Ветряная электростанция. Ветряные станции
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
dik.academic.ru
Ветряные станции | Главэнерго
Ветроэнергетика – это отрасль энергетики, специализирующая на использовании кинетической энергии ветрового потока. Она относится к возобновляемым источникам энергии.
Современная ветроэнергетика является одной из самых динамично развивающихся отраслей энергетики. Поскольку в наше время глобально обострилась энергетическая проблема, связанная с использованием органического топлива (уголь, нефть, газ) и атомной энергии, выработка которых требует значительных сырьевых затрат и вызывает ухудшение экологической ситуации в мире. Вспомним аварию на японской АЭС, после которой вновь вся планета заговорила об экологически чистых способах добычи энергии. В связи с этим на ветряные электростанции планируется перевести чуть ли не половину электроэнергетики Европы. Европейская ассоциация по ветряной энергетике EWEA планирует к 2020 году 10% потребности союза в энергии покрыть именно за счет ветра. По прогнозам, турбины будут вырабатывать в шесть раз больше энергии к 2020 году и в семь — к 2030 году. К тому же, по результатам многочисленных исследований органическое топливо к 2020 г. может удовлетворить запросы мировой энергетики только частично. Остальная часть энергопотребности может быть удовлетворена за счет альтернативных источников энергии – солнечная, ветровая, геотермальная и др. источников, относящихся к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии. Для нашей страны использование альтернативных источников энергии является перспективным и выгодным еще и по причине ежегодного повышения тарифов на электроэнергию.
Использование ветряных станций(электростанций) в Беларуси.
Старт альтернативной энергетике в Беларуси официально был дан в 2010 году, когда вступил в силу закон «О возобновляемых источниках энергии». Вслед за ним была принята Национальная программа на 2011-2015 годы, которая предусматривала строительство 224 ветроустановок по всей стране. Однако спустя почти три года после появления закона ветряные установки в Беларуси можно пересчитать по пальцам.
В Беларуси в ближайшее время появится атлас ветров и именно он станет толчком дальнейшего развития ветроэнергетики. Ученые возлагают надежды на эту отрасль энергетики, которая по их предположениям скоро станем значительной частью отечественной энергетики, восполняя потребности нашей страны без особого вреда для окружающей среды. Ниже представлена выдержка из интервью Семена Кундас — ректора Международного государственного экологического университета им. А.Д. Сахарова, председателя правления ассоциации “Возобновляемая энергетика” доктор технических наук, профессора. В своем интервью БЕЛТА в 2010 году прокомментировал потенциал ветроэнергетики в Беларуси: «Звучат противоположные мнения по поводу развития ветроэнергетики в нашей стране. Беларусь обладает значительным ветроэнергетическим потенциалом. Он оценивается в 1600 МВт. На территории нашей страны выявлено около 1840 площадок, где можно устанавливать ветроэнергетические станции и даже создавать ветроэнергетические парки. Годовая выработка электроэнергии может достигать 6,5 млрд. кВт/ч. Эти площадки представляют собой в основном ряды холмов высотой от 250 м над уровнем моря, где фоновая скорость ветра колеблется от 5 до 8 м/с. На каждой из них можно разместить от 3 до 20 ветроэнергетических установок» Потенциал развития ветроэнергетики Беларусь соответствует требованиям коммерческой целесообразности внедрения ветротехники и приближается к уровню Польши и других стран Восточной Европы, где ветроэнергетика эффективно развивается уже много лет. Проблема в первую очередь в том, что ветроэнергетика требует больших инвестиций. Мировые производители выпускают преимущественно ветроустановки большой мощности, которая достигает от 1-2 до 6 МВт. Известно, что 1 такой МВт обходится примерно в 1 млн. евро. Найти такие инвестиции, а они окупаются в течение 6-10 лет, безусловно, нелегко. Однако мы должны понимать, что в будущем без ветроэнергетики мы все равно не обойдемся. Жизнь идет, цены на традиционные энергоресурсы с каждым годом все выше» В связи с этим постоянно растет необходимость развития независимых источников энергии. Неисчерпаемая энергия ветра может стать частью решения глобальной энергетической проблемы.
Ветряная энергия является одним из наиболее используемых нетрадиционных источников энергии. Альтернативная энергия этого типа обладает потенциалом, равным 1% от годовой солнечной энергии. Для приземного слоя толщиной в 500 метров энергия ветра составляет примерно 82 триллиона киловатт-часов в год. Если использовать хотя бы 10% (что вполне реально и экономически оправдано) этой альтернативной энергии, то это примерно равно количеству электроэнергии, вырабатываемой на всем Земном шаре.
Плюсами ветряных станций являются:
- Экологичность — они не загрязняют окружающую среду
- Экономичность — установленные турбины окупаются уже через несколько лет
- Простота обслуживания
- Полная автоматизация ветроэнергетических установок
- Долгий срок службы, которым обладает каждый ветрогенератор.
Наряду с плюсами существуют и минусы:
- Зависимость от скорости и наличия ветра. Начальная скорость ветра, при которой ветрогенератор начинает выработку электроэнергии составляет 1-3 м/с (в зависимости от модели).
- Важным критерием при выборе модели является среднегодовая скорость ветра в вашей местности.
- Шумы, которые возникают при вращении лопастей и помехи для работы радио, и телевизора. Устанавливать ветрогенераторы необходимо на таком расстоянии от зданий, чтобы уровень шума не превышал 40 децибел.
