Ветряные электростанции принцип работы плюсы минусы. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Ветряные электростанции принцип работы плюсы минусы.



Плюсы и минусы ветровых электростанций . Плюсы и минусы Со́держание:
  1. Уст́ройство ве́тряной уст́ановки
  2. При́нцип ра́боты
  3. Ра́бота си́стемы то́рможения
  4. Кла́ссификация
  5. Особенности вы́бора
  6. Плю́сы ве́тровых ге́нераторов
  7. Ми́нусы ве́тровых электростанций
  8. Ве́тряная электростанция сво́ими ру́ками
Пра́ктически вся́ электроэнергия про́изводится уст́ановками, исп́ользующими энергию при́родных ре́сурсов. Те́мпы про́изводства по́стоянно увеличиваются, и по́лезные исќопаемые ра́но или по́здно за́кончатся. В свя́зи с этим, уже се́йчас ве́дутся пе́рспе́ктивные ра́зра́ботки, вне́дряются но́вые те́хнологии, вы́ступающие в ка́честве аль́тернативных ист́очников электроэнергии. Одн́им из та́ких ва́риантов явл́яются ве́тряные электростанции, при́меняемые в про́изводственной сфе́ре и в ча́стном се́кторе. Пре́вращая энергию ве́тра в электричество, они спо́собны обеспечить осн́овные по́требности в пи́тании при́боров и электрооборудования. Ве́трогенераторы отл́ичаются абс́олютной экологической чи́стотой и спо́собны обеспечивать бе́сплатной энергией по́требителей в те́чение не́ограниченного вре́мени. Ве́тряные ге́нераторы – ВЭ́С обл́адают ра́зличной мо́щностью, что́ да́ет во́зможность исп́ользовать их в ра́зных обл́астях.

Уст́ройство ве́тряной уст́ановки

Ма́ксимальной эфф́ективности ве́тряной электростанции мо́жно до́биться, уст́ановив ее в ме́стах с по́стоянными акт́ивными во́здушными по́токами. Обычно для́ этого исп́ользуются го́ры и хо́лмы, бе́рега мо́рей и океанов и дру́гие аналогичные усл́овия. Осн́овной де́талью уст́ановки слу́жит кры́льчатка, вы́полняющая фу́нкцию ту́рбины. В бо́льшинстве слу́чаев исп́ользуются тре́хлопастные ко́нструкции ВЭ́С в ви́де про́пеллера, уст́анавливаемые на́ бо́льшой вы́соте от зе́мной по́верхности. Для́ то́го что́бы по́лучить на́ибольший эфф́ект, ло́пасти вме́сте с ро́торо́м уст́анавливаются в опт́имальное по́ложение при́ по́мощи спе́циальных ме́ханизмов, в за́висимости от на́правления и си́лы ве́тра. Су́ществуют и дру́гие ко́нструкции – ба́раба́нные, не́ за́висящие от вы́шеперечисленных фа́кторов и не́ тре́бующие ка́ких-ли́бо ре́гулировок. Одн́ако, есл́и КПД про́пеллерных уст́ановок на́ходится на́ уровне 50%, то́ у ба́раба́нных уст́ройств он зна́чительно ни́же. Ка́ждая во́здушная электростанция, не́зависимо от ко́нструкции, по́лностью свя́зана с де́йствием во́здушных по́токов, ча́сто изм́еняющих сво́и по́казатели. Это в сво́ю очередь при́водит к изм́енениям ко́личества оборотов кры́льчатки и про́изводимой электрической мо́щности. Та́кое по́ложение тре́бует со́пряжения ге́нератора и электрической се́ти при́ по́мощи до́полнительного оборудования. Ка́к пра́вило, для́ этого исп́ользуются акќумуляторные ба́тареи вме́сте с инв́ерторами. Вна́чале от ге́нератора осуществляется за́рядка АКБ́, для́ ко́торой ра́вномерность то́ка не́ имеет зна́чения. Да́лее за́ряд акќумулятора, пре́образованный в инв́ерторе, пе́редается в се́ть. Про́пеллерные ко́нструкции ВЭ́С в слу́чае не́обходимости мо́гут упр́авляться. При́ сли́шком вы́сокой ско́рости ве́тра, про́изводится изм́енение угл́а атаки ло́пастей, впло́ть до́ са́мого ми́нимального. Это при́водит к сни́жению ве́тровой на́грузки на́ ту́рбину. Те́м не́ ме́нее, по́д де́йствием ураганов, кры́льчатки ве́тровых электростанций не́редко по́двергаются де́формациям, и вся́ до́машняя уст́ановка вы́ходит из стро́я. По́лностью изб́ежать не́гативных во́здействий не́ по́лучается, по́скольку электрические ге́нераторы ра́змещаются на́ вы́соте, со́ставляющей в сре́днем 50 м. За́ сче́т этого удается исп́ользовать бо́лее си́льные и ста́бильные ве́тра, го́сподствующие на́ бо́льших вы́сотах.

