82747

Типы ветроэнергетических установок

Реферат

Энергетика

Посадки деревьев вблизи ветряных мельниц запрещались для обеспечения свободного ветра. Основные термины и понятия ветер: движение воздуха относительно земной поверхности вызванное неравномерным распределением атмосферного давления и характеризующееся скоростью и направлением средняя скорость ветра...

Русский

2015-03-02

175.5 KB

13 чел.

Содержание.

  1.  Введение.
  2.  Основные термины и понятия.
  3.  Типы ветроэнергетических установок.
  4.  Заключение.
  5.  Список литературы.

2.

Введение

   Ветер дует везде - на суше и на море. Человек не сразу понял, что перемещение воздушных масс связано с неравномерным изменением температуры и вращением земли, но это не помешало нашим предкам использовать ветер для мореплавания.

   Первый ветродвигатель был, вероятно, простым устройством с вертикальной осью вращения, таким, например, как устройство, применявшееся в Персии за 200 лет до нашей эры для размола зерна. Использование такой мельницы с вертикальной осью вращения получило впоследствии повсеместное распространение в странах Ближнего Востока. Позже была разработана мельница с горизонтальной осью вращения, состоящая из десяти деревянных стоек, оснащенных поперечными парусами. Подобный примитивный тип ветряной мельницы находит применение до настоящего времени во многих странах бассейна Средиземного моря.

   В XI в. ветряные мельницы были построены на Ближнем Востоке и попали в Европу в ХШ в. при возвращении крестоносцев. В средние века в Европе многие поместные права, включая и право отказа в разрешении на строительство ветряных мельниц, вынуждали арендаторов иметь площади для посева зерна около мельниц феодальных поместий. Посадки деревьев вблизи ветряных мельниц запрещались для обеспечения «свободного ветра».

В XIV в. голландцы стали ведущими в усовершенствовании конструкций ветряных мельниц были построены там и широко использовали их с этого времени для осушения болот и озер в дельте р. Рейн. Между 1608 и 1612 гг. польдер Беемстер находившийся на три метра ниже уровня моря, был осушен с помощью 26 ветродвигателей мощностью 37 кВт каждый.

   Позже известный инженер-гидравлик Лигвотер, применив 14 ветродвигателей производительностью 1000 м3/мин, перекачивавших воду в аккумулирующий бассейн, осушил за четыре года польдер Шермер. Затем 37 ветродвигателей перекачивали воду из бассейна в кольцевой канал, откуда она попадала в Северное море.

   В XIX веке число ветряных мельниц на территории России превышало 200 тысяч, их суммарная мощность составляла примерно 1,3 млн. кВт, а в 1930 г. в СССР их насчитывалось более 800 тыс. штук. Ветроэнергетика, использующая ветроколеса и ветрокарусели, возрождается сейчас, прежде всего, в наземных установках.

    

Примечание: Польдеры — низменные места, которые предполагается осушить.

3.

Основные термины и понятия

ветер: движение воздуха относительно земной поверхности, вызванное неравномерным распределением атмосферного давления и характеризующееся скоростью и направлением

средняя скорость ветра: значение горизонтальной составляющей скорости ветра за выбранный промежуток времени, определяемый отношением суммы измеренных значений мгновенной скорости ветра к числу измерений.

   примечание — средняя скорость ветра может определяться за минуту, час, сутки, месяц, год и др.

среднегодовая скорость ветра: средняя скорость ветра за год в конкретной местности, определяемая для заданной высоты над уровнем земной поверхности.

вертикальный профиль ветра: зависимость скорости ветра по высоте в приземном слое, определяемая для конкретной местности на основе измерений скорости ветра на различной высоте относительно земной поверхности.

повторяемость скоростей ветра: продолжительность действия различных градаций скоростей ветра в часах или процентах за год или другой период времени в конкретной местности, на определенной высоте относительно земной поверхности.

распределение скоростей ветра: функция статистической закономерности частот вариаций скоростей ветра за определенный период времени, аппроксимирующая статистические данные наблюдений.

распределение скоростей ветра по Вейбуллу: наиболее часто используемая в ветроэнергетике аналитическая двухпараметрическая зависимость, выражающая вероятную продолжительность действия скоростей ветра различных значений, параметры которой варьируют в зависимости от характера местности.

