| Главная » Статьи » Чистая энергетика |
Ветрогенераторы
| Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и домашние (для частного использования). Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в сети, в результате получается ветряная электростанция. Её основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) — полное отсутствие как сырья, так и отходов. Единственное важное требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра. Мощность современных ветрогенераторов достигает 7,5 МВт. Мощность ветрогенератора зависит от скорости ветра и ометаемой площади: N=pSV³/2
p - плотность воздуха S - ометаемая площадь V - скорость ветра Устройство малой ветряной установки: 1. Ротор, лопасти, ветротурбина, хвост, ориентирующий ротор против ветра 2. Генератор 3. Мачта с растяжками 4. Контроллер заряда аккумуляторов 5. Аккумуляторы (обычно необслуживаемые на 24 В) 6. Инвертор (= 24 В -> ~ 220 В 50Гц) 7. Сеть Некоторые современные бытовые ИБП имеют модуль подключения источника постоянного тока специально для работы с солнечными батареями или ветрогенераторами. Таким образом, ветрогенератор может быть частью домашней системы электропитания, снижая потребление энергии от электросети.  Ветер раскручивает ротор 1. Выработанное электричество подаётся через контроллер 2 на аккумуляторы 3. Инвертор 4 преобразует напряжение на контактах аккумулятора в пригодное для использования. Устройство промышленной ветряной установки: 1. Фундамент 2. Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления 3. Башня 4. Лестница 5. Поворотный механизм 6. Гондола 7. Электрический генератор 8. Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр) 9. Тормозная система 10. Трансмиссия 11. Лопасти 12. Система изменения угла атаки лопасти 13. Колпак ротора 14. Система пожаротушения 15. Телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора 16. Система молниезащиты  Индустрия домашних ветрогенераторов активно развивается. Уже сейчас за вполне умеренные деньги можно приобрести ветряную установку и на долгие годы обеспечить энергонезависимость своему загородному дому. Обычно для обеспечения электроэнергией небольшого дома вполне достаточно установки номинальной мощностью 1 кВт при скорости ветра 8 м/с. Если местность не ветреная, ветрогенератор можно дополнить фотоэлектрическими элементами или дизель-генератором, а ветрогенераторы с вертикальными осями могут быть дополнены меньшими ветрогенераторами (например, турбина Дарье может быть дополнена ротором Савониуса. И при этом одно другому не мешает — источники будут замечательно друг друга дополнять).  Турбина Дарье  Ротор Савониуса Проблемы эксплуатации промышленных ветрогенераторов Промышленный ветрогенератор строится на подготовленной площадке за 7–10 дней. Получение разрешений регулирующих органов на строительство ветряной фермы может занимать год и более. Кроме того, для обоснования строительства ветроустановки или ветропарка необходимо проведение длительных (не менее года) исследований ветра в районе строительства. Эти мероприятия значительно увеличивают срок реализации ветроэнергетических проектов. Для строительства необходимы дорога до строительной площадки, место для размещения узлов при монтаже, тяжёлая подъёмная техника с выносом стрелы более 50 метров, так как гондолы устанавливаются на высоте около 50 метров. В ходе эксплуатации промышленных ветрогенераторов возникают различные проблемы: Неправильное устройство фундамента. Если фундамент башни неправильно рассчитан, или неправильно устроен дренаж фундамента, башня от сильного порыва ветра может упасть. Обледенение лопастей и других частей генератора. Обледенение способно увеличить массу лопастей и снизить эффективность работы ветрогенератора. Для эксплуатации в арктических областях части ветрогенератора должны быть изготовлены из специальных морозостойких материалов. Жидкости, используемые в генераторе, не должны замерзать. Может замёрзнуть оборудование, замеряющее скорость ветра. В этом случае эффективность ветрогенератора может серьёзно снизиться. Из-за обледенения приборы могут показывать низкую скорость ветра, и ротор останется неподвижным. Удары молний могут привести к пожару. На современных ветрогенераторах устанавливаются молниеотводящие системы. При резких колебаниях скорости ветра срабатывает электрическая защита аппаратов входящих в состав системы, что снижает эффективность системы в целом. Так же для больших ветростанций большая вероятность срабатывания защиты на отходящих ЛЭП. Из-за того что в большинстве промышленных ветрогенерирующих установках стоят асинхронные генераторы, стабильная работа их зависит от постоянства напряжения в ЛЭП. Пожар может возникнуть из-за трения вращающихся частей внутри гондолы, утечки масла из гидравлических систем, обрыва кабелей и т. д. Пожары ветрогенераторов редки, но их трудно тушить из-за отдалённости ветряных электростанций и большой высоты, на которой происходит пожар. На современных ветрогенераторах устанавливаются системы пожаротушения. При выходе из строя системы автоостановки и контроля скорости вращения лопасть набирает слишком большую скорость и, как следствие, лопается. Малые ветрогенераторы К малой ветроэнергетике относятся установки мощностью менее 100 кВт. Установки мощностью менее 1 кВт относятся к микро-ветряной энергетике. Они применяются на яхтах, с/х фермах для водоснабжения и т. д.
