Вэс это в строительстве

Ветрогенератор – устройство для преобразования кинетической энергии ветра в механическую, а затем в электрическую. По количеству вырабатываемой электроэнергии такие устройства делятся на большие, мощностью более 100 кВт, и малые, мощностью менее 100 кВт.

Большие, мощностью до нескольких мегаватт, используются в качестве единичных элементов ветровых электростанций, которые передают энергию в магистральные электросети для большого числа потребителей. Размещаются ветровые электростанции на берегах морей, крупных водоёмов и в пустынных местностях. Обязательным атрибутом при их развёртывании является инфраструктура для передачи энергии в линии электропередач.

Отдельные малые ветрогенераторы, о которых пойдёт речь в этой статье, нашли применение для электроснабжения частных домов и автономных объектов различного назначения – телекоммуникационных вышек, уличного освещения, элементов систем управления дорожным движением. Устанавливаются они рядом с объектом и нередко дополняются солнечной батареей или дизель-генератором.

Галилео 💨 Самая большая ветровая электростанция в мире

Особенности ветровых электростанций

Устройство ветряных электростанций предполагает использование нескольких ветрогенераторов, объединенных в общую сеть. Это один из лучших источников альтернативной энергии. Такие системы отличаются невысоким КПД (порядка 30%), однако тем не менее, их достаточно для большинства бытовых потребностей.

Ветряки устанавливаются на большой высоте, чтобы обеспечить эффективный поток воздуха. Если вокруг находится много высоких зданий и деревьев, это отрицательно повлияет на эффективность.

Ветровые электростанции не должны устанавливаться вблизи жилых домов. В противном случае это создаст постоянный дискомфорт из-за шума. Их оптимально монтировать в пустынной местности, где не плотная застройка и нет лесов.

Плюсы и минусы технологии

Ветрогенератор при работе шумит, поэтому расстояние до жилого дома должно быть не менее 30 м. Кроме того необходимо, чтобы деревья и здания не препятствовали попаданию потоку ветра на лопасти ветряка.

К плюсам установки устройства относятся следующее:

• После установки оборудования не надо покупать топливо. Расходы будут только для поддержания рабочего состояния и предупредительного ремонта.
• Будет обеспечен достаточной ветровой нагрузкой в большинстве климатических районах, особенно в отдаленных северных областях с постоянно дующими ветрами.
• Ветряк работает в автоматическом режиме и не нуждается в постоянном досмотре. А помещение с регулирующей аппаратурой и аккумуляторами размещается в удобном для обслуживания месте.

Минусы ветряных генераторов:

• При неправильной установке мачты устройство генерирует инфразвук, вредный для здоровья.
• Обязательно установка заземления для зашиты от молнии во время грозы.
• Обледенения лопастей в сырую морозную погоду, и повреждения при сильных порывах ветра.
• При выходе из строя генератора для его ремонта надо наклонять мачту, или лезть наверх.

Фундамент мачты должен обеспечивать ее устойчивость при сильных порывах ветра. Защитный тормоз генератора не дает развивать большую скорость вращения лопастей при порывах ветра.

Этапы строительства ветропарка «Азовская ВЭС». 2020 год

Виды ветряных электростанций

Ветряные электростанции для дома делятся на несколько видов. Наиболее распространенными являются модели, оснащенные горизонтальной осью вращения ротора. Это обеспечивает достаточный КПД и предотвращает возникновение ураганов. Такие ветряки, к тому же, отличаются доступность стоимостью.

Существуют модели, в которых роторная ось расположена вертикально. Их преимущество заключается в возможности работы даже при незначительном ветре любого направления. Они просты в установке, не сильно шумят.

Но, эффективность их несколько ниже из-за необходимости монтажа на незначительной высоте. Хотя именно ветряки с вертикальной осью лучше всего использовать в бытовых целях.

Также установки разнятся конструкцией ветряного колеса. Существуют модели пропеллерного типа, в которых лопасти установлены под прямым углом к валу.

Другой вариант – карусельные ветряки, предполагающие вертикальное расположение вала.