Компоненты ветротурбины
- Фундамент
- Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления
- Мачта
- Лестница
- Поворотный механизм
- Гондола
- Электрический генератор
- Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)
- Тормозная система
- Трансмиссия
- Лопасти
- Система изменения угла атаки лопасти
- Колпак ротора
Генератор необходим для заряда аккумуляторных батарей и для выработки постоянного тока.Лопасти приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра.Мачта – вертикально стоящая конструкция на фундаменте, на которой крепятся гондола и лопасти. Чем выше мачта, тем стабильнее и сильнее сила ветра и тем больше выработка генератора.
Дополнительные необходимые компоненты:Контроллер – управляет многими процессами ветроустановки, такими, как поворот лопастей, заряд аккумуляторов, защитные функции и др. Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей.Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им вы получаете стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Питание вашего объекта идёт от аккумуляторных батарей.Анемоскоп и датчик направления ветра – отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности.АВР – автоматический переключатель источника питания. Производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного источника. Позволяет объединить ветроустановку, общественную электросеть, дизель-генератор и другие источники питания в единую автоматизированную систему. Внимание: АВР не позволяет работать сети одного объекта одновременно от двух разных источников питания!Инвертор – преобразовывает ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов.
Схемы и принцип работы ветрогенератора
Ветер крутит лопасти ветрогенератора и генератор вырабатывает постоянный электрический ток, который в свою очередь передаётся на инвертор. Инвертор преобразует постоянный ток, в переменный. Переменный ток можно либо использовать для продажи в сеть, либо для питания электроприборов. Для автономной системы необходимо подключение аккумуляторных батарей и контроллера заряда АКБ. Возможно так же использование ветрогенератора, как резервной системы электроснабжения.
Ветрогенераторы малой мощности
Индивидуальные ветроустановки малой мощности способны обеспечить автономного потребителя необходимым количеством электроэнергии. Мощность таких ветроустановок, как правило, не превышает 5-10 кВт. Средний диапазон скоростей ветра для выдачи мощности у таких ветрогенераторов находится в пределах 5-7 м/с. Срок службы варьируется от 20 до 30 лет.Ветроустановка состоит из следующих элементов:
- ротор, или ветротурбина
- генератор (синхронный трехфазный с возбуждением от постоянных магнитов)
- мачта с растяжками
- контроллер заряда аккумуляторов
- аккумулятор
- инвертор
Аккумулятор является необходимым элементом системы, являясь накопителем и перераспределением энергии, что обеспечивает надежность электроснабжения. Контроллер необходим для управления поворотом лопастей, заряда аккумуляторов, выполняет защитные функции. Инвертор преобразует ток из постоянного в переменный, стабилизирует выходящее напряжение. Благодаря этим компонентам, обеспечивается надежное электроснабжение, как при порывистом ветре, так и в безветренную погоду.Во многих моделях ветроустановок предусмотрена ориентация угла установки лопастей для увеличения выдаваемой мощности, а также защита от сильного ветра (перевод ветроколеса во флюгерное положение).ВЭУ выбирается на основе энергопотребления в расчетном периоде и среднегодовой скорости ветра в районе сооружения ВЭУ с учетом потерь в кабеле, инверторе и аккумуляторных батарей.Компания «Главэнерго»предлагает приобрести своим клиентам, как новые, так и реновированные ветрогенераторы различных мощностей. Цена ветрогенератора зависит от мощности и новизны устройства. Стоимость ветрогенератора вы можете узнать, связавшись с нами.
www.glavenergo.by
6 типов ветряных электростанций - Mentamore
Ветряные электростанции (ВЭС) представляет собой несколько ветроэлектрических установок, которые собраны в едином месте и объединены в одну сеть.
С применением энергии ветра люди знакомы еще с древних времен. Сегодня использование ветра подразумевает получение электроэнергии. ВЭС возводят в местах с высокой скоростью ветра. Заранее нужно провести исследование местности. Обычных метеорологических данных будет мало для сооружения ВЭС. Необходимо в течение нескольких лет изучать скорость и направление ветра. Ветряные электростанции устанавливают на холмах или возвышенностях, а генераторы- на башнях, высота которых от тридцати до шестидесяти метров. Особое внимание уделяется деревьям и кустарникам, которые могут оказать влияние на ветер.
Конструкция ветряной электростанции состоит из генератора, выпрямительного приспособления, аккумуляторной батареи и инвертора.
Существует 6 типов ветряных электростанций:
1) Наземная;
Наземный тип ветряных электростанция на сегодня является самым востребованным. Для сооружения требуется дорога до строительной площадки и подъёмная техника.
2) Прибрежная;
Прибрежная ВЭС строится недалеко от берега моря либо океана. На побережье дует бриз, который движется с воды на сушу.
3) Шельфовая;
Шельфовые ВЭС сооружают на море, приблизительно 10-50 метров от моря. Преимущество таких конструкций в том, что с берега они еле видны, а также они весьма эффективны, поскольку на море постоянно дует ветер.
4) Плавающая;
Плавающие устанавливают прямо в море глубиной сто метров. Высота стальной башни- 65 метров.
5) Парящая;
Парящие ВЭС расположены высоко над землей.
6) Горная.
Горная, соответственно, в горной местности.
В целом отметим, что проектирование и установка ветровой электростанции требует не только тщательного и долгого изучения климата местности, но и больших денежных затрат. Такая электроэнергия стоит дорого благодаря тому, что она получена из чистого источника. Также высокая стоимость обусловлена большими затратами на необходимое оборудование для строительства. Немалых денег требует и обслуживание ветряных электростанций в зависимости от их типа.
mentamore.com
