году. Состоит из шести установок АВЭ-250 российско-украинского производства мощностью 250 кВт каждая.
Около Мурманска строится опытная демонстрационная ВЭУ мощностью 250 кВт[13]. В селе Пялица, в мае 2014 года, открыта первая в Мурманской области ветровая электростанция. Так же до 2016 года предусматривается дальнейшее введение ветропарков в Ловозерском и Терском районах области[14].
ru-wiki.org
Ветряные электростанции для дома плюсы и минусы данного электричества.
Приобретение ветряной электростанции для дома – наиболее подходящее решение в случае отсутствия единой подачи электроэнергии. Также установка домашней станции выгодна, если стоимость подведения линий электропередач неоправданно завышена. Для поселков, расположенных на большом расстоянии от центрального электроснабжения, оптимально использование ветроэнергетических станций с увеличенным показателем мощности, которой будет достаточно для снабжения энергией сразу нескольких объектов.
Ветряные станции для автономного энергоснабжения
Для обеспечения ежедневных бытовых потребностей в электроэнергии (использование электрических приборов, освещение) потребуется ветроэнергетическая установка мощностью более 10 кВт. Целесообразнее оборудовать систему из нескольких станций с невысокой мощностью, которые будут аккумулировать энергию на общую батарею. В случае необходимости мощность данной системы можно регулировать, изменяя количество и емкость батарей или устанавливая дополнительные генераторы энергии.
Чтобы получить возможность бесперебойного энергоснабжения, вне зависимости от климатических условий, целесообразно создать комплекс, который будет действовать автономно и включает ветряную установку и дополнительный источник энергии. В качестве такого источника можно эксплуатировать бензо-генератор, солнечные батареи или дизельный генератор. При высокой силе ветра генератор должен находится в отключенном состоянии. Когда для функционирования электроприборов и заряда батареи будет недостаточно энергии, производимой ветряной станцией, осуществляется запуск резервного источника в автоматическом режиме.
Технические параметры ветряных установок
Конструкция стандартной ветряной станции включает ряд неотъемлемых элементов. Для функционирования системы используются:
- Генератор
- Выпрямительное устройство
- Аккумуляторная батарея
- Инвертор
Для осуществления мониторинга и контроля за всей системой применяется микропроцессорный контроллер либо другие логические схемы.
Определяясь с техническими характеристиками ветряной электростанции следует отдать предпочтение тем установкам, у которых скорости запуска ротора и перехода на рабочий режим являются минимальными. Чем больше область рабочих скоростей ветра, тем выше вероятность стабильной выработки энергии. Большое разнообразие ветряных установок сводится к двум основным категориям:
- с горизонтальным размещением ротора генератора
- генераторы с ротором вертикального типа
Горизонтальные установки обладают повышенным КПД и невысокой материалоемкостью. В то же время, данная разновидность ветровых электростанций имеет сложно устроенный механизм и менее удобна в эксплуатации. Вертикальные станции являются менее экономичными, но способны функционировать в широком диапазоне скоростей ветра и отличаются компактностью.
Выбор генератора
Существует несколько вариантов генератора для ветряной установки, каждый из которых имеет собственные преимущества и недостатки. Наиболее распространенным вариантом является использование генератора переменного тока. К его положительным чертам относится сравнительная дешевизна и отсутствие необходимости монтажа. Однако зачастую генератору переменно тока недостаточно скорости вращения, которую создает поток ветра. В таком случае потребуется установить шкив или зубчатую передачу, что потребует дополнительных затрат.
Еще один способ – собранный вручную генератор с использованием постоянных магнитов в конструкции. Для сооружения такого генератора необходимо разработать детальный проект и выполнить ряд расчетов. В то же время подобное устройство отличается высокой эффективностью, прочностью конструкции и низкой стоимостью одного кВт.
Также для домашней ветряной электростанции подходит генератор постоянного тока. К достоинствам его эксплуатации можно отнести простоту конструкции и стабильное функционирование. Используя данную разновидность генератора важно правильно рассчитать требуемый показатель мощности и на основе этих сведений сделать выбор устройства. По ряду характеристик генераторы постоянного тока уступают аналогам на переменно токе и кроме того их передающий механизм нуждается в периодическом обслуживании.