Наиболее распространенными являются пропеллерные модели за счет повышенной эффективности. На фото ветряных электростанций можно наглядно ознакомиться с различными моделями, особенностями и способами их установки.

Экономическое обоснование строительства ВЭС

С точки зрения экономики, строительство ВЭС имеет смысл только при отсутствии других способов энергообеспечения. Оборудование стоит очень дорого, обслуживание и ремонт требуют постоянных расходов, а срок службы ограничен 20 годами, и это в условиях Европы. Для России этот срок можно снизить не менее, чем на треть. Поэтому использование ВЭС экономически малоэффективно.

С другой стороны, при полном отсутствии альтернативных вариантов или при наличии оптимальных условий, обеспечивающих качественную и равномерную работу ветряков, использование ВЭС становится вполне приемлемым способом энергообеспечения.

Важно! Речь идет именно о крупных станциях, снабжающих целые регионы. Ситуация с бытовыми или частными станциями выглядит более привлекательно.

Важные нюансы

Устанавливая ветряную электростанцию мощностью до 10 кВт, следует учитывать переменчивость ветра, сезонные особенности и местоположение.

Генератор из асинхронного двигателя: схема, таблица, инструкция, как сделать своими руками + фото от мастера!

Солнечная батарея своими руками — пошаговая инструкция как изготовить и провести монтаж солнечной батареи в домашних условиях (фото и видео-инструкция)

Как подобрать солнечную электростанцию: готовые решения, принцип работы, как выбрать и установить своими руками (фото + видео-инструкция)

Нужно измерить скорость ветра на разных высотах, определить оптимальное расположение. В идеале нужно проводить анализ на протяжении целого года, чтобы видеть полную картину.

Стоит воспользоваться метеорологическими сервисами, предоставляющими данные о ветрах в разных регионах.

Для расположения установки нужно достаточно свободного пространства. С повышением мощности растут и требования к свободной площади.

Подключение ветровой электростанции

Установка ветряной электростанции должна производиться на открытой местности, где свободно проходит ветер. После монтажа самой системы, следует произвести правильное подключение. Оно может быть сетевым или не сетевым.

Не сетевая методика предоставляет возможность полной или частичной эксплуатации автономной электроэнергии. При этом на объекте не нужна централизованная электросеть.

Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки, мифы, правда и отзывы владельцев (130 фото + видео)

Биогазовая установка своими руками — пошаговое описание производства, 130 фото и видео описание биогазовой установки

Как сделать ветрогенератор на 220В своими руками: пошаговое описание изготовления самодельных ветряков (схемы, проекты, фото и видео)

К ветряку подключается контроллер, от которого идут переключатели, далее накопительные аккумуляторы, и последним звеном являются непосредственно электроприборы.

Сетевая схема подключения востребована, если вырабатывается высокая мощность, или приборы потребляют мало электроэнергии.

В данном случае система подключается к централизованной электросети. При избытке выработки электричества появляется возможность его продажи согласно «зеленому тарифу».

В данном случае схема будет такой: после ветряка подключается контроллер, затем накопительные аккумуляторы, после которых предохранители с переключателями, затем инверторный прибор, автоматический ввод резерва, далее прибор учета, после которого электрическая сеть и уже непосредственно электроприборы.

Как он работает?

Под действием потока ветра лопасти начинают вращаться, при этом вращается и ротор генератора, закрепленный на одной оси с валом лопастей. На роторе установлены магниты, которые при вращении создают ток в обмотках статора. Появившийся в генераторе переменный ток перерабатывается в постоянный и по проводам поступает в аккумулятор, где накапливается для потребления.

Для потребления необходим переменный ток, поэтому заряд с аккумулятора преобразуется в инверторе в переменный со стандартными параметрами, напряжение 220 вольт, частота 50 Гц. После этого ток поступает в помещения для бытового использования.

Расчет мощности

Мощность ветряных электростанций сильно отличается в зависимости от модели. На показатель также влияет местоположение. Поэтому предварительно нужно рассчитать необходимую мощность, чтобы подобрать оптимальную модель.

