Ветряные электростанции – типы, принципы работы, преимущества и недостатки

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

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

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

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

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]

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

Мегаконструкции. Самые большие ветрогенераторы / Habr

Кто говорил, что ветряки не способны конкурировать по мощности с атомными электростанциями? Посмотрите на самую большую в мире ветроэлектрическую установку Siemens SWT-7.0-154. С площадью ометания 18 600 м² этот гигант в одиночку генерирует максимальную мощность 7 МВт при скорости ветра 13-15 м/с. Несколько сотен таких ветряков — и вот вам атомная электростанция.

SWT-7.0-154 — это флагманская модель компании Siemens. В её названии зашифрованы генерируемая мощность (7 МВт) и диаметр ротора с лопастями (154 м). Она пришла на смену предыдущему флагману SWT-6.0-154, от которого практически не отличается по техническим спецификациям, но оснащён более мощными магнитами. Более сильное магнитное поле позволяет генерировать больше электроэнергии при том же диаметре. Другими словами, в этой ВЭН параметр снимаемой мощности с квадратного метра площади ометания выше примерно на 16,7%.

Ветрогенератор включается в работу на минимальной скорости ветра 3-5 м/с, а генерируемая мощность поступательно растёт до максимальной 7 МВт при скорости ветра 13-15 м/с. При достижении скорости ветра 25 м/с генерация прекращается.

Казалось бы, на таких скоростях ветра лопасти ВЭУ должны вращаться быстро, но это совершенно не так. На самом деле они вращаются неторопливо и степенно, делая всего 5-11 оборотов в минуту. То есть полный оборот три лопасти совершают примерно за 5-12 секунд, в зависимости от скорости ветра.

Более сильное магнитное поле в новой модели означает также и то, что эту турбину труднее раскрутить. Для достижения той же скорости вращения 5-11 оборотов в минуту и максимальной генерируемой мощности (7 МВт вместо 6 МВт) этой турбине требуется повышенная скорость ветра: 13-15 м/с вместо 12-14 м/с. Соответственно, и начальная скорость ветрогенерации у неё выше. Вот почему данная модель-гигант наиболее оптимально подходит для размещения на территориях с относительно сильными ветрами, лучше всего в море.

Внутри турбины нет редуктора (коробки передач) — здесь работает система прямого привода, подключенная к синхронному генератору переменного тока с постоянными магнитами. Поскольку скорость генератора определяет напряжение и частоту тока, то «грязный переменный ток» преобразуется в постоянный ток, а затем преобразуется обратно в переменный ток перед подачей в сеть.

В последние годы в области ветряной энергетики происходит очень быстрый научно-технический прогресс. Буквально каждый год появляются новые модели ВЭУ большей мощности и эффективности. Большие и маленькие, рассчитанные на целые посёлки или отдельные дома, на большую скорость ветра в море или на среднюю скорость ветра над крышей частного дома.

Например, мировой рекорд по максимальной генерируемой мощности принадлежит вовсе не Siemens, а другой турбине ещё одного немецкого производителя Enercon E126, которая выдаёт до 7,58 МВт. На видео показан процесс установки такой турбины.

Впрочем, ветрогенераторы-гиганты — довольно дорогое удовольствие. Один такой ветряк на 7 МВт обойдётся в $14 млн вместе с установкой, если заказывать все работы у сертифицированных немецких специалистов. Конечно, если освоить производство в своей стране, благо металла хватает, то стоимость вполне можно снизить в несколько раз. Кто знает, может такой гигантский проект национальной стройки занял бы население страны и помог выбраться из экономического кризиса.

Перед установкой следует сверяться с годовой картой ветров в районе дислокации с данными средней удельной мощности ветрового потока на высоте 100 м и выше. Хорошо бы составить такие карты для всей территории страны, чтобы найти места наиболее оптимального строительства ВЭУ. Нужно иметь в виду, что скорость ветра сильно зависит от высоты, что хорошо известно жителям высотных домов. В обычных прогнозах погоды по ТВ сообщают скорость ветра на высоте 10 м над землёй, а для ветровой турбины следует измерять скорость на высоте 100-150 м, где ветры гораздо сильнее.

Так что наиболее оптимально такие гиганты подходят для установки в море, в нескольких километрах от побережья, на большой высоте. Например, если установить такие установки вдоль северного побережья России с шагом 200 метров, то максимальная мощность массива составит 690,3 ГВт (побережье Северного Ледовитого океана составляет 19724,1 км). Скорость ветра там должна быть приемлемая, только при заливке фундаментов придётся иметь дело с вечной мерзлотой.

Правда, по стабильности работы ВЭУ никогда не сравнятся с АЭС или ГЭС. Здесь энергетикам приходится постоянно следить за прогнозом погоды, потому что генерируемая мощность напрямую зависит от скорости ветра. Ветер должен быть не слишком сильным и не слишком слабым. Хорошо, если в среднем ВЭУ будут выдавать хотя бы треть от максимальной мощности.

habr.com

Почему СССР был лидером в ветроэнергетике, а сейчас нам приходится всех догонять

Ну а в 2016 году мы внезапно еще раз поменяли мнение, так сказать, вернулись в добрежневский СССР. Первым на государственном уровне сказал свое веское слово Росатом. Его замгендиректора Вячеслав Першуков честно отметил: после выполнения имеющихся заказов на строительство новых АЭС за рубежом Росатом может остаться без зарубежных строек, поскольку этот рынок быстро сокращается. Атомная генерация за пределами России, действительно, переживает упадок, и никаких перспектив выхода из него не видно.

Главная причина проста: энергия АЭС западной постройки стоит дорого. Энергия АЭС российской постройки дешевле, но все равно не настолько, как у новых западных ветряков. Да, для компенсации их непостоянства нужно немного газовых ТЭС, но для АЭС они тоже нужны. Ведь реактор всегда дает одинаковую выработку, а люди потребляют днем куда больше, чем ночью. При равной цене и равных проблемах западный покупатель, на которого вечно давят «зеленые», никогда не выберет атомную генерацию.

Вот Першуков и констатирует: возможности строительства новых крупных АЭС за рубежом практически исчерпаны. «Мы должны зарабатывать не на рынке ядерных технологий. Все. Иначе не получается», – верно отмечает он.