Преимущества ветряных установок
Ветряные мельницы для электричества обладают рядом положительных свойств, которые обусловливают рост их востребованности. Среди преимуществ ветровых установок можно выделить:
- Они являются одними из наиболее экологически чистых разновидностей электростанций, которые в ходе функционирования не выбрасывают ядовитые вещества и не вредят окружающей атмосфере
- Ветряные электростанции изготавливаются из качественных материалов, что позволяет предотвратить процесс коррозии и существенно продлить эксплуатационный срок. При надлежащей эксплуатации ветряная установка способна прослужить несколько десятков лет
- Простота монтажа позволяет легко установить ветро-генератор в любом доме без использования специальных приспособлений
- Современные ветряные электрические станции работают практически бесшумно и не создают вибрации. Даже с учетом большого размаха лопастей установки избавлены от колебаний и при использовании изолирующих материалов создают магнитное поле в пределах допустимых значений
- Устанавливая ветряные электростанции для дома не требуется проводить согласование с властными органами за исключением тех случаев, когда выработанную электроэнергию предполагается реализовывать центральным электросетям.
Используя ветряные электростанции для дома, цены которых на сегодняшний день довольно невысокие, вы сможете экономить на потреблении электричества на протяжение всего срока работы установок. Правильно рассчитав мощность станции реально обеспечить снабжение энергией как один объект, так и группу домов.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
madenergy.ru
Ветряные электростанции, что это такое, ветряные электростанции для дома, установка.
Природные сокровища — вода, ветер и солнце требуют тщательных подготовленных мероприятий для последующего использования и применения. Придется попыхтеть, устанавливая мачту для ветрогенератора или закручивая гайки на ветротурбине. Как следует устанавливать электростанцию, работающую на энергии ветра?
Унесенные ветром
Прочувствовав однажды на себе мощную силу ураганного ветра, можно сделать вывод, что энергия ветра способна творить чудеса: вращать турбины электростанций и других ветреных электроустановок.
Естественно, первый ветрячок вращающийся и шелестящий под порывом ветра, самодельно изготовленный из картона и прибитый не деревянную палочку не может в полной мере дать ответ на вопрос: «Что такое ветряной генератор». Но чтобы воспользоваться дармовой природной энергией необходимо досконально изучить принципы аэродинамики и устройство ветротурбин.
Иллюзии, что создать электростанцию дома или на даче это просто, будут попросту унесены ветром. Поэтому, чтобы этого не случилось необходимо изучить конструкцию и способ установки ветряных электростанций для дома.
Что представляет собой ветряная электростанция
Ветряная электростанция представляет собой совокупность нескольких ветроэлектрических установок (ВЭУ), преобразующих энергию ветра в энергию электрическую.
Основной «боевой единицей» электростанций является ветряной генератор, благодаря которому и происходит преобразование энергии потока ветра в механику вращения ротора. Ветрогенераторы разделены на следующие категории:
• промышленного назначения (мощность 10 кВт — 100 Вт)
• для частного применения (мощность 1000 — 10000 Вт)
• коммерческие.
Независимо от назначения ветрогенератор, являясь составной частью электростанции, имеет базовую конфигурацию, классификацию и технические характеристики.
конструкция
Конструкцию установки, одиноко возвышающуюся где-то посреди широкой степи, невозможно спутать ни с чем. Высокая устойчивая мачта и вращающиеся лопасти турбины наверху установки дают понять, что идет непрерывный процесс переработки энергии.
Конструктивно ветрогенератор состоит из следующих элементов:
• ветротурбины, которая установлена на мачте и оснащена ротором и лопастями
• электрогенератора
• контроллера аккумуляторного заряда
• инвертора для преобразования энергии
• накопительных аккумуляторов.
Ничего сверхъестественного в конструкции установки не существует. В конструкции используют все изобретения, используемые нами в постоянном быту.
классификация
Классификацию ветрогенераторов можно разделить по следующим параметрам:
• по материалу изготовления лопастей
• по количеству лопастей турбины
• по оси вращения и шагу винта ветротурбины.
По количеству лопастей установки разделены на двух-, трех и многолопастные. Для выработки электроэнергии главное не количество лопастей и сам факт вращения, а необходимое количество оборотов для выхода на рабочие обороты генератора.