Как выбрать хороший генератор для дома — лучшие модели и варианты выбора генератора для частного дома (115 фото)

Как выбрать конденсатор для электродвигателя: запуск трехфазного двигателя и правильный подбор конденсатора (схемы, 90 фото и видео)

Ремонт электродвигателей своими руками: восстановление якоря, обмотки и советы как устранить КЗ быстро и просто (125 фото и видео)

Сначала следует определить общее энергопотребление в среднем за месяц (учитывая все использующиеся электрические приборы и их мощностные показатели).

Для дома обычно достаточно ветровой электростанции мощностью 2-10 кВт. Рассчитывая мощность также следует учесть такие факторы:

• размеры лопастей;
• скорость ветра;
• потери (нужно брать во внимание коэффициент применения ветровой энергии, равный 0,6, мощность пропеллера 40-50%, потери на генерирующем узле около 20% и на проводах порядка 20%).

Есть простая формула расчета мощности:

P=0,6 х π х R2 х V3, где:

• P – мощность;
• R – радиус ветряка;
• V – среднегодовая скорость ветра.

К примеру, радиус составляет 3 м, а скорость ветра 6 м/с. Следовательно, имеем 0,6 х 3,14 х 9 х 216 = 3662,5. Соответственно мощность электростанции составляет 3,6 кВт.

Если этого достаточно для ваших потребностей, можно устанавливать такую станцию. В противном случае следует выбрать более мощный вариант.

Фото ветровых электростанций для дома

Вам понравилась статья? Поделитесь

Источник dzgo.ru

Ветроэнергетика

В октябре 2021 года мир охватил очередной топливно-энергетический кризис. Рекордный рост цен на углеводороды – природный газ и уголь – поставил на колени экономику целого ряда стран Европы, Азии, а также Америку. А это значит, что вопросы развития альтернативных видов энергетики, использующей возобновляемые источники, всё больше и больше выходят на первый план.

Ветроэнергетика

Одним из перспективнейших направлений здесь выступает ветроэнергетика – отрасль, занятая преобразованием энергии движения ветра (воздушных масс) в любой вид энергии, пригодный для использования в мировом экономическом хозяйстве. Это может быть:

• электричество, вырабатываемое ветрогенераторами (в рамках ветроэнергетических установок – ВЭУ);
• тепло, производимое джоулевыми мешалками или водяными тормозами, представляющими собой изолированные от утечек тепла сосуды, внутри которых располагается крыльчатка и теплоноситель, передающий тепловую энергию потребителям;
• механическая энергия вращения ветряной мельницы или поступательное перемещение судна с помощью паруса.

История использования ветровой энергии насчитывает не одно тысячелетие, в течение которых с её помощью транспортировались на значительные расстояния по водным маршрутам грузы и пассажиры, а также перемалывалось на муку зерно. Причиной этого стали достаточная простота и надёжность конструкций, улавливающих воздушные потоки, а также возможность беспрерывного возобновления самой ветровой энергии, генерирующейся под непрерывным воздействием солнца.

Однако с началом повсеместного освоения электричества на смену чисто механическим конструкциям и агрегатам всё больше приходят ветряные электростанции (ВЭС). Первые образцы начали свою работу в конце XIX-го – начале XX-го веков. Дальнейшей развитие традиционной электроэнергетики на время (начиная с 40-ых по 70-ые годы прошлого столетия) приостановило бурный рост ветроэнергетики вследствие повсеместного распространения систем транспортировки и распределения электрической энергии. Но после целого ряда известных событий – нефтяного кризиса 1973 года, аварий на Чернобыле и Фукусиме, антироссийских санкции – интерес к отрасли резко возрос.