Конечно, если сперва забрасывать какое-то дело на десятилетие, а потом браться за него, когда у конкурентов уже есть отработанные годами технологии, то сразу на лидерские позиции рассчитывать не стоит. Поэтому Росатом пошел по уже проторенному Петром I пути и начал учиться новому (а точнее — хорошо забытому у нас старому) у голландцев. С помощью дочерней структуры он создал партнерство с Lagerwey. До 2020 года госкорпорация планирует построить 26 небольших ВЭС на 610 мегаватт — начиная с Ульяновской области уже в 2018 году. Да, это меньше одной сотой от ежегодного мирового ввода, но на этих крохах Росатом учится. К тому же в 2020 году предполагается локализовать производство ветряков в России на 65 процентов.

Сложнее будет потом, когда придется выйти на большие масштабы. С прибылью производить ветряки общей мощностью лишь на сотни мегаватт в год нельзя. Это большой бизнес, без массового производства низкой цены в нем не будет. Поэтому надо расширять как строительство ветряков у нас, так и выходить на мировой рынок. Однако, здесь конкурировать будет очень тяжело.

Гиганты типа Vestas потратили десятки лет на отработку своих технологий и построили совершенно уникальные мощности. Например, завод по выпуску титанических лопастей в десятки тонн, расположенный на острове специально для того, чтобы проще было вывозить такой сложный для сухопутных дорог груз. Где Росатом построит такое, и сможет ли он угнаться за постоянно совершенствующимся рынком ветряков — вопрос, и непростой.

www.kp.ru

Ветряки в море. Крупнейшая ветряная электростанция в мире.

London Array является, несомненно, наиболее широко известной в Великобритании ветряной электростанцией в открытом море. Ее масштабы и близкое расположение к Большому Лондону (регион на юго-востоке Англии) вызывает большой интерес у политиков и прессы.

Проект на 1000 МВт является на сегодня крупнейшим в мире, ветряную электростанцию планируется построить в два этапа. London Array, как планируется, обеспечит энергией 750 000 домов — около четверти Большого Лондона — и сократит вредные выбросы CO2 на 1,4 млн. тонн в год. Таким образом, это будет благотворно сказываться на окружающей среде, а также поможет обеспечить надежное электроснабжение юго-восточной Англии.

Вот какие были разговоры: 

По поводу же объема инвестиций концерны предпочитают пока помалкивать. Эксперты отрасли сходятся на том, что он составит примерно 2,5 млрд фунтов стерлингов (2,8 млрд евро). Подготовка проекта длится много лет, причем в последнее время представители E.ON выражали сомнения в его целесообразности, сетуя на ухудшение рамочных условий: в первую очередь резкое падение цен на нефть и газ сводило на нет преимущества связанных с использованием ветровой энергии проектов. Одновременно отмечался и значительный рост стоимости турбин.

Однако потом  британское правительство просигнализировало о своей готовности усилить поддержку офшорных парков ветряков, которым будет теперь предоставляться больше, чем прежде, т.н. зеленых сертификатов (Renewable Obligation Certificates, ROC). Начиная с 2002 года британские производители электроэнергии используют эти ROC для подтверждения того, что из возобновляемых источников энергии они добывают положенное количество электроэнергии.

Нынче граница этой нормы находится в районе почти 10%. До сих пор действовало правило, согласно которому за каждый выработанный мегаватт экологически чистой электроэнергии производителю полагался один сертификат ROC.

В целях поощрения строительства дорогостоящих офшорных ветряков правительство Великобритании уже приняло решение стимулировать производство каждого экологически чистого мегаватта электроэнергии выдачей 1,5 ROC. В бюджете же на 2009—2010 годы кабинет кабинет пошел на  большую щедрость, пообещав рассмотреть вопрос о возможности увеличения в период с 23 апреля 2009 года по 31 марта 2010 года этого норматива до 2 ROC за каждый мегаватт, а в рамках бюджета следующего года он будет установлен в размере 1,75 ROC.

В планах правительства Великобритании развитию возобновляемых энергий отводится значительное место, так что в осуществлении проектов типа London Array оно очень заинтересовано.

В настоящее время в разных странах Европы E.ON делает миллиардные инвестиции для развития производства электроэнергии на базе альтернативных источников энергии.

Строительство новой береговой подстанции в Клив Хилл началось в июле 2009 года, а в марте 2011 года проведены первые морские строительные работы, когда были установлены первые 177 платформ для проекта. Первая фаза строительства должна быть полностью завершена была к концу 2012 года.  И вот недавно , после четырёх лет строительства одна из крупнейших ветряных ферм на планете — London Array — официально введена в эксплуатацию. Ветроэлектростанция, состоящая из 175 огромных ветряных турбин Siemens, расположилась на протяжении 20 км в прибрежной полосе графств Кент и Эссекс. Там же расположены две подстанции, еще одна находится на берегу.

Как все начиналось?

Проект London Array зародился в 2001 году, когда комплексное исследование в устье Темзы подтвердило возможность размещения на данной территории ветряной электростанции. Два года спустя Crown Estate предоставил London Array Ltd в аренду на 50 лет площадь под строительство и прокладку кабеля к берегу.

План морской ветряной электростанции мощностью 1 ГВт был утвержден в 2006 году, а разрешение на береговые работы было получено в 2007 году. Первый этап работы начался в июле 2009 года, когда началось строительство береговой подстанции в Клив Хилл в графстве Кент.

Первая фаза

Цифры и факты:

— Площадь под проект 100км2
— 175 ветровых турбин
— Две морские подстанции
— Почти 450 км морского кабеля
— Одна береговая подстанция
— 630мВт электроэнергии
— Мощности хватит для обеспечения примерно 480 000 домов в год — две трети домов в графстве Кент
— Выброс CO2 уменьшится на 925 000 тонн в год.

В конце 2012 года планировалось завершить первую фазу строительства, проект будет передан команде по эксплуатационному и техническому обслуживанию в 2013 году.

London Array будет генерировать большое количество электроэнергии, и подстанция нужна для того, чтобы обеспечить напряжение в 400 кВ, принятое в национальной высоковольтной сети электропередачи.

Проект

Проект подстанции был избран по результатам конкурса летом 2006 года. Победивший проект разработан всемирно известной архитектурной фирмой RMJM (www.rmjm.com). Идея проекта заключалась в том, чтобы расположить подстанцию под прямым углом к дороге Saxon Shore Way. В результате, главной архитектурной особенностью подстанции является Северная Стена, которая достигает 10 м высоты и состоит из ряда бетонных панелей и стабилизаторов.