Различают ветрогенераторы с парусными и жесткими лопастями. Парусные лопасти более просты в изготовлении. Жесткие лопасти ветрогенераторов изготавливают из композитного материала фибергласса (FRP).
Классическое количество лопастей турбины ветрогенератора – 3.
Существуют два типа ветротурбин: с вертикальной и горизонтальной осью вращения.
Вертикальная ось вращения это роторные или «карусельные» турбины, а также ортогональные или «лопастные».
Горизонтальная ось вращения присущи крыльчатым турбинам.
Для вертикальных установок с размещение ротора по вертикали направление ветра не играет роли. Лопасти вертикальных турбин достаточно длинные, имеющие дугообразную форму, прикреплены в верхней и нижней части.
Именно благодаря вертикальному расположению вала ротора, Н-образные турбины способны «ловить ветер» любого направления. При этом нет необходимости подстраивать положение оси ротора при любом изменении направления ветра.
Различают фиксированный и изменяемый шаг винта ветротурбины. Изменяемый шаг винта может увеличить диапазон рабочих скоростей, однако это приведет к удорожанию всей установки.
технические характеристики
Ветроэлектрическую или ветроэнергетическую установку характеризуют следующие технические характеристики:
• производительность электрогенератора
• мощность электростанции
• начальная скорость и номинальная скорость ветра
• общий вес электростанции и цена.
Принцип работы ветрогенератора
Напомним, что обязательным условием работы установки является непрерывный ветер с минимальной скоростью 4 м/с. В противном случае нет смысла устанавливать нерентабельную дорогую установку. А теперь расскажем о принципе работы ВЭУ.
Поток ветра вращает турбину с лопастями, которая передает крутящий момент посредством редуктор на вал генератора. Ротор генератора вращается и создает переменный ток. Инвертор преобразовывает постоянный ток, накопленный в аккумуляторных батареях, в переменный ток. В общем случае конструкция установки состоит из генератора, устройства выпрямительного, батареи аккумуляторной и инвертора-преобразователя.
Управление над элементами электростанции возложено на микропроцессорный контроллер с несложной логической схемой.
Важно помнить, что собрать ветрогенератор самостоятельно сложно. Поэтому имеет смысл приобрести готовую конструкцию и установить ее.
Оговоримся сразу, что цены ветряных электростанций для дома существенны и составляет от 1 тыс. евро.
Как установить готовые ветрогенераторы
Ветрогенераторы имеют солидный вес, поэтому для крепления и их установки используют мачты.
Установить ветрогенератор электростанцию для дома можно с использованием:
• мачты с растяжками
• гидравлической и конической мачты
• сборных мачт-ферм.
устанавливаем мачту
Ветрогенераторы от производителя устанавливают на открытых площадках или крышах. Для установки предпочтительнее использовать мачту с растяжками (опору с полостью для шлейфа проводов). В зависимости от марки ветрогенератора высота мачты может достигать 6-18 м. (диаметр от 48 до 500 мм).
Мачту устанавливают на специальный фундамент радиусом от 3,0 до 9,0 м с опорами растяжек. Крепление основы мачты и опор растяжек осуществляет с применением анкера. Кольцо анкера располагают под углом 35-55 град к основанию мачты. Сборку мачты и подъем производят с использованием тяговой техники (лебедок и блоков).
После подготовки и сборки мачты производят соединение генератора с мачтой. Все силовые и сигнальные кабели располагают внутри и закрепляют. Затем производят закрепление генератора и турбины для присоединения «крылатой части».
Лопасти ветрогенератора прикручивают к фланцам вала генератора. После закрепления и балансировки лопастей устанавливают обтекатель и датчик направления ветра. Окончательно производят закрепление растяжек к мачте: на анкерные кольца устанавливают талрепы и протягивают растяжки.
После закрепления растяжек по необходимой длине мачту можно поднимать.
По завершению подъема и установки мачты растяжки подтягивают и корректируют положение мачты строго вертикально.
Коническую мачту устанавливают без растяжек на подготовленный фундамент с применение подъемного крана. Крепление концов мачты конической осуществляют с помощью болтового соединения нижнего фланца к фундаменту.