Малые ветрогенераторы могут работать автономно, то есть без подключения к общей электрической сети. Часто такие установки предусматривают возможность дополнения различными нестабильными источниками постоянного тока, такими как солнечная батарея. В настоящее время, несмотря на рост цен на энергоносители, себестоимость электроэнергии не составляет сколько-нибудь значительную величину у основной массы производств на фоне других затрат. Ключевым для потребителя остаётся надёжность и стабильность электроснабжения. Основными факторами приводящими к удорожанию энергии получаемой от ветрогенераторов являются: Необходимость получения электроэнергии промышленного качества ~ 220В 50 Гц (применяется инвертор, ранее для этой цели применялся умформер); Необходимость автономной работы в течение некоторого времени (применяются аккумуляторы); Необходимость длительной бесперебойной работы потребителей (применяется дизель-генератор). В настоящее время наиболее экономически целесообразно получение с помощью ветрогенераторов не электрической энергии промышленного качества, а постоянного или переменного тока (переменной частоты) с последующим преобразованием его с помощью ТЭНов в тепло, для обогрева жилья и получения горячей воды. Эта схема имеет несколько преимуществ: Отопление является основным энергопотребителем любого дома в Украине. Схема ветрогенератора и управляющей автоматики кардинально упрощается. Схема автоматики может быть в самом простом случае построена на нескольких тепловых реле. В качестве аккумулятора энергии можно использовать обычный бойлер с водой для отопления и горячего водоснабжения. Потребление тепла не так требовательно к качеству и бесперебойности, температуру воздуха в помещении можно поддерживать в широком диапазоне: 19–25 °С; в бойлерах горячего водоснабжения: 40–97 °С, без ущерба для потребителей. По данным Американской Ассоциации Ветряной Энергетики (AWEA) в США в 2006 г. было продано 6807 малых ветряных турбин. Их суммарная мощность 17 543 кВт. Их суммарная стоимость $56 082 850 (примерно $3200 за кВт мощности). В остальном мире в 2006 г. были проданы 9502 малых турбины (без учёта США), их суммарная мощность 19 483 кВт. Наиболее перспективными регионами для развития малой ветроэнергетики считаются регионы со стоимостью электроэнергии более $0,1 за кВт·ч. Себестоимость электроэнергии, производимой малыми ветрогенераторами в 2006 г. в США составляла $0,10–$0,11 за кВт·ч. AWEA ожидает, что в ближайшие 5 лет себестоимость снизится до $0,07 за кВт·ч. AWEA прогнозирует, что к 2020 году суммарная мощность малой ветряной энергетики США вырастет до 50 тыс. МВт, что составит около 3 % от суммарных мощностей страны. Ветряные турбины будут установлены в 15 млн домах и на 1 млн малых предприятий. В отрасли малой ветроэнергетики будут заняты 10 тыс. человек. Они ежегодно будут производить продукции и услуг на сумму более чем $1 млрд. В Украине тенденция установки ветрогенераторов для оснащения домов электричеством только зарождается. На рынке присутствуют буквально несколько производителей маломощных бытовых ветрогенераторов именно для домашнего использования (ООО Energy Wind). Цены на ветрогенераторы мощностью 1 кВт с полной комплектацией начинаются от 9 500 грн на 2012 год. Сертификация на установку данного оборудования не требуется. Источник: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ветрогенератор | |
| Просмотров: 3347 | Теги: | Рейтинг: 5.0/1 |
| Всего комментариев: 0 | |