Расположение

Подстанция Клив Хилл находится вблизи деревни Грейвени, что составляет около 1 км вглубь от Северного побережья Кента. Строится подстанция рядом с 400 кВ воздушной линией электропередачи Кентербери-Кемсли на северной стороне Клив Хилл, рядом с существующими зданиями на Клив Фарм. Подстанция строится таким образом, чтобы вписаться в склон холма.

Строительство в 20 км от берега

Это является серьезной проблемой для построения любого морского ветропарка и London Array не является исключением. Расстояние от берега, сильные ветра и непредсказуемые морские условия делают эту территорию трудным местом для строительства.

К счастью, будет использоваться новейшая техника и оборудование, которое поможет завершить работу настолько безопасно и быстро, насколько это возможно. Работы в море начались в марте 2011 года, когда был установлен первый из 177 фундаментов.

Что же строиться?

Ключевые компоненты морской ветряной электростанции:

— Фундаменты для закрепления ветряных турбин в море
— Ветряные турбины
— Множество кабелей для совместного подключения группы турбин и соединения с морскими подстанциями
— Морские подстанции для повышения напряжения перед отправкой электроэнергии на берег
— Укладка кабеля по дну моря для соединения морских и береговых подстанций.

Управление морским строительством

Морские строительные работы в настоящее время управляются из временной базы строительства в порту Ramsgate. Строительство базы началось летом 2010 года, а строительная бригада переехала в здание в сентябре 2010 года. До 45 сотрудников будет работать во время морского строительства. Ожидается, что база останется до 2013 года, когда первый этап строительства будет завершен, и она может стать основой для второго этапа строительства в ближайшем будущем.

Кто же строит London Array?

London Array Limited – консорциум трех ведущих в мире компаний по использованию источников энергии, которые объединяют свой опыт и знания для разработки и строительства самой большой в мире морской ветряной электростанции.

Dong Energy — 50% акций проекта

DONG Energy (Дания) – ведущая европейская энергетическая группа. Она обеспечивает, производит, распределяет и торгует энергией и связанными с ней товарами по всей Северной Европе. DONG Energy является лидером рынка морских ветряных технологий, построившим около половины морских ветряных электростанций, работающих сегодня. DONG Energy активно участвует в производстве и пропаганде использования возобновляемых источников энергии в Великобритании. Компания участвует в строительстве трех новых крупных британских морских ветряных электростанций и управляет в настоящее время морскими ветряными электростанциями Gunfleet Sands (172 МВт), Burbo Bank (90 МВт) и Barrows (90 МВт).

E.ON — 30% акций проекта

E.ON (Германия) — одна из самых мощных в мире газовых компаний. Она — ведущий поставщик в Великобритании и обеспечивает энергией около 8 миллионов клиентов. E.ON участвует в строительстве и эксплуатации возобновляемых источников энергии с 1991 года, когда они вложили капитал в первую береговую ветряную электростанцию. Теперь они владеют и управляют 22 ветряными электростанциями в Великобритании, включая Scroby Sands на 60 МВт, морскую ветряную электростанцию недалеко от берега Грейт-Ярмута, и 60-турбинную ветряную электростанцию Robin Rigg в Solway Firth. Многие другие проекты находятся в стадии разработки.

Masdar — 20% акций проекта

Masdar (ОАЭ) компания по стратегическому развитию и инвестициям в технологии использования возобновляемых источников энергии. Компания выступает в качестве связующего звена между сегодняшней экономикой ископаемого топлива и энергетической экономией будущего – развития нового представления о том, как жить, и работать завтра.

Трансформаторная подстанция CLEVE HILL

Была построена новая береговая трансформаторная подстанция CLEVE HILL, недалеко от деревни Грэвени (Graveney), на северном побережье графства Кент.

Это было необходимо, так как London Array будет генерировать большое количество электричества, которое необходимо отправлять с моря прямо в национальную высоковольтную сеть с напряжением в 400 кВ.

О турбинах

Турбины для первой фазы вырабатывают 3.6 МВт каждая. Они изготовлены компанией Siemens Wind Power и оснащены новым 120 метровым несущим винтом Siemens.Высота оси каждой ветровой турбины составляет 87 метров над уровнем моря.

Турбины имеют по три лопасти и окрашены в серый цвет. Турбины генерируют электричество при скорости ветра в 3 метра на секунду.

Полная мощность достигает от 13 м/с. Из соображений безопасности, турбины прекращают свою работу, если ветер становится сильнее, чем 25 м/с – эквивалент шторма в 9 баллов.

Проект London Array играет ключевую роль в программе правительства Великобритании по выполнению целей по защите окружающей среды и возобновляемой энергии. Они включают в себя:

— снижение выбросов двуокиси углерода на 34% к 2020 году;

— производства 15% всей энергии с помощью возобновляемых источников энергии к 2015 году.

После завершения проекта, выбросы углекислого газа сократятся на 1,4 млн тонн в год. Первая фаза способна возместить 925 тыс.тонн СО₂, которые будут компенсироваться каждый год, помогая решать последствия изменения климата и глобального потепления. London Array будет иметь общую мощность до 1000 МВт и будет генерировать электроэнергию на 750000 домов – что является четвертью всех домохозяйств в Большом Лондоне (регион, объединяющий два графства Большой Лондон и Лондонский Сити), или все дома в Кенте и восточном Сассексе. Мощность первой фазы проекта достаточная для подключения около 480 тыс домов, или две трети всех домов в Кенте.

Установка последней турбины на London Array является кульминационным событием огромного количества усилий и координации всех участвующих в проекте. Только за прошедший год были установлены 84 опоры, 175 ветряных турбин, 178 наборов кабелей и 3 экспортных кабеля. London Array сейчас находится в фазе ввода в эксплуатацию и тестирования оставшихся турбин, прежде чем передать их команде по эксплуатации и техническому обслуживанию в течении 2013 года.

Бэн Сайкс (Benj Sykes), глава британской компании DONG Energy’s UK Wind business, специализирующейся на ветровой энергетике, сказал: «Установка последней турбины это поворотный пункт для Великобритании и DONG Energy в истории этого передового проекта. London Array вскоре станет крупнейшей работающей морской ветровой электростанцией в мире. Создание морских ветровых электростанций такого же масштаба и крупнее в будущем позволит нам получать преимущества из их размера, что является важным элементом нашей стратегии по снижению стоимости энергии.