Гидравлические и сборные мачты-фермы обладают высокой ветровой устойчивость и незначительной площадью основания. Но из-за значительного веса самой мачты их установка затруднительна.
Как установить ветряную электростанцию на крышу дома показано в видео.
svouimirukami.ru
Ветряные электростанции для дома, виды и типы ветрогенераторов
Самым актуальным и дешевым источником альтернативной энергии можно считать ветряные электростанции, ведь, как известно, ветер не зависит от расположения залежей природных ресурсов и является абсолютно бесплатным.
В связи с серьезностью положения, крупнейшие страны мира даже заключили Киотское соглашение, которое предписывает стимулировать выработку электроэнергии при помощи альтернативных источников, а также обязывает государство выкупать выработанную таким образом энергию у производителей по высоким тарифам. К альтернативным источникам энергии можно отнести и солнечную энергию, переработку бытовых отходов, использование гидротермальных вод и ряд других, однако наиболее привлекательной является именно энергия ветра. Это обусловлено в первую очередь сравнительно небольшим объемом вложения начального капитала для запуска ветряной электростанции и крайне незначительной зависимостью от необходимого сырья, потому что ветрогенератор может работать в любом месте, где есть ветер, а количество вырабатываемой электрической энергии без труда можно рассчитать с помощью научных методов.
Ветрогенератор для дома
На сегодняшний день ветряные электростанции для дома уже получили достаточно широкое применение в рядовой жизни. Их можно встретить на загородных участках и других объектах, которые удалены от основных электрических сетей. Ведь для подключения электричества приходится прокладывать дополнительные линии электропередач или использовать автономные электростанции, что дорого и не всегда целесообразно.
По расчетам специалистов, для полного обеспечения одного дома электрической энергией достаточно одного ветрогенератора мощностью 5 кВт, при условии, что скорость ветра 1,8-4,5 метра в секунду. Но, к сожалению, ветер весьма непостоянное погодное явление, поэтому желательно приобретать вместе с ветряной электростанцией резервный генератор, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, или устраивать большую аккумуляторную батарею для запасания выработанной электроэнергии «впрок».
Именно поэтому, прежде чем начинать выбирать модель ветряной электростанции для дома, необходимо проконсультироваться со специалистом, который сможет ответить на ваши вопросы и подобрать оптимальный вариант ветряка под конкретные требования.
Вертикальный ветрогенератор для дома
Виды ветрогенераторов
Ветряные электростанции можно разделить по направлению оси вращения лопастей, их количеству и материалу, из которого они изготовлены, а также по способу управления лопастями.
- По количеству лопастей ветряки делятся на двух-, трех-, а также многолопастные. При этом следует помнить, что большое количество лопастей абсолютно не является залогом хорошей работы ветрогенератора. Многолопастные ветряки начинают вращение при меньшей скорости ветра, но, набрав определенное количество оборотов, начинают представлять собой преграду для воздушного потока, и их эффективность падает, в то время как двух- и трехлопастные ветрогенераторы немного медленнее раскручиваются до номинальных оборотов, но не имеют такого большого коэффициента сопротивления воздушному потоку. Поэтому их КПД значительно выше. Многолопастный ветряк лучше всего применять, если он, кроме выработки электроэнергии, выполняет еще какую-то работу, например, приводит в действие водяной насос.
- По материалам лопастей можно выделить ветрогенераторы с жесткими и парусными лопастями. Первое и для некоторых решающее различие заключается в том, что парусные лопасти проще в изготовлении и значительно дешевле, чем жесткие (которые обычно бывают из металла или стеклопластика). Но это далеко не всегда является преимуществом! С учетом того, что стандартные рабочие обороты генератора составляют примерно 400-600 об/мин, конец лопасти движется со скоростью примерно 500 км/ч. Учитывая, что ветер несет с собой пыль и другой мусор, то даже для жестких лопастей это является серьезным испытанием, и они требуют постоянного обслуживания. А парусная лопасть может полностью износиться уже через год и потребовать полной замены. Поэтому в районах, где ветер достаточно сильный, их использование нецелесообразно.
