Ветряная электростанция (Ветряк) – еще один источник дешевой энергии

Человечество давно пыталось приручить ветер для своих потребностей: сперва он разгонял паруса первых кораблей, затем вращал ветряные мельницы, которые много веков качали воду и вращали мукомольные жернова. В наши дни люди научились превращать энергию ветра в электроэнергию при помощи оснащенных электрогенератором ветряных электростанций (далее ВЭС), в простонародии ветряк.

     За рубежом электроэнергия, вырабатываемая на ВЭС, составляет значительную часть в объеме генерируемой электроэнергии. В Германии по состоянию на 2011 год мощность всех ВЭС составляла 18500 МВт, и ежегодно эта величина увеличивается на 500-800 МВт. В нашей стране альтернативная энергетика не так развита, но все же с каждым годом число ВЭС их мощность увеличивается, что дает надежду на расширение в РФ этого вида альтернативной энергетики.

     Использование энергии ветра позволяет решить не только проблемы автономности энергоснабжения загородных домов и других объектов от централизованных систем электроснабжения, но и внести свой небольшой вклад в вопрос сохранения природы.

ВЭС крыльчатого типа

Рассмотрим детальнее типы современных ВЭС, их конструкцию и принцип работы. Принцип работы ВЭС заключается в преобразовании механической энергии колеса с лопастями, вращающегося под напором ветра, в электрическую энергию при помощи электрогенератора. На сегодняшний день наиболее распространенными являются ВЭС двух типов:  крыльчатые (с горизонтальной осью вращения) и карусельные (с вертикальной осью вращения), хотя реже встречаются некоторые другие конструкционные варианты ВЭС.

   Крыльчатые ветряки с горизонтальной осью вращения являются наиболее распространенным типом ветряков. Максимальная эффективность ВЭС такого типа достигается, когда ветровой поток действует перпендикулярно плоскости вращения лопастей, поэтому конструкция предусматривает устройство автоматического поворота оси вращения. Крыльчатые ВЭС небольшой мощности и постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую, а мощные станции оснащают редуктором. Мощность крыльчатой ВЭС напрямую зависит от скорости ветра и размаха лопастей ветроагрегата.

Современная ВЭС крыльчатого типа состоит из таких конструктивных элементов:

Конструкция ВЭС крыльчатого типа

1. Лопасти турбины.

2. Ротор.

3. Направление вращения лопастей.

4. Демпфер.

5. Ведущая ось.

6. Механизм вращения лопастей.

7. Электрогенератор.

8. Контроллер вращения.

9. Анемоскоп и датчик ветра .

10. Хвостовик Анемоскопа.

11. Гондола.

 12. Ось электрогенератора.

13. Механизм вращения турбины.

14. Двигатель вращения.

15. Мачта.

   Ротор генератора, вращаясь под воздействием механизма вращения лопастей, создаёт трёхфазный переменный ток. Ток проходит в контроллер вращения, где осуществляется преобразование напряжения с нестабильным значением в напряжение необходимого значения для подачи на аккумуляторную батарею. Ток, проходя по аккумуляторам, подзаряжает их, а дальше передается на инвертор, где электроэнергия приобретает привычные нам характеристики: переменный однофазный или трехфазный ток напряжением 220 или 380 В и частотой 50 Гц.

ВЭС карусельного типа

Коэффициент использования энергии ветра у крыльчатых ветряков, ветроагрегаты которых бывают двух- или трехлопастными намного выше, чем у ВЭС других типов, поэтому они занимают более 90% рынка. В то же время карусельные ВЭС с вертикальной осью вращения могут работать при любом направлении ветра, не изменяя своего положения, в отличие от крыльчатых. Они тихоходные и малошумные.

    Конструкция карусельных ВЭС позволяет обеспечить максимальную скорость вращения при запуске и автоматическое ее регулирование в процессе работы. Увеличение нагрузки сопровождается снижением скорости вращения ветроагрегата и увеличением его вращающего момента.

ВЭС нового поколения

Среди ВЭС нового типа стоит обратить внимание на принципиально новую конструкцию, состоящую из фундамента, трехопорного несущего основания и смонтированного на нем кольцеобразного генератора со встроенным подшипником и центральным ротором, лопасти которого вращаются внутри колеса.

    Противники ветроэнергетики часто акцентируют внимание на таких недостатках ВЭС, как шумная работа, ухудшение телевизионного сигнала у людей, живущих неподалеку, и опасность для птиц, которые погибают, попадая под лопасти ВЭС. Однако в последние десятилетия конструкторы ВЭС разработали решения, позволяющие снизить уровень шума и вибраций, для устранения помех сигналу ТВ, установили на ВЭС ретрансляторы, а для защиты птиц от вращающихся лопастей, ветроколеса стали ограждать сетчатым кожухом.

Практика показывает, что для небольшого загородного дома при наличии среднегодовой скорости ветра более 4 м/с достаточно ВЭС мощностью от 1,5 кВт до 5 кВт для электроснабжения почти всех приемников электроэнергии, включая стиральную машину, холодильник, компьютеры и т.п. Если в вашей местности скорость ветра длительный период бывает выше 10 м/с, можно использовать ВЭС для отопления помещений.