роза скоростей ветра: векторная диаграмма, характеризующая режим ветра в данном пункте, с длинами лучей, расходящихся от центра в разных направлениях относительно стран света, пропорциональными повторяемости скоростей ветра для этих направлений.

удельная мощность ветра: Мощность ветра, отнесенная к площади 1 м2, пропорциональная сумме кубов мгновенных скоростей ветра и определенная для заданной высоты над уровнем земной поверхности.

роза энергии ветра: Векторная диаграмма, характеризующая распределение удельной мощности ветра по направлениям за определенный период времени, с длинами лучей,

расходящихся от центра в разных направлениях относительно стран света, пропорциональными удельной мощности ветра для этих направлений.                            4.

ветроэнергетика: отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию.

ветровой кадастр: систематизированный свод сведений, характеризующий ветровые условия местности, составляемый периодически или путем непрерывных наблюдений и дающий возможность количественной оценки энергии ветра и расчета ожидаемой выработки ветроэнергетическими установками.

ветровой потенциал: полная энергия ветрового потока какой-либо местности на определенной высоте над поверхностью земли.

валовой потенциал: энергетический эквивалент ветрового потока какой-либо местности на определенной высоте над поверхностью земли.

технический потенциал: часть валового потенциала, которая может быть полезно использована с помощью современного ветроэнергетического оборудования с учетом требований социально-экологического характера.

экономический потенциал: часть технического потенциала, использование которого экономически эффективно в современных условиях с учетом требований социально-экономического характера.

ветроэнергетическая установка (ВЭУ): комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии (механическую, тепловую, электрическую и др.).

ветромеханическая установка: ВЭУ, предназначенная для преобразования ветровой энергии в механическую для привода различных машин (насос, компрессор и т. д.).

ветротепловая установка: ВЭУ, предназначенная для непосредственного преобразования ветровой энергии в тепловую.

ветроэлектрическая установка: ВЭУ, предназначенная для преобразования ветровой энергии в электрическую с помощью системы генерирования электроэнергии.

гибридные ВЭУ: системы, состоящие из ВЭУ и какого-либо другого источника энергии (дизельного, бензинового, газотурбинного двигателей, фотоэлектрических, солнечных коллекторов, установок емкостного, водородного аккумулирования сжатого воздуха и т. п.), используемых в качестве резервного или дополнительного источника электроснабжения потребителей.

ветроэлектрическая станция (ВЭС): электростанция, состоящая из двух и более ветроэлектрических установок, предназначенная для преобразования энергии ветра в электрическую энергию и передачу ее потребителю.

5.

ветроагрегат (ВА): система, состоящая из ветродвигателя, системы передачи мощности и приводимой ими в движение машины (электромашинного генератора, насоса, компрессора и т. п.).

сетевой ветроэлектрический агрегат: ВА с электромашинным генератором, предназначенный для работы параллельно с электрическими сетями, мощность которых является бесконечно большой или большей, но соизмеримой по сравнению с мощностью ВА.

автономный ветроэлектрический агрегат: ВА с электромашинным генератором, предназначенный для электроснабжения потребителей, не имеющих связи с электрической сетью.

ветродвигатель (ВД): устройство для преобразования ветровой энергии в механическую энергию вращения ветроколеса.

система передачи мощности (СПМ): комплекс устройств для передачи мощности от вала ветроколеса к валу соответствующей машины ветроагрегата с повышением или без повышения частоты вращения вала этой машины.

система генерирования электроэнергии (СГЭЭ): электромашинный генератор и комплекс устройств (преобразователь, аккумулятор и т. д.) для подключения к потребителю со стандартными параметрами электроэнергии.

энергетическая характеристика ВА: размерная зависимость выходной мощности ВА от скорости ветра незаторможенного потока.

рабочие характеристики ВА: размерные характеристики зависимости момента вращения и мощности от частоты вращения для ряда постоянных скоростей ветра.

производительность ВА: рависимость объема продукции, производимого ВА за единицу времени, от средней скорости ветра.

установленная мощность ВА: паспортная мощность машины на выходном валу ВА.

номинальная мощность ВА: максимальное значение выходной мощности, на которую рассчитан ВА в длительном режиме работы.

общий коэффициент полезного действия ВА: отношение производимой ВА полезной энергии к полной энергии ветра, проходящей через ометаемую площадь ветроколеса.