- По направлению оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные ветряки более защищены от природных условий, но и количество выработанной электроэнергии у них значительно меньше, чем у горизонтальных. Также преимуществом вертикальных ветрогенераторов является то, что они не требуют ориентирования по ветру, рабочая площадь лопастей у них в два раза меньше, чем у горизонтального ветрогенератора с равноценной площадью ветроколеса. Это значит, что для получения одинакового количества электроэнергии нужен ветряк в два раза мощнее.
- Также существует разделение по управлению шагом лопастей. Бывают ветряки с фиксированным и изменяемым шагом лопастей. Изменяемый шаг винта можно назвать более выгодным решением только с очень большой натяжкой. С одной стороны, он позволяет расширить диапазон рабочих скоростей для ветряных электростанций, но в то же время усложняет конструкцию лопасти и требует более тяжелого ветроколеса, что обязательно приводит к утяжелению общей конструкции и, соответственно, делает всю систему дороже и при покупке, и в эксплуатации. Поэтому фиксированный шаг лопастей имеет явные преимущества! Есть одна тонкость – даже у ветряка с фиксированным шагом лопастей должен быть предусмотрен «предохранитель», ставящий лопасти в положение «флюгера» при штормовом порыве ветра. Иначе вся конструкция мачты может элементарно рухнуть.
Ветрогенератор, помимо лопастей, которые непосредственно улавливают ветер, и генератора, который преобразует энергию ветра в электрическую, как правило, включает в себя аккумуляторную батарею и инверторную установку. Аккумуляторная батарея необходима для накопления электроэнергии, которая в связи с непостоянством погодных условий просто не может вырабатываться равномерно, а также компенсировать разницу выработки при разной скорости ветра.
Инвертор, в свою очередь, преобразует постоянный ток, подающийся из аккумулятора, в переменный ток, необходимый для работы бытовых электроприборов. Таким образом, каждый элемент ветряной электростанции необходим для выполнения конкретной задачи, и его выбор должен быть обусловлен потребностями в энергии, а по техническим характеристикам подходить для остальных компонентов системы. Все же параметры должны быть предварительно рассчитаны с учетом конкретных условий энергопотребления.
Схема ветрогенератора
Основные преимущества ветрогенераторов:
- Топливо для работы не требуется, основные затраты идут на установку и проведение систематических профилактических работ для стабильной работы ветрогенератора. В итоге затраты на приобретение оборудования могут окупиться уже в течение года.
- Не требует вмешательства в работу, так как выработка электроэнергии происходит в любой момент, когда дует ветер, и благодаря аккумуляторам накапливается впрок.
- В отличие от других видов генераторов ветряки абсолютно бесшумны. Качественно сделанные и установленные ветрогенераторы производят не больше шума, чем тот, который создает ветер, крутящий их лопасти.
- Не уменьшается производительность в зимнее время, поскольку в отличие от солнечных панелей у ветрогенераторов в зимнее время производительность не падает, а, наоборот, вырастает за счет того, что скорость ветра в зимний период обычно выше, чем летом, что является значительным преимуществом, потому что как раз в зимний период сильно возрастает потребность в электроэнергии.
- Ветрогенераторы можно устанавливать в любых климатических условиях, и для них подходит практически любой рельеф, но следует учитывать, что любая преграда на пути ветра, как то деревья или дома, может снизить производительность работы ветряка до 30%, но все равно она окажется выше, чем у солнечных батарей.
- Профилактическое обслуживание генератора следует проводить регулярно, но оно значительно облегчается тем, что при регулярном обслуживании конструкции износ, как правило, незначительный и даже в случае замены определенных компонентов не является дорогим и трудоемким занятием.
Таким образом, комплексная ветро-солнечная система для стабильной работы должна включать в себя: ветрогенератор (средний срок службы 15-20 лет), солнечные панели (30-40 лет), контроллер заряда, инвертор (работают примерно по 5-10 лет) и аккумуляторные батареи, которые в зависимости от типа прослужат от 4 до 10 лет.
Такие системы обычно предназначаются для обеспечения электричеством отдельно стоящих объектов, доступ централизованной энергоподачи к которым затруднен или отсутствует. Их мощность может колебаться от 0,8 до 26 кВт и зависит только от потребления электроэнергии объектом и мощности установленного оборудования.
batsol.ru
Что такое ветряные электростанции. Российская ветроэнергетика
Ветроэнергетика (англ. wind power) является одним из «подразделений» альтернативной энергетики, подразумевающим разработку средств, а также способов, направленных на превращение ветровой энергии в электро-, тепло-, либо механическую энергию.