Факты, свидетельствующие о большой роли ветроэнергетических установок в мировом энергетическом балансе:

• 2014 год. 85 государств осуществляют деятельность в области ветровой энергетики на коммерческой основе.
• 2015 год. В сфере ветроэнергетики задействовано свыше 1 млн персонала: из них – 0,5 млн в КНР и 0,138 млн – в Германии.
• 2019 год. Все установленные в мире ветрогенераторы суммарной мощностью в 651 ГВт производят 1430 ТВт•ч электрической энергии. В Дании на долю ВЭС приходится 48% вырабатываемого электричества, в Ирландии – 33%, в Португалии – 27%, в Германии – 26%, в Великобритании – 22%, в Испании – 21%, в странах ЕЭС – 15%.
• 2020 год. Установлено новых мощностей на 53% больше, чем в предыдущем году, из них 75% пришлось на США и Китай – лидеров мировой ветроэнергетики.

Виды ветроэнергетических станций и типы ветрогенераторов

Современная ветряная электростанция представляет собой связанный воедино комплекс ветрогенераторов, количество которых может превышать 100 единиц оборудования. По способу установки на местности ВЭС подразделяются на 6 видов:

• Наземные установки – самые распространённые, но не самые эффективные, так как монтируется на небольших возвышенностях и холмах.
• Прибрежные станции – устанавливаются на побережье с целью наиболее плодотворного использования дневного и ночного бриза, дующего с морской или океанической поверхности и в обратном направлении.
• Шельфовые ветровые станции, которые располагаются в нескольких десятках километров от берега. Это позволяет им не занимать сухопутную территорию, избегать вредного воздействия на населённые и промышленные объекты, а также в значительной степени повышать коэффициент использования установленной мощности за счёт регулярного воздействия ветров на поверхности значительных водных пространств.
• Плавающие ВЭС – отличаются повышенной мобильностью, обеспечивающей как возможность поиска наиболее мощных в энергетическом отношении воздушных потоков, так и необходимость электроснабжения мест, не имеющих иных источников электроэнергии.
• Парящие станции, начало которым было положено инженером из СССР Егоровым, размещаются высоко над земной поверхностью с целью улавливания стойких и сильных ветровых потоков воздуха.
• Горные ВЭС – заслужили своё название благодаря установке в высокогорной местности, что обеспечивает им ряд преимуществ по сравнению со станциями других видов расположения.

Действующая сегодня классификация ветрогенераторов подразделяет их на ряд типов:

• Установки вертикальные (карусельного типа), в свою очередь представленные генераторами с ротором Дарье и с ротором Савоуниса; с геликоидным, многолопастным и ортогональным ротором.
• Крыльчатые горизонтальные генераторы, созданные по типу парусника и летающие ветрогенераторы-крылья.

Экономические аспекты использования ВЭС

В связи с актуальностью использования движения воздушных масс в энергетических целях, многие страны мира (сейчас таковых насчитывается 19, но количество их постоянно возрастает), проведя необходимые исследования, располагают специальными картами ветров. Это значительно облегчает проектирование ветряных электрических станций.

Одного этого, безусловно, недостаточно. Прежде чем принять решение о строительстве ВЭС, необходимо провести обширные инженерные изыскания. Также нужно выполнить расчёты потребного уровня затрат, включающие в себя:

• приобретение необходимого оборудования, в состав которого входят мачта, генератор, лопасти, анемометр, аккумуляторные батареи, устройство автоматического ввода резерва, трансформатор;
• транспортировку установки на место;
• монтаж;
• пуско-наладочные работы;
• расходы на эксплуатацию.

Затем вычисляются предполагаемая мощность и производительность станции. На основании полученных данных оценивается ожидаемая прибыль и принимается окончательное решение о строительстве сооружения.

Опыт российской альтернативной энергетики показывает нецелесообразность применения ветроэнергетических установок, предназначенных для генерации электрической энергии, используемой в бытовых нуждах. Причиной этого являются существенные затраты на приобретение инвертора (преобразователя электрического тока от ветрогенератора в электрический ток стандартных сетевых параметров), аккумуляторных батарей и дизель-генератора, в 2-3 раза увеличивающие первоначальные расходы. Кроме того, у потребителей почти всегда имеется возможность получения значительно более дешёвой энергии.