При́нцип ра́боты

Пра́ктически все́ ве́тровые уст́ановки имеют общ́ий при́нцип ра́боты. По́д де́йствием во́здушного по́тока ло́пасти при́ходят в дви́жение и, свя́занные спе́циальным при́водом с ро́торо́м, вы́зывают его вра́щение. Са́м ро́тор по́мещен вну́трь ста́торной обм́отки, и в ре́зультате вра́щения про́исходит обр́азование электрического то́ка. Ло́пасти ВЭ́С обл́адают особенными аэродинамическими сво́йствами, по́этому ту́рбина вра́щается с вы́сокой ско́ростью. Ка́ждая ло́пасть с одн́ой сто́роны ро́вная, а с дру́гой – за́кругленная. Ко́гда во́здух про́ходит за́кругленную сто́рону, на́ этом участке со́здается ва́куум, за́сасывающий ло́пасть и уводящий ее в сто́рону. За́ сче́т этой энергии во́зникает общ́ий кру́тящий мо́мент. В этом со́стоит осн́овной при́нцип ра́боты ста́нций. По́лученное электричество на́капливается в акќумуляторной ба́тарее. Ко́личество про́изведенной энергии за́висит от ско́рости вра́щения ло́пастей и от ско́рости во́здушного по́тока. Ча́стота про́изведенного электрического то́ка та́кая же́ ка́к в до́машней се́ти, по́этому энергия, по́лученная от ве́тровой электростанции, впо́лне при́годна для́ пи́тания при́боров и оборудования. Одн́ако, по́лученный пе́ременный то́к не́ мо́жет сра́зу акќумулироваться, для́ этого он до́лжен бы́ть пре́образован в по́стоянный то́к. По́добное пре́образование вы́полняется спе́циальными электронными уст́ройствами, ра́сположенными в ту́рбине. За́рядка акќумуляторной ба́тареи упр́авляется ко́нтроллером. По́ ме́ре на́копления за́ряда, ло́пасти за́медляют вра́щение, а при́ ра́зрядке они вно́вь на́чина́ют кру́титься. Та́кой ре́жим ра́боты да́ет во́зможность по́ддерживать за́ряд АКБ́ на́ за́данном уровне.

Ра́бота си́стемы то́рможения

При́ вы́сокой ско́рости во́здушного по́тока ве́тровые электростанции мо́гут вы́йти из стро́я. Что́бы этого не́ слу́чилось, в ко́нструкции при́меняется то́рмозная си́стема. В не́й исп́ользуется си́ла де́йствия вра́щающихся ма́гнитов ро́тора. Они не́ то́лько инд́уцируют то́к в обм́отках ста́тора, но́ и в опр́еделенной си́туации за́медляют дви́жение ва́ла. С этой це́лью тре́буется со́здать ко́ротко́е за́мыкание, вы́зывающее про́тиводействие и за́медляющее вра́щение. Авт́оматическое то́рможение на́ступает при́ ско́рости ве́тра свы́ше 50 км/ч. Есл́и ско́рость во́зрастает до́ 80 км/ч, в этом слу́чае про́исходит по́лная ост́ановка ло́пастей. Ко́нструкция ту́рбины по́зволяет ма́ксима́льно эфф́ективно исп́ользовать энергию ве́тра и пу́тем дво́йного пре́образования энергии по́лучать электрический то́к. На́личие акќумуляторной ба́тареи да́ет во́зможность исп́ользовать электроприборы при́ по́лном отс́утствии ве́тра. Не́которые ко́нструкции уст́ановок оборудованы ве́тровым да́тчиком, со́бирающим инф́ормацию о па́раметрах во́здушного по́тока. В ко́нечном итоге мо́щность ве́тровой уст́ановки на́ вы́ходе бу́дет за́висеть от мо́щности по́дключенного инв́ертора. Исх́одя из этого по́казателя опр́еделяется и ма́ксима́льно во́зможное ко́личество по́дключаемых при́боров. С це́лью увеличения вы́ходной мо́щности уст́ановки, ре́комендуется па́раллельное по́дключение сра́зу не́скольких инв́ерторов. В тре́хфазных си́стемах на́ ка́ждую фа́зу уст́анавливается со́бственный инв́ертор.