скорость страгивания с места: минимальная скорость ветра, при которой ветроколесо начинает вращение без нагрузки.

минимальная рабочая скорость ветра: минимальная скорость ветра, при которой обеспечивается вращение ВА с номинальной частотой вращения с нулевой производительностью (холостой ход).

6.

расчетная скорость ветра: минимальная скорость ветра, при которой ВА развивает номинальную мощность; скорость, соответствующая началу регулирования.                          

максимальная рабочая скорость ветра: скорость ветра, при которой расчетная прочность ВА позволяет производить электроэнергию без повреждений.

буревая расчетная скорость ветра: максимальная скорость ветра, которую может выдержать остановленный ВА без разрушений.

7.

Ю.Типы ветроэнергетических установок



Устройство ветрогенератора

Ветрогенератор состоит из:

  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.  Обтекатель
  •  Система пожаротушения
  •  Телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора
  •  Система молниезащиты
  •  Привод питча

   Принцип действия всех ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию, водяному насосу или электрогенератору. Чем больше диаметр ветроколеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает агрегат.

   Принципиальная простота дает здесь исключительный простор для конструкторского творчества, но только неопытному взгляду ветроагрегат представляется простой конструкцией.                                                                                                                                    8.

   Традиционная компоновка ветряков - с горизонтальной осью вращения - неплохое решение для агрегатов малых размеров и мощностей. Когда же размахи лопастей выросли, такая компоновка оказалась неэффективной, так как на разной высоте ветер дует в разные стороны. В этом случае не только не удается оптимально ориентировать агрегат по ветру, но и возникает опасность разрушения лопастей.

   Кроме того, концы лопастей крупной установки, двигаясь с большой скоростью создают шум. Однако главное препятствие на пути использовании энергии ветра все же экономическая - мощность агрегата остается небольшой и доля затрат на его эксплуатацию оказывается значительной. В итоге себестоимость энергии не позволяет ветрякам с горизонтальной осью оказывать реальную конкуренцию традиционным источникам энергии.

   По прогнозам фирмы Боинг (США) - длина лопастей крыльчатых ветродвигателей не превысит 60 метров, что позволит создать ветроагрегаты традиционной компоновки мощностью 7 МВт. Сегодня самые крупные из них - вдвое "слабее". В большой ветроэнергетике только при массовом строительстве можно рассчитывать на то, что цена киловатт-часа снизится до десяти центов.

   Маломощные агрегаты могут вырабатывать энергию примерно втрое более дорогую. Для сравнения отметим, что серийно выпускавшийся в 1991 году НПО "Ветроэн" крыльчатый ветродвигатель, имел размах лопастей 6 метров и мощность 4 кВт.

   Его киловатт-час обходился в 8...10 копеек.

Принцип работы ветроэлектрической установки

   Современные ВЭУ - это машины, которые преобразуют энергию ветра в механическую энергию вращающегося ветроколеса, а затем в электрическую энергию. В настоящее время применяются две основные конструкции ветроагрегатов:

горизонтально-осевые и вертикально-осевые ветродвигатели.

   Оба типа ВЭУ имеют примерно равный КПД, однако наибольшее распространение получили ветроагрегаты первого типа. Мощность ВЭУ может быть от сотен ватт до нескольких мегаватт. Ранее в ветроустановках применялись ветроколеса так называемого «активного» типа (карусельного типа, Савониуса и др.), использующие силу давления ветра (в отличие от выше указанных ветроколес, использующих подъемную силу). Однако такие установки имеют очень низкий КПД (менее 20%), поэтому в настоящее время для производства энергии не применяются.

9.

Устройство ветроэлектрической установки

   Основные компоненты установок обоих типов:

- ветроколесо (ротор), преобразующее энергию набегающего ветрового потока в механическую энергию вращения оси турбины. Диаметр ветроколеса колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров. Частота вращения составляет от 15 до 100 об/мин. Обычно для соединенных с сетью ВЭУ частота вращения ветроколеса постоянна. Для автономных систем с выпрямителем и инвертором - обычно переменная;

- мультипликатор - промежуточное звено между ветроколесом  электрогенератором, который повышает частоту вращения вал ветроколеса и обеспечивает согласование с оборотами генератора. Исключение составляют ВЭУ малой мощности со специальными генераторами на постоянных магнитах; в таких ветроустановках мультипликаторы обычно не применяются;

- башня (ее иногда укрепляют стальными растяжками), на которой установлено ветроколесо. У ВЭУ большой мощности высота башни достигает 75 м. Обычно это цилиндрические мачты, хотя применяются и решетчатые башни,

- основание (фундамент) предназначено для предотвращения падения установки при сильном ветре. Кроме того, для защиты от поломок при сильных порывах ветра и ураганах почти все ВЭУ большой мощности автоматически останавливаются, если скорость ветра превышает предельную величину.