Достоинства у ветроэнергетики те же, что и у всех остальных отраслей альтернативной энергетики. К ним относятся небольшие затраты на содержание специальных приспособлений, возобновляемость, экологичность. Что касается минусов, к ним можно отнести, к примеру, шум. Ветроустановку и жилой дом должно разделять не менее, чем триста метров. Что касается внешнего вида устройств, здесь все субъективно, да и несовершенство дизайна легко исправимо. На данный момент за надлежащее оформление в большинстве крупных компаний отвечают профессиональные дизайнеры.
Нельзя причислить к таким уж большим недостаткам и занятие значительной площади, поскольку фундамент ветряка, как правило, полностью прячется под землей. Таким образом, использовать землю в посадочных целях можно до основания конструкции.
Энергия ветра «изымается» у природы при помощи ветроэнергетических установок. Вертикально-осевые и горизонтально-осевые двигатели – это 2 основных конструкции ветрогенераторов. Их коэффициент полезного действия примерно одинаковый, но большей популярностью пользуются горизонтально-осевые установки. Диапазон возможных мощностей ветрогенератора обширен – он варьируется от сотен Вт до нескольких МВт.
Ветряная электростанция представляет собой 2 (или больше) ветроэлектрические установки, которые превращают ветровую энергию в электроэнергию, позднее поставляемую потребителям.
Ветроагрегатом называется система, в «состав» которой входят ветродвигатель, а также машины, и системы, заставляющие эти машины (компрессор, насос и др.) работать.
Гибридная ветроэнергетическая установка – это ветроэнергетическая установка плюс другой поставщик энергии (солнечные, фотоэлектрические коллекторы, газотурбинный двигатель, двигатель, работающий за счет бензина либо дизельного топлива, установки водородного, емкостного накопления сжатого воздуха и др.), которые служат дополнительным либо запасным источником электричества, поставляемого пользователям.
Ветропарком называют комплекс установок, «добывающих» электричество из ветра. Во многих случаях они размещаются рядами, установленными перпендикулярно по отношению к основному направлению ветра. Разрабатывая подобный проект, специалисты обязательно принимают во внимание наличие дороги, по которой можно пробраться к установкам, системе, осуществляющей контроль и мониторинг, подстанции.
Ветряные электростанции на мировом рынке
Альтернативная энергетика, а вместе с ней и ветроэнергетика, могут похвастаться своим бурным развитием. В числе основных причин этого – актуальные на данный момент проблемы энергетической безопасности, увеличение стоимости нефти, сознательность многих людей, которых беспокоит изменение климата на планете.
Средний показатель используемой электрической энергии, получаемой благодаря ветряным электростанциям, составляет 1,5 процента. В государствах, в которых использование подобных устройств всячески поддерживается правительством, доля ветровой энергетики на порядок выше. Так, ветровая электроэнергия от общего количества энергии в Германии составляет 8 процентов, в Испании – десять процентов, а жители Дании используют аж 20 процентов ветрового электричества.
Свыше 50% мировых ветряных мощностей на данный момент находится на территории Европы. Быстрее остальных ветряными электростанциями обзаводятся азиаты, североамериканцы, европейцы.
Согласно сценариям развития данной отрасли альтернативной энергетики, которые были составлены учеными, в 2030 г. от общего количества добываемой электрической энергии доля ветровой может составить пять процентов, а в 2050 – 6,6 процентов. Это при условии отсутствия рыночных стимулов и поддержки государств. Если же правительства будут всячески способствовать появлению большего количества ветряных электростанций, эти показатели будут составлять 15,6 и 17,7 процентов соответственно. А при условии глобальных энергосберегающих мероприятий 2030 и 2050 ознаменуются такими цифрами, как 29,1 и 34,2 процента.
Данная аналитика свидетельствует о том, что ветроэнергетика может занять более крепкие позиции в системе снабжения электрической энергии при условии проведения глобальных энергосберегающих мероприятий.