Гораздо более выгодной представляется схема прямого преобразования выработанной ветроэнергетической установки мощности в тепло с помощью джоулевых мешалок, ТЭНов (трубчатых электронагревателей) или тепловых насосов, что позволяет отапливать помещения и производить столь необходимую в хозяйственных нуждах тёплую воду. Это позволяет в значительной степени упросить и удешевить конечную конструкцию и производить непритязательную в отношении бесперебойности и качества тепловую энергию, столь необходимую в холодное время года на территории нашей страны.

Российские ветряные электростанции

К июню 2021 года суммарная мощность действующих ВЭС Единой энергетической системы (ЕЭС) РФ составляла 1378 МВт, что позволило произвести на них в 2020 году 1384 млн КВт•ч электроэнергии. Сегодня в списке ветряных электрических станции России находятся:

• 27 действующих ВЭС включённых в ЕЭС общей установленной мощностью, составляющей 1482,925 МВт;
• 7 действующих изолированных ВЭС суммарной мощностью в 9,125 МВт;
• 17 проектируемых и строящихся ВЭС общей мощностью в 2656,97 МВт.

Самые-самые

По оценкам специалистов, ветровая энергия нашей планеты по своему потенциалу в 100 раз превосходит гидроэнергию, которую можно получить от всех рек Земли. Вот почему Дания половину собственных потребностей в электрической энергии удовлетворяет за счёт ветряных электростанций. Также в этом отношении наибольшую активность проявляют США, Китай и ряд стран Европейского Союза – Германия, Франция, Испания. Большие планы в отношении строительства ВЭС имеют Индия и Венесуэла.

До недавнего времени самым мощным ветрогенератором в мире считался Enercon E-216 производительностью в 7,58 МВт. Однако совсем недавно китайские специалисты заявили о создании гиганта в 16 МВт мощности, готового производить до 80 000 МВт•ч электрической энергии ежегодно. Неудивительно, что Китай также занимает первую строчку в списке самых крупных мировых электростанций (данные 2014 года):

• Комплекс «Ганьсу» – 7965 МВт. Китай. Год ввода в эксплуатацию – 2009.
• Электростанция «Муппандал» – 1500 МВт. Индия. 2011 год.
• ВЭС «Джайсалмер» – 1064 МВт. Индия. 2001 год.
• ВЭС «Альта» – 1020 МВт. США. 2010 год.
• ВЭС «Шефердс Флэт» – 845 МВт. США. 2012 год.

Проблемы и перспективы

При нынешнем уровне технического развития создание 1 КВт установленной мощности ВЭУ обходится в 1000 долларов США. Кроме того, не следует забывать о нестабильности работы ветряных установок и необходимости согласования параметров вырабатываемой электроэнергии с сетевыми параметрами. Это требует содержания значительного количества электротехнического оборудования.

Всё это приводит к тому, что стоимость ветряной электрической энергии значительно превышает стоимость энергии, произведённой традиционными способами. Также проблема усугубляется рядом негативных воздействий на человека и окружающую природу: производимым шумом, мерцанием лопастей, электромагнитными помехами, вращательным движением механизмов, приводящим к гибели птиц и летающих животных. Эти весьма серьёзные проблемы оказывают сдерживающее влияние на развитие всей системы ветроэнергетики.

Однако существуют и преимущества, вызвавшие в 2020 году установку 93 ГВт новых ветроэнергетических мощностей. К числу несомненных достоинств ветряных станций относятся:

• отсутствие необходимости специальной подготовки территории для выполнения монтажных работ;
• простота, лёгкость и дешевизна обслуживания;
• возможность недалёкого размещения от потребителей;
• незначительность воздействия на окружающую среду – отсутствие выбросов и загрязнений;
• повсеместность и бесплатность источника энергии;
• удобство использования межстанционных территорий в хозяйственных целях.

При нивелировании возникающих проблем, а также в случае отсутствия иных генерирующих возможностей ветроэнергетика способна решить насущные проблемы потребителей, обеспечив последних собственными источниками электрической энергии, делая при этом их энергонезависимыми.

Источник manufacturers.ru

Электростанции ветряные: планирование и типы ветряных электростанций

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.

Источник businessman.ru

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.

Источник dic.academic.ru