Помимо стремления создать крупнейший ветропарк в мире, разработчики London Array также позиционируют свое детище как демонстрационный проект, который показывает механизмы эффективного снижения затрат при создании крупных ветровых электростанций. Конечной целю инвесторов является создание оффшорной ветровой фермы, которая к 2020 году сможет выдавать полезную мощность при цене на уровне около $ 152 за мегаватт-час. Объект принадлежит компаниям Dong Energy, Masdar и EON. Доля Dong Energy в проекте составляет 50%, энергетический гигант E.ON владеет 30% акций, а в собственности компании Masdar из Абу-Даби находятся оставшиеся 20% ценных бумаг.

источники
http://tech-life.org
www.londonarray.com
http://www.facepla.net/

masterok.livejournal.com

применение крупнейших ВЭС, их эффективность и перспективы развития

Постоянно возрастающая потребность в электроэнергии вынуждает внимательнее присматриваться к дополнительным возможностям ее производства. Один из вариантов, доступный как для промышленного, так и частного воспроизводства электрического тока — ветроэнергетика.

В России этот метод используется редко и в мелких масштабах, но его возможности привлекательны, позволяют решать проблему с энергообеспечением самостоятельно. Рассмотрим перспективы этого направления и варианты его реализации на практике.

Развитие ветроэнергетики в России

Несмотря на большое количество ГЭС, действующих в России, есть немало населенных пунктов, не имеющих подключения к централизованным сетям. Выходом из положения являются дизельные электростанции, но они требуют топлива и ремонта. Как постоянный источник электроэнергии такой вариант затратен и несамостоятелен. Кроме того, мощность дизельной электростанции ограничена, из-за чего появление новых потребителей затруднено.

Использование альтернативных источников энергии в России развито слабо. Причиной такой ситуации являются:

• энергетическая избыточность, присутствующая в стране в целом
• отсутствие возможности самостоятельного решения вопроса у населения, особенно во времена СССР
• недостаток инициативы и специальных знаний, препятствующий развитию дополнительных направлений энергетики

Одним из наиболее привлекательных направлений альтернативной энергетики является ветроэнергетика. Она имеет массу преимуществ, основным из которых следует считать неограниченность источника, независимость от времени суток или сезона. При этом, широкого распространения ветроэнергетика пока не получила, поскольку основной упор уже давно сделан на более производительную и удобную для России гидроэнергетику.

Использование энергии ветра до сих пор рассматривалась как интересный физический эксперимент, наглядное пособие для студентов ВУЗов.

Тем временем, жители других стран, не имеющие возможности для строительства ГЭС, успешно развивают ветроэнергетику и получают немалое количество энергии. Например, в Германии, которая лидирует по количеству выработки энергии ветрогенераторами в Европе, ежегодно производится около 45 Гвт электроэнергии, что составляет значительный процент от общей выработки.

Другие страны Европы, расположенные на побережье Атлантики, успешно используют шельфовые ветроэлектростанции. Такая ситуация во многом вынужденная, возникшая из-за неимения других возможностей, но эффект от методики вполне реален и неоспорим.

Состояние и перспективы

Ветроэнергетика имеет намного меньшую эффективность по сравнению с гидроэнергетикой. Стабильность и вырабатываемая мощность самого большого ветряка сильно уступают одному агрегату средней ГЭС.

География России, обилие крупных рек и удачный рельеф местности позволили создать массу гидроэлектростанций, обеспечивающих промышленность и население в достаточной степени.

Россия считается энергоизбыточной страной, что свидетельствует о состоянии энергетики в целом.

При этом, уровень потребления электроэнергии постоянно возрастает. Имеющиеся мощности не готовы к скачкообразному повышению спроса, появление новых приборов и оборудования, как промышленного, так и бытового, предполагают потребление дополнительной энергии.

Кроме того, состояние электросетей достаточно сложное, в некоторых участках оно неудовлетворительное. Общая изношенность имеет высокий процент, на замену и обновление материальной базы требуются немалые средства. Решать вопрос путем увеличения расценок за электроэнергию — означает вызвать волну критики и вопросов от населения и предпринимателей, вполне справедливых.

Использование ветрогенераторов как альтернативной энергетической отрасли государственного масштаба в России нецелесообразно. Причиной этого являются относительно слабые и нестабильные ветра, невысокая эффективность направления в сравнении с традиционным методом производства энергии.

Наиболее выгодным и полезным представляется использование ветрогенераторов для обеспечения частных домов, усадеб, фермерских хозяйств, расположенных вдали от сетевых источников и не имеющих возможности подключения.

Основная проблема, возникающая перед пользователями — стоимость оборудования. Цены на устройства заводского изготовления слишком высоки для населения, что резко ограничивает возможности спроса и окупаемость. При этом, самостоятельное изготовление ветряков обеспечивает экономию денег в 10 и более раз при таком же качестве. Это обстоятельство является ключевым условием развития ветроэнергетики на бытовом уровне — при появлении доступных по цене образцов спрос увеличится в десятки раз.

Наибольшие перспективы у ветроэнергетики имеются в степных регионах, на юге России, в местностях, где строительство дополнительных ГЭС или АЭС невозможно.

Основным импульсом в развитии стало бы решение правительства о строительстве крупных ВЭС, но на сегодня их параметры не могут в достаточной степени конкурировать с ГЭС или АЭС ни по мощности, ни по производительности. Кроме того, нестабильность источника энергии — ветра — является достаточно серьезным аргументом против использования этого направления в промышленных масштабах.

Применение энергии ветра

На сегодняшний день использование энергии ветра имеет мелкие масштабы. Гидро- и ядерная энергетика в связке с угольными или мазутными ТЭЦ практически полностью закрывают потребность населения, а регионы, не имеющие подключения, пока обходятся дизельными или бензиновыми генераторами. Поэтому реализация программ альтернативных способов выработки энергии и, в частности, ветроэнергетики, еще не созрела для реального воплощения в жизнь.

Необходимо учитывать, что речь идет о промышленном производстве энергии, способном обеспечивать, как минимум, населенные пункты.  Существующие относительно небольшие ветроэлектростанции пока нельзя считать существенным вкладом в энергетику страны, скорее, это варианты использования существующих возможностей при отсутствии подключения или недостатке имеющихся ресурсов.