   Для целей обслуживания они должны оснащаться тормозным устройством. Горизонтально-осевые ВЭУ имеют в своем составе устройство, обеспечивающее автоматическую ориентацию ветроколеса по направлению ветра.

Диапазон размеров ветроэлектрических установок

   Размер ВЭУ зависит от предполагаемого использования. Основной характеристикой, определяющей размер этих систем, является мощность ветроагрегата. Например, для работы на сеть возможно применение ВЭУ мощностью 50 кВт и выше. ВЭУ меньшей мощности обычно используются как автономные. Например, ВЭУ для электроснабжения жилого дома может быть мощностью от нескольких сотен Вт до 10 кВт в зависимости от нагрузки и

энергопотребления. В состав подобных ВЭУ обычно входят АБ, а во многих случаях и дизель-генератор в качестве резервного источника энергии во время длительных периодов

10.

безветрия. Небольшие предприятия и удаленные поселки могут использовать ВЭУ

существенно большей мощности. Маломощные турбины (менее 1 кВт) могут быть

использованы для заряда аккумуляторов и электроснабжения малой нагрузки (связь, освещение, электроинструмент, телевизор и т.п.).

Ветроэнергетические установки (ВЭУ)

   ВЭУ достигли сегодня уровня коммерческой зрелости и в местах с благоприятными скоростями ветра могут конкурировать с традиционными источниками электроснабжения. Из всевозможных устройств, преобразующих энергию ветра в механическую работу, в подавляющем большинстве случаев используются лопастные машины с горизонтальным валом, устанавливаемым по направлению ветра. Намного реже применяются устройства с вертикальным валом. Установка ВЭУ оказывается целесообразной только в местах, где среднегодовые скорости ветра достаточно велики. КПД достигает для лучших ветровых колес примерно 0,45. Это означает, например, что ветровое колесо с длиной лопасти 10 м при скорости ветра 10 м/с может иметь мощность на валу в лучшем случае 85 кВт.

Наибольшее распространение из установок, подсоединяемых к сети, сегодня

получили ветроэнергетические установки (ВЭУ) с единичной мощностью от 100 до 500 кВт. Удельная стоимость ВЭУ мощностью 500 кВт составляет сегодня около 1200 долл/кВт и имеет тенденцию к снижению. Расчетная скорость ветра для больших ВЭУ обычно принимается на уровне 11-15 м/с. Вообще, как правило, чем больше мощность агрегата, тем на большую скорость ветра он рассчитывается. Однако в связи с непостоянством скорости ветра большую часть времени ВЭУ вырабатывает меньшую мощность. Считается, что если среднегодовая скорость ветра в данном месте не менее 5-7 м/с, а эквивалентное число часов в году, при котором вырабатывается номинальная мощность не менее 2000, то такое место благоприятно для установки крупной ВЭУ и даже ветровой фермы. Автономные установки киловаттного класса, предназначенные для энергоснабжения сравнительно мелких потребителей, могут применяться и в районах с меньшими среднегодовыми скоростями ветра. Сегодня в некоторых промышленно развитых странах установленная мощность ВЭУ достигает заметных значений. Так, в США установлено более 1,5 млн. кВт ВЭУ, в Дании ВЭУ производят около 3% потребляемой страной энергии; велика установленная мощность ВЭУ в Швеции, Нидерландах, Великобритании и Германии. По мере совершенствования оборудования ВЭУ и увеличения объема их выпуска стоимость ВЭУ, а значит, и стоимость производимой ими энергии снижаются. Если в 1981г. стоимость электроэнергии

11.