К примеру, канадское правительство поставило перед собой цель увеличить производство ветроэлектроэнергии к 2015 г. на пятнадцать процентов. В планах ЕС – в 2020 г. достичь цифры в 180000 мегаватт. А национальный план развития Поднебесной содержит данные, согласно которым этот показатель к 2020 г. должен составить 30000 мегаватт.
Несмотря на то, что многие государства во всем мире активно интересуются альтернативной энергетикой, РФ, наоборот, добывает и поставляет в другие страны все большее количество традиционного топлива. Лидерами в российской топливно-энергетическом балансе являются нефть (18,9 процентов) и газ (53 процента). Твердое топливо занимает 18 процентов от общего количества потребляемой энергии.
При помощи альтернативных источников энергии РФ за год получает не больше восьми с половиной миллиардов кВтч электроэнергии. При этом не учитываются гидроэлектростанции, мощность которых превышает двадцать пять мегаватт. По отношению к общему объему это меньше, чем один процент.
За некоторое время до того, как случился финансовый кризис, россияне начали создавать нормативно-правовую базу, касающуюся развития ветроэнергетического рынка. Так, в 2007 г. были приняты поправки к Федзакону «Об электроэнергетике», которые стали основой для развития данной отрасли. Благодаря этому начали формироваться институциональные условия существования рынка, отрасль стала более привлекательной в плане инвестиций.
Как выглядит российский рынок альтернативной энергетики
Одним из основных направлений госполитики в области увеличения энергоэффективности стало развитие получения электроэнергии благодаря:
- Установкам, «добывающим» энергию из солнечного света.
- Установкам, «добывающим» энергию благодаря ветру.
- Малым ГЭС, мощность которых составляет 25 мегаватт.
- Установкам, использующим геотермальную энергию подземных источников тепла.
- Установкам, использующим биогаз, биомассу.
- Установкам, использующим низкопотенциальную теплоэнергию воды (в т. ч. и сточные воды), воздуха, земли.
Чтобы достичь объема использования устройств, добывающих энергию из ветра, до 2020 г. будут введены генерирующие приспособления (тепловые электрические станции, функционирующие за счет биомассы, геотермальные, приливные, ветроэлектростанции, малые гидроэлектростанции и др.), общая мощность которых должна составить 25 гигаватт.
Как результат, ветряные электростанции в 2020 г. должны будут равняться ~ восьмидесяти миллиардам кВтч.
По мнению специалистов, техвозможности российской ветровой энергии равняются < 6 тыс. миллиардам кВтч за год (в нашем понимании возможности отрасли – это среднее количество энергии за 1 год, которой располагает энергетический ресурс в случае стопроцентного ее преобразования в энергию, приносящую пользу). Что касается экономических возможностей, они равняются ~ 31 миллиардам кВтч за 1 год. РФ в этом плане является 1-й из наиболее богатых государств, обладающих большим количеством мест, годящихся для расположения ветряных электростанций.
Для России очень важно развитие ветровой энергетики, поскольку семьдесят процентов земель государства с десятью процентами населения располагаются в областях децентрализованного снабжения электрической энергией. При этом данные области являются потенциально благоприятными для выработки электричества благодаря ветру (Таймыр, Якутия, Чукотка, Камчатка, Бурятия, Сахалин, Магаданская обл. и др.).
Новые мощности, позволяющие «добывать» энергию из ветра, появляются в РФ довольно медленно. Так, например, в 2005 году данный показатель составлял 14 мегаватт, в 2006 – пятнадцать с половиной мегаватт, в 2007 – шестнадцать с половиной мегаватт. Средняя скорость прироста равняется восьми процентам в год. Цифра не очень привлекательна по сравнению, к примеру, с Испанией с ее 20-ю процентами, США с 30-ю процентами, КНР с 60 процентами.
На данный момент на территории РФ располагается десять больших ветряных электростанций. Их доля составляет ~ 90 процентов от общей мощности. Также работает чуть больше, чем полторы тысячи малых ветровых установок, диапазон мощности которых составляет 0,1 – 30 кВт.
Подавляющее число установок было установлено в 2003-2004 г. Тогда как в последнее время мощности растут, как правило, благодаря появлению маломощных одиночных энергетических систем. Прирост равняется 250 ветровым установкам, мощность которых равняется 1-5 киловаттам.