Кла́ссификация

Осн́овными кри́териями, опр́еделяющими ти́пы ве́тряных уст́ановок, явл́яются сле́дующие:
  • Ра́зличие по́ ко́личеству ло́пастей. Бы́строходные и ма́лолопастные имеют до́ 4 ло́пастей, а 4 и вы́ше отн́осятся к ти́хоходным мно́голопастным уст́ройствам. Че́м ме́ньше ко́личество ло́пастей, те́м вы́ше обороты дви́гателя.
  • Ве́личина но́минально́й мо́щности. Бы́товые – до́ 15 кВт, по́лупромышленные – от 15 до́ 100 кВт, про́мышленные – от 100 кВт до́ 1 Мвт. Гра́ницы ме́жду по́казателями до́вольно усл́овные, по́этому уст́ановки при́меняются та́м, где́ это де́йствительно Ветряные электростанции принцип работы плюсы минусы не́обходимо.
  • На́правление оси. В ко́нструкциях исп́ользуются два́ ти́па. В пе́рвом слу́чае это го́ризонтальная ось́, ра́сположенная пе́рпе́ндикулярно отн́осительно дви́жения во́здуха, на́помина́ющая обычный флю́гер. Та́кие ге́нераторы отл́ичаются бо́лее вы́соким КПД и при́емлемой сто́имостью. Вто́рой ва́риант – это ве́ртикальная ось́, бла́годаря ко́торой ко́нструкция ге́нератора ста́новится бо́лее ко́мпактной. Она не́ за́висит от на́правления ве́тра, а ее ло́пасти изѓотовлены в ви́де ту́рбин. На́грузка на́ ось́ зна́чительно сни́жена, по́этому и мо́щность та́ких уст́ановок го́раздо ме́ньше. В не́которых электростанциях одн́овременно исп́ользуется не́сколько ге́нераторов с ра́зличными осями, объ́единенными в се́ть, что́ по́зволяет по́лучить вы́сокую мо́щность на́ сра́внительно не́большой пло́щади.
Су́ществует отд́ельная кла́ссификация ве́тровых электростанций по́ ме́сту их ра́сположения. Сре́ди ни́х мо́жно вы́делить три́ осн́овных ти́па:
  • На́земные уст́ановки, по́лучившие на́иболее ши́рокое ра́спростра́нение. Они мо́нтируются на́ хо́лмах и вы́сотах, а та́кже на́ спе́циально по́дготовленных пло́щадках. Стро́ительство ве́дется с исп́ользованием до́рогостоящей по́дъемной те́хники, по́скольку все́ осн́овные ко́нструкции уст́анавливаются на́ бо́льшую вы́соту. Не́сколько уст́ройств объ́единяются в общ́ую си́стему с по́мощью электрических ка́белей.
  • При́брежные ве́тровые электростанции. Стро́ятся не́подалеку от бе́регов мо́рей и океанов. Ра́бота си́стемы за́висит от мо́рского бри́за, ко́торый со́здает во́здушные по́токи с опр́еделенной пе́риодичностью. Са́м бри́з во́зникает в ре́зультате не́равномерного на́грева по́верхностей во́доемов и су́ши. Дне́м дви́жение во́здуха осуществляется в на́правлении с во́ды на́ су́шу, а но́чью, на́оборот, с по́бережья к во́доему. Та́ким обр́азом, по́лучение электроэнергии про́исходит кру́глосуточно, бе́з ка́ких-ли́бо пе́рерывов.
  • Ше́льфовые ве́тряные электростанции. Уст́анавливаются в мо́ре да́леко от бе́рега, на́ ра́сстоянии 10-12 км. В этом слу́чае ге́нераторы исп́ользуют энергию, со́здаваемую ре́гулярными мо́рскими ве́трами. Для́ уст́ановки исп́ользуются участки мо́рского дна́, ра́сположенные на́ не́значительной глу́бине. Фу́ндамент ко́нструкции пре́дставляет со́бой сва́и, за́биваемые в гру́нт на́ глу́бину до́ 30 м. Пе́редача электроэнергии на́ бе́рег, осуществляется при́ по́мощи по́дводного ка́беля.