производимой ВЭУ, составляла примерно 30 американских центов за кВт.ч, то сегодня она

составляет 6-8 центов. В развивающихся странах интерес к ВЭУ связан в основном с автономными установками малой мощности, которые могут использоваться в деревнях, удаленных от систем централизованного электроснабжения. Такие установки уже сегодня

конкурентоспособны с дизелями, работающими на привозимом топливе. Однако в некоторых случаях непостоянство скорости ветра заставляет либо устанавливать параллельно с ВЭУ аккумуляторную батарею, либо резервировать ее установкой на органическом топливе.

Типы ВЭУ

   ВЭУ могут быть соединены с сетью и передавать энергию в местную электросеть, или могут быть автономными, где потребитель находится в непосредственной близости от ветроагрегата.

Автономные системы энергоснабжения

   Любая автономная система, в том числе и ветроэлектрическая, работает независимо от сети централизованного энергоснабжения. В этих условиях ВЭУ может функционировать самостоятельно, использоваться как дублер любого другого генератора или применяться в сочетании с другими энергетическими установками в качестве компонента комбинированной системы энергоснабжения. Такие системы используются для подъема воды или для электроснабжения домов, ферм или производственных помещений малых предприятий. Как правило, маломощные автономные ВЭУ генерируют постоянный ток для заряда АБ. Система содержит инвертор для преобразования постоянного тока в переменный с напряжением 230 В. В настоящее время в России получили распространение такие ветроэнергетические установки мощностью до 0,5 кВт. Разработаны и используются опытные образцы ВЭУ мощностью 2,5; 5; 8 и 10 кВт. Более мощные системы, используемые, например, для электроснабжения нескольких объектов, обычно генерируют переменный ток. В России имеется многолетний положительный опыт применения водоподъемных ветроустановок на пастбищах в степных или пустынных районах без использования АБ и резервных источников питания (бензиновых или дизельных электростанций). Приоритетным направлением развития ветроэнергетики в России на ближайшее время будет автономное использование малых и средних BЭУ в отдаленных регионах Крайнего Севера, так как там

12.

сосредоточены основные ветроэнергетические ресурсы страны, низкая плотность населения,

отсутствуют крупные электрические сети и имеется около 17 тыс. малых населенных

пунктов, где целесообразно использовать ВЭС для целей энергоснабжения. В 1996-1998 г.г. в Мурманской и Архангельской областях установлены первые автономные

   ВЭУ мощностью 10 кВт. Очевидно, что ключевым фактором, определяющим выбор между применением автономной энергетической системы и проведением линий электропередачи (ЛЭП) от объекта к сетям централизованного энергоснабжения, является конкурентоспособность стоимостных характеристик ВЭУ в сравнении с подключением к сети.

Гибридная энергетическая система

   Гибридная энергосистема подразумевает использование ВЭУ совместно с  другими источниками энергии (дизель-генератор, солнечные модули, микроГЭС и т.п.). Эти источники энергии дополняют ВЭУ с целью обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителя в безветренную погоду.

Ветро-дизельные системы

   Ветро-дизельная система состоит из ВЭУ и дизель-электрической системы (ДЭС) с оптимально подобранными мощностями. Обычно дизель-генератор используется в сочетании с ВЭУ в случае, когда целью использования последней является экономия дизельного топлива, стоимость которого с учетом расходов на доставку может быть очень

высокой. Соотношение мощности компонентов системы зависит от схемы генерирования нагрузки и ресурсов ветра. Режим одновременной параллельной работы ВЭУ и ДЭС оценивается как недостаточно эффективный способ использования ВЭУ, поскольку доля участия ветроагрегата в системе по мощности не должна превышать 15-20 % от мощности

дизель-генератора. Такие режимы можно использовать для экономии топлива в гибридных установках большой мощности. Использование режима раздельной работы ВЭУ и ДЭС позволяет поднять долю участия ветроустановки до 50-60% и более. Однако, в этом случае неизбежно усложнение системы за счет необходимости введения системы управления, инверторного оборудования и АБ, которые аккумулируют энергию, вырабатываемую ветроагрегатом при рабочих скоростях ветра для питания нагрузки в безветренную погоду или при небольших скоростях ветра. Всякий раз, когда это возможно, энергия получается за

13.

счет ВЭУ, а АБ непрерывно подзаряжаются. В периоды ветрового затишья, когда заряд АБ

падает ниже определенного уровня, для обеспечения потребителей энергией автоматически (или вручную) запускается дизель-генератор. Такой режим значительно снижает количество

запусков дизель-генератора и, следовательно, ведет к сокращению затрат на обслуживание и топливные расходы. Ветро- дизельные системы рассматриваемого типа в настоящее время используются в Архангельской и Мурманской областях России.