Ветроэнергетическая география
На ветроэнергетическом рынке работает более, чем полсотни участников, 50% из них являются производителями. Подавляющее большинство производит продукцию, используя свои разработки, а > 1% выпускает устройства за счет трансферта иностранных технологий.
Госпланы предполагают стремительные темпы дальнейшего развития ветровой энергетики и ставят перед собой довольно сложные, с учетом теперешних темпов развития, цели.
zeleneet.com
Типы ветряных электростанций
Получение электрической энергии от ветросиловых установок является заманчивой идеей, но ее осуществление связано со значительными техническими сложностями. Главным затруднением является непостоянство ветряных потоков. Кроме того, электрический ток для использования на практике должен характеризоваться постоянным напряжением; при изменении частоты и напряжения тока, в результате определенного колебания числа оборотов ветряного двигателя, требуются специальные механизмы для регулировки числа оборотов генератора.
Ветряные установки, которые предназначены для получения электроэнергии, называются ветроэлектрическими установками. Они подразделяются согласно назначению на специальные ветроэлектрические установки и ветроэлектрические станции. К ветроэлектрическим установкам относятся ветроэлектрокотлы, установки для выработки водорода и т.д., которые не рассматриваются в данной статье.
Ветряные электростанции (ВЭС) делятся на станции переменного и постоянного тока. Ветряные электростанции постоянного тока в большинстве случаев представляют собой ветряные электрические агрегаты, мощность которых от 100 Вт до 1-3 кВт, применяющиеся для зарядки аккумуляторных батарей, обеспечения энергией осветительной сети (освещение животноводческих ферм, изолированных помещений, тракторных бригад, полевых станов, питание радиоузлов и т.д.), расположенной рядом с ветроэлектрическим агрегатом. Значительно реже встречаются более мощные ВЭС постоянного тока. Это объясняется следующими причинами: невозможно трансформировать напряжение для передачи электрической энергии на значительные расстояния; нецелесообразно экономически использовать электрохимические батареи в настоящее время на ветроэлектрических установках мощностью более 3-5 кВт; практически невозможно осуществить параллельную работу с неветровыми системами и электростанциями, вырабатывающими в основном трехфазный ток и т.д.
Ветряные электростанции переменного тока не обладают вышеуказанными недостатками. Кроме того, они дают возможность применять простые асинхронные двигатели, отличающиеся дешевизной и простотой. Ветряные электростанции переменного тока создают общей мощностью от 10 кВт. Функционируют они по трем схемам:
Изолированная работа ВЭС с резервным тепловым двигателем для работы в безветренные и слабоветренные дни;
Параллельная работа ВЭС с энергетической системой;
Совместная работа ВЭС и неветровой станции.
Эффективность работы ветряной электростанции выражается в экономии воды на гидростанции и горючего на тепловой станции. Экономия воды особенно важна в зимний и летний периоды, когда значительно сокращается естественный приток воды.
При работе ВЭС с резервным двигателем для обеспечения потребителей электричеством без перебоев можно применять неветровой двигатель максимальной мощностью до 50% мощности ветряного двигателя. Потребители, рабочая деятельность которых допускает перерывы в снабжении энергией (водоснабжение, помол, нагрев воды, подготовка сухих кормов и т.п.), получают питание только от ветряной электростанции при наличии ветра.
ВЭС по мощности подразделяются на три группы:
- маломощные ВЭС (до 0,1-1,0 кВт), в основном к ним относятся ветроэлектрические установки постоянного тока, применяемые для зарядки аккумуляторных батарей;
- ветряные электростанции средней мощности (10-100 кВт). Эти станции в основном дают переменный ток, предназначены они для одновременной работы с тепловым двигателем или неветровой станцией аналогичной мощности. В наше время стало больше ВЭС средней мощности, хотя широкого распространения они еще не получили;
- крупные ВЭС мощностью 100 кВт и выше; подобные ВЭС и за границей, и у нас были построены лишь для экспериментальной проверки принципа параллельного действия ВЭС с энергетической системой.
Изолированные ветряные электростанции с тепловыми двигателями в качестве резерва и ВЭС, функционирующие параллельно с гидро- и теплоэлектростанциями, должны занять существенное место в энергетическом обеспечении нашего сельского хозяйства, где скорость ветра более 5 м/сек.
zeleneet.com