Наибольший эффект в условиях России способны показывать именно небольшие ветряки, используемые для обеспечения одного дома или усадьбы. Для отдаленных поселков, дачных или коттеджных, где подключение стоит очень дорого, а состояние сетей допускает частые и внезапные отключения и перебои, использование собственного ветрогенератора способно стать неплохим вариантом дополнительного или основного источника питания бытовой техники и маломощного оборудования.

Для освещения или водоснабжения уже сегодня достаточно активно используются ветряки, созданные из подручных материалов. Они вполне справляются со своей задачей, имеют высокую ремонтопригодность и неприхотливы в обслуживании.

Такие преимущества привлекают широкий круг пользователей, желающих установить комплект ветрогенератора у себя на участке. Это позволит разгрузить имеющиеся электросети и сэкономить на счетах за электричество. Таким образом может быть частично или полностью решена проблема энергоснабжения отдаленных населенных пунктов, экспедиций или прочих участков.

Самая крупная ветровая электростанция в России

На сегодняшний день самой крупной из действующих в России является Ульяновская ВЭС. Ее установленная мощность составляет 35 МВт, что относительно немного в сравнении с имеющимися ГЭС. Станция совсем новая, запущена в эксплуатацию в январе 2018 года. ВЭС принадлежит компании Фортум, строительство комплекса продолжалось два года. В состав станции входят 14 ветротурбин по 2,5 МВт мощностью.

Поставщиком комплекса является китайская компания DongFung, выигравшая тендер на поставку проектного оборудования. Проектные работы начались в феврале 2016 года, а непосредственное строительство стартовало в мае 2017. Примечательно, что основными участниками создания проекта и строительных работ являлись компании из России, хотя были и зарубежные представители. При этом, доля российского оборудования составляет 28 %, т.е. большинство технического обеспечения создано в Китае.

Данная ВЭС не долго будет являться самой крупной в России. В планах компании Фортум в партнерстве с компанией Вестас (мировым поставщиком ветротурбин и оборудования для ВЭС) строительство большого количества турбин суммарной мощностью до 1000 МВт. Предполагаемый процент российского оборудования в этих проектах — 65%.

Крупнейшие ВЭС в стране

Количество ветроэлектростанций в России не так уж и мало, хотя их мощность относительно невелика. Имеются агрегаты в Калининградской области, в Оренбургской области, в Башкортостане, Калмыкии, на Чукотке, в Белгородской области.

Большой список ВЭС имеется в Крыму, где ветроэнергетика имеет большую эффективность из-за географического положения и особенностей атмосферных потоков ветра. Изолированная энергосистема Крыма во многом опирается на ветрогенераторы, позволяющие использовать собственную энергию, а не поставляемую с материка.

Имеющиеся на сегодняшний день ВЭС являются, по сути, первыми пробными комплексами, созданными в том числе для получения практического опыта эксплуатации подобных сооружений и для сбора статистики, дающей информацию о возможностях ВЭС в условиях российских регионов.

В планах значится строительство намного более производительных и мощных ветростанций, предполагаемый ввод в эксплуатацию — 2020-2022 гг. Мощность каждого комплекса будет составлять от 15 до 300 МВт, что сможет в значительной степени разгрузить обветшалые сети, позволит стабилизировать работу энергостистем регионов, сделает возможной подачу электроэнергии в отсталые районы.

Рекомендуемые товары

energo.house

преимущества и недостатки ветряных электростанций

Виды ветряной энергии

Рост потребления энергоресурсов ускоряется с каждым годом. Появление новых устройств, бытовой техники, компьютерного оборудования способствуют повышению потребностей населения и вынуждает к увеличению мощностей централизованных линий. Их состояние, и так достаточно ветхое, от таких нагрузок становится еще более плачевным. Изношенность электросетей в некоторых регионах достигает 70-80 %, что заставляет задуматься о завтрашнем дне.

С другой стороны, имеется немало регионов, куда линии электропередач д сих пор не проведены. Это отдаленные районы Крайнего Севера, труднодоступные горные населенные пункты и т.д. Надеяться на скорую электрификацию таких мест не приходится, так как важных промышленных или оборонных объектов там нет, а вести линию «в никуда» нерационально, она никогда не окупится.

Выходом из складывающейся ситуации может стать использование альтернативных методов производства электроэнергии. Рассмотрим один из наиболее перспективных вариантов.

Воздушный поток

По сути, энергия ветра одна — кинетическая. Воздушный поток обладает огромной мощью, действие которой можно наблюдать на видео или фотографиях последствий ураганов или просто шквальных порывов. Гораздо больше существует устройств, так или иначе использующих ветряную энергию для выполнения какой-нибудь работы, производства электрического тока и прочих нужд. Так, насосы, действующие от ветряка, известны с незапамятных времен, а современные ветроэлектростанции обеспечивают электрической энергией целые страны и регионы.

Особенностью энергии ветра является ее доступность. Для создания гидроэлектростанции необходимо найти подходящий по рельефу участок русла реки, построить запруду, которая затопит большую площадь полезной поверхности земли. Страдают и исчезают пахотные земли, нарушается естественный ареал обитания животных, изменяется климат в регионе.

Для атомной энергетики надо получить ядерное топливо, построить АЭС, все время ее работы существует ощутимый риск возникновения аварии, угрожающей крупной катастрофой. Использование ветра практически безопасно, не имеет отрицательного воздействия на природу или человека.

Противники ветроэнергетики декларируют различные проблемы, создаваемые использованием ВЭС, но фактов, подтверждающих эти проблемы, не привели ни разу. Практика же опровергает все домыслы относительно вреда от ветростанций, подтверждая лишь полезные свойства.

История использования

Начало использования ветра человеком уходит корнями в далекое прошлое. Прежде всего, это мореплавание. Изобретение паруса намного облегчило навигацию и позволило добираться до места назначения гораздо быстрее. В 200 гг до н.э. в Персии уже существовали ветряные мельницы для изготовления муки.

Первая ветроэлектростанция была выстроена в Дании в XIX веке. Место появления первой станции не случайно, так как в Дании издавна использовались ветряные мельницы, а обычных на то время возможностей для производства электричества при помощи гидростанций не было. Западная Европа является одним из лидеров в развитии ветроэнергетики, хотя с ней весьма сильно конкурируют Китай и Индия.

В России ветровые установки не распространены в должной степени, так как обилие рек способствует развитию гидроэнергетики. Учитывая более высокую производительность ГЭС, это вполне оправдано, но в последнее время интерес к энергии ветра проявляется с новой силой.