   Гибридные ветро-дизельные системы мощностью от 2 до 500 кВтразличных конструкций и назначения в настоящее время испытываются, разрабатываются или планируются к реализации в рамках Федеральной программы "Энергоснабжение удаленных территорий Крайнего Севера РФ". Как правило, эти гибридные системы предназначены для надежного

электроснабжения автономных потребителей с одновременной экономией жидкого топлива.

   Крупные гибридные электростанции должны работать на локальную сеть северных поселков. Использование современной ветро-дизельной системы, при должном внимании к проведению текущего обслуживания, может быть экономически очень эффективным при наличии достаточных ветровых ресурсов в местности, где установлен ветроагрегат.

Ветро-солнечные системы

   Электрическая энергия может быть получена за счет преобразования солнечного излучения фотоэлектрическими батареями (ФБ). Несмотря на довольно высокую, в настоящее время, стоимость ФБ, их использование совместно с ВЭУ в некоторых случаях может быть эффективным. Поскольку зимой существует большой потенциал ветра, а летом в

ясные дни максимальный эффект можно получить, используя ФБ, то сочетание этих ресурсов оказывается выгодным для потребителя. Использование ветроустановок совместно с микроГЭС, ВЭУ могут использоваться в комбинации с микроГЭС, имеющими резервуар для воды. В таких системах при наличии ветра ветроагрегат питает нагрузку, а излишки

энергии используются для закачивания воды с нижнего бьефа на верхний. Втпериоды ветрового затишья энергия вырабатывается микроГЭС. Подобные схемы особенно эффективны при малых ресурсах гидроэнергии. Установки, подключенные к энергосетям ВЭУ, подключенные к энергосетям, подразумевают связь с какой-либо существующей энергетической сетью, которая поставляет ветроустановке активную и реактивную мощность для обеспечения запуска, работы и контроля ветроагрегата. Это означает, что

электроэнергия, выработанная ВЭУ, поступает непосредственно в сеть. ВЭУ начинают вырабатывать энергию при некоторой скорости ветра – обычно около 4 м/с для большинства

14.

современных установок. Ток возбуждения берется из сети и используется для синхронизации генератора ВЭУ. Это означает, что если сеть отключена, то ветроагрегат не может производить энергию. Соединенные с сетью ВЭУ устанавливаются на территориях с

хорошими ветроэнергетическими ресурсами для производства электроэнергии с целью

продажи ее энергетическим компаниям. Группа таких турбин составляет так называемую "ветроферму".

   Ветроферма - это комплекс ВЭУ, часто установленных рядами, которые перпендикулярны господствующему направлению ветра. При разработке такого проекта нужно учитывать наличие дорог для доступа к агрегатам, подстанции и мониторинговой и контрольной систем. Обычно участок земли, отведенный под ветроферму, используется и на другие нужды, например сельскохозяйственные. Обычно в ветрофермах используются крупные ветроагрегаты мощностью от 200 кВт до 1,5 МВт и выше. При этом общая мощность ветрофермы может достигать десятков и сотен мегаватт. В штате Калифорния (США), например, за счет использования ветроферм производится столько электроэнергии, что ее хватает для удовлетворения потребностей в энергии крупного города, такого, как Сан-Франциско, в течение года. Этот тип систем становится все более популярным и  европейских странах, где, согласно Киотскому протоколу, поставлена цель снижения эмиссии  парниковых газов.

Подключение ветроагрегата к энергетической сети

   Если Вы хотите подключить ветроагрегат к централизованной энергетической сети, необходимо выяснить, достаточно ли у сети мощности для приема энергии от ВЭУ. Для этого необходимо связаться с местным поставщиком электроэнергии. В зависимости от мощности  энергосети выбирают мощность ВЭУ. Обычно максимальная мощность ВЭУ не

должна превышать 20% мощности энергосистемы. Это необходимо для поддержания стабильности работы системы и параметров частоты и напряжения

15.

Заключение

   Реально работающие ветроагрегаты обнаружили ряд отрицательных явлений. Например, распространение ветрогенераторов может затруднить прием телепередач и создавать мощные звуковые колебания.