Современные производители ВЭС предлагают отечественным клиентам такие ВЭС:

— мощностью 0,2-0,6 кВт для дачных участков;

— мощностью 1-10 кВт для коттеджей и частных домов;

— мощностью 10-100 кВт для промышленного использования;

— ветросолнечные гибридные установки.

Мощность ВЭС определяется по следующей формуле:

где: α — КПД турбины, который зависит от типа ВЭС, ее дизайна (максимум может быть 0,59);

r – площадь турбины;

v – скорость ветра;

π – 3,14;

ρ – плотность воздуха.

Наиболее широко распространенными схемами работы ВЭС с потребителем являются автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами) без коммутации с сетью энергопоставляющей организации или автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами) с коммутацией с сетью энергопоставляющей организации.

Средство АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть.

Таким образом наличие ветряная электростанция позволяет обеспечить автономное питание дома.

 



Похожие статьи

Отзывы

  1. А есть ли реальные расчеты для применения ветряков в средних широтах?
    Есть ли среднегодовая скорость ветра или подобные статистики? Максимальный период простоя (штиля), в который придётся расходовать энергию аккумуляторов.
    В частности интересует применение данной технологии в Московской области.
    Насколько это применимо в нашей жизни? или это всё теория, применимая в конкретных «ветровыгодных» районах.

    1. Да, Сергей, такие расчеты существуют.
      Для каждой страны, в том числе и России, можно найти значения скорости ветра за любой период времени для любого города. Эту информацию можно найти на сайте гидрометцентра страны или регионального отдела: там есть информация по часам, суткам, месяцам и годам, в том числе и среднесуточное, среднемесячное и среднегодовое значение скорости ветра в определенном регионе или городе.
      Там же можно посмотреть данные по длительности штиля или ураганного ветра, при котором нужно будет использовать аккумуляторы.
      В Московской области данная технология широко применяется для частных домов и коттеджей. Как правило, более обеспеченные люди заказывают готовые ВЭС у региональных представителей заграничных компаний, все генераторы и главные конструктивные элементы у таких ВЭС импортные, отечественными могут быть лишь дополнительные элементы.
      Обычно ВЭС поставляются комплектом и монтаж обеспечивает поставляющая организация. ВЭС имеют реальное место в жизни, это не просто голая теория, а технология, которая стремительно набирает популярность. Особенно это касается ВЭС карусельного типа, ведь для их работы достаточно даже слабого ветра.

  2. А я читала в новостях что недавно была установлена уникальна ветровая турбина в море, на расстоянии 40 км от берега! Вот до чего растет прогресс! так что теперь такие турбины можно будет устанавливать не только на равнинах но и в море. Хороший выход для прибрежных стран с небольшой территорией

    1. Да, Маргарита, ВЭС устанавливают не только на земле, но и в морях. Строительство таких ВЭС и последующее их обслуживание обходится значительно дороже, поэтому для их строительства выбирают специальные районы, где стабильная роза ветров.

    1. Современные ветрогенераторы изначально планируются так чтобы свести шум к минимуму. Так что шум ветряка на самом деле – это шум ветра, взаимодействующего с лопастями турбины. Давайте сравним современный дизельный генератор (шум громкостью не более 70 Дб;) и ветрогенератор (35Дб). Разница заметная.

      Для сравнения: шум в офисе: 60Дб. А 35Дб это как от шума дерева. Никакого слухового дискомфорта ветряк не приносит.

      Да и замеры… много раз пытались специальной аппаратурой замерить уровень шума самого ветряка – и ничего не получалось. Потому что естественный, фоновый шум ветра ее перекрывал.

      В 2011году Ассоциацией энергии ветра США и Канады была созданная специальная комиссия, задача которой была выяснить какой урон здоровью человека наносит шум и вибрация от ветрогенераторов. В группу ученых вошли: врачи, эксперты в области акустики из разных стран. После этой тщательной работы по анализу гула, который производят ветряные турбины, специалисты с уверенностью смогли сказать, что различные шумы от работы ветряной электростанции прямого воздействия на состояние здоровья человека, с точки зрения физики, не оказывают.

      Еще раз повторяю, мы говорим о современных разработках малых ветрогенераторов.

      Страшную статистику опубликовало орнитологическое общество Испании: в лопастях 18 тыс. ветряков ежегодно гибнет от 6 до 18 миллионов птиц, это 300-1000 птиц на один агрегат! Жертвами аппаратов становятся и летучие мыши – вращающиеся лопасти создают такое высокое давление ветра, что оно вызывает у летучей мыши внутреннее кровоизлияние на расстоянии 100 м от ветряка.

    2. Те ВЭС, которые описаны в данной статье, а именно маломощные ВЭС для обеспечения нужд дома, не причиняют абсолютно никакого вреда ни людям, ни экологии. На этом сайте публикуются материалы лишь о тех приспособлениях и вещах, которые экологически безопасны, и ВЭС эта концепция также касается.

Ваш отзыв

Вход там