Ресурсы энергии солнца и ветра на Земле

Альтернативные источники, к которым относятся солнечная и ветровая энергия, обладают огромным потенциалом. Их количество практически неисчерпаемо, во всяком случае при нынешнем уровне технических возможностей. Особенностями этих видов является периодический характер пользования — для солнца характерен перерыв в ночное время, а ветровые потока не имеют определенной системы и движутся хаотично.

Исключением являются прибрежные регионы, где направление потока изменяет только знак — либо с моря на сушу, либо наоборот. В остальном оба источника бесконечны. Ветер не теряет своей энергии даже при использовании больших станций, состоящих из сотни и более установок, что выгодно отличает его от тех же углеводородов, которые сгорают, загрязняя атмосферу и убывают при этом.

Количество солнечной энергии, доступной на поверхности Земли, во многом зависит от климата и состояния атмосферы в регионе. Районы с обычно затянутым тучами небом в этом отношении бесперспективны. То же касается и регионов со слабыми ветрами в отношении ветроэлектростанций. При этом, энергия ветра доступна в любое время дня и ночи, что делает ее позиции несколько более предпочтительными.

Какие преимущества имеет энергия ветра?

Ветер — абсолютно бесплатный источник энергии. Его не надо добывать, производить или приобретать. В этом состоит его основное преимущество, с которым нельзя спорить или опровергнуть. Кроме этого, есть и другие, не менее привлекательные качества:

• экологическая чистота
• доступность в любой точке земного шара
• неиссякаемость
• возможность использования как в промышленных масштабах, так и в индивидуальном порядке
• простота и надежность оборудования, нужного для производства энергии

Возможность самостоятельного изготовления ветряка из подручных материалов на своем садовом участке или в частном доме отличает этот источник от любого другого. Для самостоятельной сборки требуется некоторый опыт и навык работы со слесарным инструментом и хотя бы базовые познания в электротехнике. В настоящее время получить любую необходимую информацию — не проблема, поэтому задача создания своего собственного ветрогенератора многократно упростилась.

Недостатки ветряных электростанций

К основным недостаткам относят нестабильность воздушных потоков. Даже в прибрежных регионах с преобладающими бризами, имеющими относительно ровные параметры, случаются отклонения от обычных значений, а в континентальных регионах, с их особенностями климата, перепадами среднесуточных температур и влажности, движение воздушных масс имеет сложную и зачастую неожиданную систему. Кроме того, к недостаткам ВЭС принято относить:

• шум от работы установок
• мерцание от вращающихся лопастей
• вибрации, отрицательно воздействующие на мелких животных и, отчасти, на людей
• высокие инвестиционные расходы
• относительно короткий срок службы, не всегда обеспечивающий окупаемость проекта
• дороговизна электроэнергии

Некоторые из этих недостатков можно смело отнести к домыслам, например, высокий уровень шума или вибраций. Но относительно дороговизны и неокупаемости проектов — факт, спорить с которым нет смысла. Расходы на создание ветростанций обычно берутся на себя государствами, особенно если рассматривается крупный проект, способный в корне изменить энергообеспеченность страны, либо, если станция невелика, покрываются из частных инвестиций.

Следует отметить, что стоимость относительно небольших проектов на несколько порядков ниже, чем у гигантов энергетики, что намного увеличивает рентабельность вложений и способствует достаточно быстрой окупаемости.

Современные способы производства электричества из энергии ветра

На сегодня самым распространенным способом преобразования энергии потоков ветра является использование ветрогенераторов. Это устройства, преобразующие энергию потока во вращательное движение, передающееся на генератор, который производит электрический ток. С генератора производится заряд аккумуляторной батареи, которая, разряжаясь, через инвертор питает потребителей.

Примечательно, что все разнообразие конструкций и типов ветряков практически никак не сказывается на состоянии электроники — ее состав, начиная с генератора, одинаков для всех видов установок и различается только по мощности.

Все разнообразие конструкций относится лишь к вращающейся крыльчатке. Здесь имеются разные варианты конструкции:

• горизонтальные
• вертикальные

Наименования этих групп означают расположение оси вращения ротора. Горизонтальные конструкции несколько эффективнее, что стало причиной использования их в крупных ветротурбинах. Вертикальные устройства, в свою очередь, более приспособлены к обслуживанию небольших частных хозяйств, домов, линий освещения или водоснабжения.

Возросший интерес к ветроэнергетическим установкам послужил толчком к росту разработок различных вариантов конструкции ветряка. Основным направлением поисков конструкторов является оптимальный вариант крыльчатки, способный вращаться при слабом ветре. Это актуально для условий России, так как преобладающие ветра в нашей стране относятся к слабым и, в меньшей степени, средним.

Помимо роторных установок рассматриваются и другие конструкции. Например, голландские конструкторы разработали ветряк, работающий на каплях воды. Они переносят заряд с одного электрода на другой, повышая его потенциал. Разработка совершенно новая, никаких характеристик в свободном доступе пока не имеется, но интерес к такой конструкции весьма высок.

Как сделать ветряную электростанцию?

Создание ветряной электростанции является сложным и затратным процессом. Необходимо установить большое количество ветряков и объединить их в единую энергосистему с общей производительностью. Это требует больших усилий по техническому, юридическому и финансовому сопровождению проекта, понадобятся тщательные предварительные разведочные работы, отвечающие на все вопросы эксплуатационного характера:

• преобладающая скорость ветра
• климатические условия, возможность ураганных ветров
• состав почв, стабильность, несущая способность
• особенности рельефа местности

Эти показатели дают почву для расчетов эффективности и возможности строительства станции в данном регионе. Использование ветроэлектростанций не создает проблем для сельского хозяйства, площади сокращаются только на размеры основания несущих мачт. Работа установок имеет достаточно плавный характер и не вредит окружающим людям или животным. Для местностей, не имеющих других вариантов, ветроэнергетические установки являются оптимальным выходом из положения.

Рекомендуемые товары

energo.house

планирование и типы ветряных электростанций :: BusinessMan.ru

Ветряные электростанции (ВЭС) – устройства специальной конструкции, в которых энергия ветра преобразуется в электрическую. С каждым днем они становятся популярнее. Использующие природные, а главное, возобновляемые источники энергии, удобные и простые ветроэлектростанции, так называемые ветряки, являются прекрасной альтернативой традиционным электростанциям, особенно в частных домах.