   Ветродвигатели могут не только вырабатывать энергию.  Способность привлекать внимание вращением без расходования энергии используется для рекламы. Наиболее простой - однолопастный карусельный ветродвигатель представляет собой прямоугольную пластинку с отогнутыми краями. Закрепленный на стене он начинает вращаться даже при незначительном ветре. На большой площади крыльев карусельный трех-четырех лопастный ветродвигатель может вращать рекламные плакаты и небольшой генератор. Запасенная в аккумуляторе электроэнергия может освещать крылья с рекламой в ночное время, а в безветренную погоду и вращать их.

   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.

- отключение/поломка тормозной системы. При этом лопасть набирает слишком большую скорость и, как следствие, лопается.

- отключение. 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.

- нестабильность работы генератора. Из-за того что в большинстве промышленных ветрогенерирующих установках стоят асинхронные генераторы, стабильная работа их зависит от постоянства напряжения в ЛЭП.

- пожары. Пожар может возникнуть из-за трения вращающихся частей внутри гондолы, утечки масла из гидравлических систем, обрыва кабелей и т. д. Пожары ветрогенераторов

16.  

редки, но их трудно тушить из-за отдалённости ветровых электростанций и большой высоты, на которой происходит пожар. На современных ветрогенераторах устанавливаются системы пожаротушения.

- удары молний. Удары молний могут привести к пожару. На современных ветрогенераторах устанавливаются молниеотводящие системы.

Плюсы и минусы эксплуатации

   В настоящее время, несмотря на рост цен на энергоносители, себестоимость  электроэнергии не составляет сколько-нибудь значительную величину у основной  производств на фоне других затрат. Ключевым для потребителя остаётся массы  надёжность и стабильность электроснабжения. Основными факторами, приводящими к удорожанию энергии для использования в промышленности, 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);

   Считается, что применение малых автономных ветрогенераторов в быту малоцелесообразно:

-  из-за высокой стоимости аккумуляторных батарей: ~ 25 % стоимости установки (используется в качестве источника бесперебойного питания при отсутствии или пропадании внешней сети);

- достаточно высокая стоимость инвертора (применяется для преобразования переменного или постоянного тока получаемого от ветрогенератора в переменное напряжение стандарта бытовой электросети (220 В, 50 Гц);

   Для обеспечения надёжного электроснабжения к такой установке иногда добавляют  дизель-генератор, сравнимый по стоимости со всей установкой. Однако, при наличии общей электросети и современного ИБП с двойным преобразованием эти факторы становятся неактуальными, также часто такие ИБП предусматривают возможность дополнения различными нестабильными источниками постоянного тока, такими как ветрогенератор или солнечная батарея.                                                                                                                   17.

   Наиболее экономически целесообразным в настоящее время является получение 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:

- оотопление является основным энергопотребителем любого дома.

- 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.

Развитие

   Индустрия домашних ветрогенераторов активно развивается, и за вполне умеренные деньги уже сейчас можно приобрести ветровую 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. При этом одно другому не мешает — источники будут дополнять друг друга).

   Наиболее перспективными регионами для развития малой ветроэнергетики считаются регионы со стоимостью электроэнергии более $0,1 за кВт·чСебестоимость электроэнергии, производимой малыми ветрогенераторами в 2006 г. в США составляла $0,10–$0,11 за кВт·ч.  Американская ассоциация ветровой энергетики (AWEA) ожидает, что в ближайшие 5 лет себестоимость снизится до $0,07 за кВт·ч.

   По данным AWEA, в США в 2006 г. было продано 6807 малых ветровых 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

18.

США), их суммарная мощность 19 483 кВт.  Департамент Энергетики США (DoE) в конце 2007 года объявил о готовности финансирования особо малых (до 5 кВт) ветрогенераторов персонального использования. AWEA прогнозирует, что к 2020 году суммарная мощность малой ветровой энергетики США вырастет до 50 тыс. МВт, что составит около 3 % от суммарных мощностей страны. Ветровые 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 России тенденция установки ветрогенераторов для оснащения домов электричеством только зарождается. На рынке присутствуют буквально несколько производителей маломощных бытовых ветрогенераторов именно для домашнего использования. Цены на ветрогенераторы мощностью 1 кВт с полной комплектацией начинаются от 35–40 тыс. рублей (на 2012 год). Сертификация на установку данного оборудования не требуется.

19.