Использование энергии ветра

Ветряные мельницы, а точнее принцип их действия, были незаслуженно забыты в двадцатых годах прошлого века. Впрочем, силу ветра не использовали и тогда для получения электрической энергии. Она приводила в действие жернова мельниц, использовалась в качестве движителя для парусных судов, позднее запускала насосы для закачки воды в резервуары, то есть превращалась в механическую энергию.

Ветроэнергетика начала стремительно развиваться в конце шестидесятых годов прошлого, XX столетия. В это время стало катастрофически не хватать традиционных энергоносителей, кроме того, они резко поднялись в цене, все острее становились экологические проблемы, связанные с их использованием.

Способствовал использованию альтернативных источников электроэнергии, в том числе силы ветра, и технический прогресс. Появились новые высокопрочные и достаточно легкие материалы, позволяющие возводить башни до 120 м высотой и огромные лопасти.

Ветра, дующие во многих регионах планеты, в состоянии вращать турбины электростанции с достаточной скоростью, чтобы обеспечивать энергией частные дома, небольшие фермы или школы в сельской местности.

Но в любой бочке меда найдется хотя бы одна ложка дегтя. Ветер невозможно подчинить, он не дует всегда, тем более в одном направлении и с одинаковой скоростью. Технический прогресс не стоит на месте. Если сегодня ветряные электростанции для частного дома, вырабатывающие сотни киловатт электроэнергии, уже не являются большой редкостью, то завтра, может быть, повседневностью станут и станции мощностью в десятки мегаватт. Во всяком случае, уже есть ветроэлектростанции, мощность которых составляет 5 мВт и больше.

Преимущества и недостатки ветроэлектростанций

Ветряные электростанции обладают кроме использования бесплатной энергии ветра и независимости от внешних источников электроэнергии еще несколькими весомыми преимуществами. Не существует экологической проблемы хранения и утилизации отходов, да и сам способ получения энергии один из самых экологичных. Не говоря уже о том, как эстетично выглядит ветряк на фоне неба, достоинством его можно считать, что установка может быть как стационарной, так и передвижной.

Кроме того, сегодня уже можно подобрать ВЭС подходящей модели и мощности или использовать установку, сочетающую использование нескольких источников энергии, традиционных и альтернативных. Это может быть дизель- или солнечно-ветряная электростанция.

ВЭС имеют и недостатки. Во-первых, они шумные настолько, что крупные установки в ночное время приходится отключать. Во-вторых, создают зачастую помехи для воздушных сообщений или радиоволн. В-третьих, их нужно размещать на поистине огромных площадях. И есть еще один существенный недостаток лопастных конструкций – их нужно отключать во время массовых сезонных перелетов птиц.

Типы ветроэлектростанций

По функциональности электростанции ветряные можно разделить на стационарные и передвижные, или мобильные. Мощные стационарные установки требуют проведения целого комплекса подготовительных работ, но они в аккумуляторных батареях способны накапливать достаточное для использования в безветренную погоду количество электроэнергии.

Передвижные электростанции проще по конструкции, неприхотливы, их легко устанавливать и просто эксплуатировать. Обычно они используются для питания электроприборов или в путешествиях.

По конструкции различают крыльчатые и роторные ветроэлектростанции.

По месту установки ВЭС бывают:

• наземные. Они устанавливаются на возвышенностях и наиболее распространены на сегодняшний день;
• прибрежные. Строятся в прибрежной зоне морей и океанов, где из-за неравномерного нагревания суши и воды постоянно дуют ветры;
• оффшорные. Строятся в море на расстоянии 10-15 км от берега, где постоянно дуют морские ветры;
• плавающие. Они тоже располагаются примерно на таком же расстоянии от берега, как и оффшорные, но на плавающей платформе.

По сферам применения электростанции ветряные бывают промышленные и бытовые.

Крыльчатые ВЭС

Уже привычными стали крыльчатые ВЭС, которые лидируют на рынке ветроэнергетики. На высокой мечте устанавливается лопастной механизм с горизонтальной осью вращения, преимущественно трехлопастной, и его мощность зависит от размаха лопастей. Максимальной скорости вращения такой агрегат достигает, когда лопасти перпендикулярны ветровому потоку, поэтому в его конструкции предусмотрено устройство автоматического поворота оси вращения в виде крыла стабилизатора на малых и электронной системы управления рысканием на более мощных станциях.

Различаются между собой крыльчатые ветроэлектростанции в основном количеством лопастей. Они могут быть многолопастными, двухлопастными, даже с одной лопастью и противовесом.

Роторные ВЭС

Роторные, или карусельные, электростанции ветряные имеют вертикальную ось вращения и не зависят от направления ветра. Это важное преимущество, если используются приземные рыскающие воздушные потоки. Минусом ВЭС такой конструкции является использование многополюсных генераторов, которые работают на малых оборотах и не имеют широкого распространения.

Эти установки тихоходны и, как следствие, не создают большого шума. Кроме того, их достоинством является простота электрических схем, которые не нарушаются при случайных резких порывах ветра.

Специалисты считают, что роторные ВЭС наиболее перспективны для большой ветроэнергетики. Правда, чтобы раскрутить такую установку, к ней нужно приложить внешнюю энергию. Только когда она достигнет определенных аэродинамических показателей, сама переходит в режим генератора из режима двигателя.

Комбинированная система «ветро-дизель»

Недостаток ветроагрегатов — неравномерная подача электроэнергии – в крупных сетях компенсируется большим количеством установок.

Также компенсировать этот недостаток можно, используя комбинированные системы, в которых есть специальные устройства, распределяющие нагрузки между ветроэнергетической установкой (ВЭУ) и дизелем. Поэтому автономные сети небольшой мощности от 0,5 до 4 МВт в паре с дизелем могут надежно и равномерно функционировать.

Современное оборудование, с помощью которого экономится около 65 % жидкого топлива в год, позволяет всего за несколько секунд при необходимости подключить дизель или отключить его.

Бытовые и промышленные ВЭС

Бытовые ветроэнергетические установки имеют мощность от 250 Вт до 15 кВт, могут работать в комплексе с солнечными батареями, с аккумулятором или без него.

Электроэнергия, вырабатываемая бытовыми ВЭС, достаточно дорогая, но часто бывает, что других ее источников просто нет.

Бытовые ветряные электростанции в России производятся с генератором постоянного тока, который заряжает аккумуляторные батареи емкостью до 800 А/ч. От таких батарей в доме могут работать все бытовые приборы: телевизор, электрочайник и др.