Литература

  Из публикаций ООО «Деловая Россия» - Отраслевое отделение по энергосберегающим технологиям в сфере ЖКХ и строительства ФМоС

   Из публикаций Некоммерческой общественной организации «Беллона»

   Термины и определения - Авторы: Каргиев В.М., Мартиросов С.Н

   Свободная энциклопедия Википедия

      

20


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53811. Информационное обеспечение деятельности финансового менеджера, состав и содержание бухгалтерской отчетности для целей финансового менеджмента 31 KB
  Первый блок включает в себя законы, постановления и другие нормативные акты, положения и документы, определяющие правовую основу финансовых институтов, рынка ценных бумаг
53813. Перерізи конуса площинами. Зрізаний конус 131.5 KB
  Мета уроку: розглянути основні види перерізів конуса переріз перпендикулярний до осі; переріз що проходить через дві твірні; формування поняття зрізаного конуса. Сприйняття й усвідомлення нового матеріалу Перерізи конуса площинами слайд №1 2 Проведемо в конусі переріз площиною яка проходить через дві твірні S і SB площина перетне основу конуса по хорді B отже переріз конуса площиною яка проходить через вершину трикутник. Розв’язування задач Твірна конуса L.
53814. Музичні шедеври Родіона Щедріна 161 KB
  Мета: Познайомити студентів з творчістю Р. Щедріна показати особливості його музичної мови. Щедріна. Хід лекції 16 грудня 2012 року виповнилось 80 років з дня народження Родіона Костянтиновича Щедріна одного з найвідоміших композиторів другої половини XX століття.
53815. Святковий концерт до 8 Березня «Зустріч з зірками» 46 KB
  8-ий ученьСвята і грішна Ніжна і жагуча Цнотлива й пристрасна І сильна і слабка Ви жінка неповторна і чарівна Ви жінка вічно мудра й молода. Ви жінка жінка мати і дружина Безмежне море доброти й тепла. 10-ий учень Пянка і чуйна Ліки і отрута Земна й небесна Горда і проста Ви жінка королева берегиня Мінлива непізнанна дорога. Для вас імена вчителів художній номер 3тя учениця Воістину небесна і земна Заквітчана і терном і барвінком Свята і грішна рідна й чарівна Повіки будь благословенна жінка.
53816. КООРДИНАТНА ПРЯМА. ЦІЛІ І РАЦІОНАЛЬНІ ЧИСЛА. МОДУЛЬ ЧИСЛА 206 KB
  Мета уроку: узагальнити і систематизувати відомості учнів про види чисел; перевірити вміння визначати координати вказаних точок та будувати на координатній прямій точки за вказаними координатами; знаходити значення виразів що містять числа під знаком модуля; відпрацювати навички застосування означення та властивостей модуля для розв’язування рівнянь; розвивати самостійність творчість; виховувати активність увагу наполегливість інтерес до математики; взаємозв'язок з історією математики....
53817. Прямокутна система координат. Координатна площина 1.31 MB
  Мета та задачі уроку: сформувати поняття координатної площини координат точки на площині абсциси та ординати точки; сформувати вміння виконувати вправи що передбачають знаходження координат точки на координатній площині та побудову точки за її координатами; сприяти розвитку творчих здібностей учнів та їх естетичного сприйняття; підвищувати інтерес до математики. Відстань від початку відліку до точки на координатній прямій 15. Фронтальне опитування Що називається координатною прямою Що називається координатою точки...
53818. Чарівна координатна площина. 6 клас 1.89 MB
  Мета: Відпрацьовування навичок побудови точок на координатній площині і вміння знаходити координати точок побудованих на площині; розвивати пізнавальну активність творчі здібності навички самостійної роботи роботи на комп’ютері; виховувати інтерес до математики усвідомленість своїх дій і їх використання в реальному житті.Вироблення навичок побудови точок на координатній площині Гра Улучення в ціль зберемо гроно винограду. Учні називають координати зазначених точок і поруч на прозорій плівці малюють виноградне лоно...
53819. Координатна площина 6.62 MB
  На екрані з’являється слайд Кожна команда формулює питаннящоб відповіддю було це поняття. Якщо команда ставить правильно запитання і знаходить буквувона більше не бере участь. Кожна команда повинна знайти одну з букв. В залежності від того яку букву одержить команда вчитель регулює подальші дії.