Процесс зарядки батарей после отключения нагрузки может быть достаточно долгим, в зависимости от силы ветра и мощности генератора.

Зарубежные бытовые ВЭС на российском рынке тоже есть, они достаточно дороги, но выдают, как правило, меньше половины номинальной мощности.

Промышленные ВЭС отличаются значительно большей мощностью и объединяются, как правило, в единые сети.

Частные ветряные электростанции в основном имеют мощность от 3 до 5, реже 10 кВт. Если среднегодовая скорость ветра в регионе достигает 3-4 м/с, то такая ВЭС может обеспечить электроэнергией средний загородный дом, СТО или небольшое кафе.

Основные характеристики ВЭС

Номинальная мощность является основным показателем, который характеризует все электростанции, ветряные не исключение. Она определяется мощностью, которую вырабатывает генератор при средней скорости ветра 12 м/с, и зависит от типа станции.

Следующим важным показателем является номинальное напряжение ВЭС, которое вырабатывает генератор. Это может быть как 220 В, так и 12 В, и 24 В.

От мощности турбины зависит электрическая мощность генератора. Поскольку мощность турбины тем выше, чем больше ее диаметр и, следовательно, прочней мачта, то этот показатель важен при выборе и расчете конструкции мачты.

Ветроустановка имеет еще несколько характеристик. Важна ее производительность – это количество электроэнергии, которое устройство вырабатывает в год. Необходимо при выборе ВЭУ знать максимальную скорость ветра, которую выдерживает турбина, и его минимальную (пусковую) скорость, при которой она начинает вращаться. Играют роль при выборе и частота вращения турбины, и количество лопастей.

Принцип работы и устройство ВЭС

На ветряной электростанции поток воздуха вращает колесо с лопастями, с которого крутящий момент передается на другие механизмы. Чем больше размеры колеса, тем больший поток воздуха оно захватывает и, следовательно, быстрее вращается.

Если говорить языком физики, линейная скорость ветра преобразовывается в угловую скорость вращения оси генератора, который, в свою очередь, преобразовывает вращательное движение в электрическую энергию, передавая ее через контроллер на аккумуляторы. На выходе из устройства электроэнергия уже пригодна к бытовому использованию.

То есть, малая электростанция ветровая состоит из турбины, лопастей, хвоста (поворотного механизма), мачты с тросами-растяжками, аккумуляторов, контроллера их заряда и инвертора, который преобразовывает напряжение 12 В в 220 В.

Кроме этих устройств промышленная ВЭС содержит еще системы слежения за направлением ветра и его скоростью, состоянием ветрогенератора и защиты от грозовых разрядов. Кроме того, с нагрузками большего масштаба мачта не справляется, и ее заменяют башней, в которой располагается все дополнительное оборудование.

Проектирование ВЭС

Главный показатель, который позволяет принять решение об использовании ветроэлектростанции, — это среднегодовая скорость ветра, которая должна быть не меньше 5 м/с. Правда, сегодня уже существуют легкоразгоняемые ВЭС, предназначенные для электроснабжения частных домовладений, которые начинают работу с минимальной скорости воздушного потока в 3,5 м/с.

Для определения этого показателя используются специальные карты ветров.

В различных климатических зонах России были проведены измерения скорости ветра, чтобы определить, насколько эффективны там ветровые электростанции. Ветряные установки и станции уже действуют в Калининградской области, на Командорских островах, в Мурманске, Республике Саха (Якутии), в Башкортостане.

Принимая решение об установке ветроэнергетической установки или частной ВЭС, стоит для начала обратиться к специалистам, чтобы провести исследования направления и силы ветра с помощью анемометров и построить карты доступности его энергии. По этим данным рассчитывается и разрабатывается проект ВЭУ или станции из нескольких установок, ее технические и геометрические параметры.

Промышленную ВЭС достаточно большой мощности без инвесторов не построить, а грамотно выполненные расчеты и составленный проект позволят определить срок окупаемости проекта и привлечь дополнительные финансы.

Частные ветряные электростанции

По существенно заниженным данным статистики, не учитывающим отдельно стоящие удаленные здания и сооружения, около 30 % частных хозяйств в сельской местности, куда прокладка электрических сетей невозможна по экономическим причинам, не имеют электроснабжения. Не везде даже стоят генераторы на жидком топливе. И это в XXI веке!

Исследования показали, что ветроэнергетические станции различной мощности можно устанавливать во многих районах севера и Крайнего Севера, на Сахалине и Камчатке, в Нижнем Поволжье, Сибири, Карелии и на Северном Кавказе.

На выбор установки влияют потребности заказчика. Если нужно обеспечить работу сельхозтехники, с такой задачей справится маломощный ветрогенератор. Если же нужно электрифицировать целое здание, наладить уличное освещение, обеспечить отопление дома, нужно выполнять проект ветряной электростанции.

Кроме среднемесячной скорости ветра и его направления нужно рассчитать среднемесячное потребление и пиковую нагрузку электроэнергии. Такие расчеты при желании несложно выполнить самостоятельно.

Существует еще один показатель, который влияет на стоимость оборудования и монтажа ВЭУ. Это высота мачты. Чем сооружение выше, тем больше скорость ветра и тем дороже оно обходится. Оптимальной, по утверждению специалистов, является высота мачты на 10 большая, чем самое высокое дерево или здание в радиусе 100 м.

Ветряная электростанция своими руками

Для работы электронасоса, телевизора, освещения или других маломощных электроприборов на дачном участке ветроэнергетическую установку можно сделать собственноручно, если есть некоторые познания в электротехнике.

Существуют справочные данные и рекомендации по выбору мощности ветрогенератора, размерам и количеству его лопастей и достаточно подробные инструкции, как сделать ветряную электростанцию своими руками, из каких материалов и узлов.

Сегодня в Европе растут капиталовложения в строительство больших ветроэлектростанций. Массовое строительство снижает себестоимость одного киловатта и приближает ее к цене электроэнергии, полученной из традиционных источников.

Конструкция ветроэлектростанций постоянно совершенствуется, улучшаются аэродинамические и электрические показатели, снижаются потери.

Ветряные электростанции для дома, по оценкам экономистов, становятся самыми эффективными в плане окупаемости проектами в области энергетики. В дальнейшем они обещают независимость от негативных тенденций на этом рынке.

businessman.ru