Особенности вы́бора

Осн́овным кри́терием, ко́торым ру́ководствуются по́купатели, явл́яются ра́змеры ве́тряной уст́ановки. Че́м бо́льше ее ра́змер, те́м вы́ше вы́рабатываемая мо́щность. По́этому, вы́бирая ве́тряные электростанции для́ до́ма, ну́жно за́ранее ра́ссчитать ме́сячное энергопотребление. По́лученный ре́зультат умн́ожается на́ 12 ме́сяцев. Да́лее ра́счеты для́ ча́стного до́ма ве́дутся при́ по́мощи фо́рмулы: AEO = 1.64 х D х D х V х V х V, в ко́торой АЕО явл́яется электроэнергией, по́требляемой за́ го́д, D – ди́аметр ро́тора в ме́трах, V – сре́днегодовая ско́рость ве́тра в м/с. По́дставив ну́жные зна́чения, мо́жно ле́гко ра́ссчитать ра́змеры тре́буемой уст́ановки. При́обретая электростанцию, сле́дует за́ранее про́думать о ме́сте ее ра́сположения. В этом слу́чае учитываются сле́дующие фа́кторы:
  • Те́рритория во́зле ге́нератора до́лжна бы́ть сво́бодной от по́строек, со́оружений, де́ревьев и дру́гих фа́кторов, сни́жающих про́дуктивность уст́ановки. Имеющиеся по́мехи ра́сполагаются на́ ра́сстоянии не́ бли́же 200 ме́тров от ме́ста уст́ановки.
  • Вы́сота ко́нструкции для́ мо́нтажа ге́нератора до́лжна бы́ть ка́к ми́нимум на́ 2-3 ме́тра вы́ше по́мех, имеющихся на́ при́легающей те́рритории.
  • Ра́сстояние от жи́лых до́мов – не́ ме́нее 30-40 м, по́скольку при́ вра́щении ло́пастей со́здается не́который шу́м, вы́зывающий у окр́ужающих опр́еделенный ди́скомфорт.
  • Сле́дует учитывать сре́днегодовые изм́енения по́годных усл́овий, ко́гда в одн́ом и то́м же́ ме́сте в те́чение го́да бу́дет вы́рабатываться ра́зное ко́личество электроэнергии.

Пре́имущества ве́тровых ге́нераторов

Ве́тровые электростанции уже до́лгое вре́мя исп́ользуются в бы́ту, на́ про́изводстве и дру́гих обл́астях. За́ это вре́мя удалось вы́явить их осн́овные по́ложительные ка́чества и пре́имущества:
  • Энергия ве́тра, исп́ользуемая для́ ве́троэлектростанций, явл́яется бе́сплатной и са́мое гла́вное – во́зобновляемой. Уст́ройства не́ за́грязняют окр́ужающую сре́ду и не́ вы́деляют ка́ких-ли́бо вре́дных ве́ществ. В пе́рспе́ктиве пла́нируется еще ши́ре исп́ользовать экологически чи́стые ве́тровые электростанции в Ро́ссии, что́ по́зволит со́кратить ко́личество обычных уст́ановок с вре́дными вы́бросами.
  • Сни́жается за́висимость электроснабжения че́рез це́нтральные электрические се́ти.
  • Ши́рокие пе́рспе́ктивы для́ да́льнейшего ра́звития и вне́дрения но́вых про́грессивных те́хнологий, и это не́ по́следние до́стоинства этих уст́ановок.
  • По́степенное сни́жение за́трат на́ по́лучение энергии, бе́з ко́торых не́ обойтись на́ пе́рвоначальном этапе. В те́чение по́следних 20 ле́т сто́имость оборудования и ко́мплектующих сни́зилась при́мерно на́ 80%. Энергия ве́тра ста́новится на́иболее при́быльной сре́ди все́х аль́тернативных ист́очников электроэнергии.
  • Ве́тряки имеют до́статочно вы́сокий сро́к экс́плуатации, со́ставляющий 20-30 ле́т. В те́чение этого сро́ка окр́ужающий ла́ндшафт ост́ается не́поврежденным.
  • Про́стота сбо́рки и да́льнейшего исп́ользования. Ве́тряная электростанция мо́нтируется очень бы́стро, за́траты на́ ре́монт и обс́луживание сра́внительно ни́зкие. Про́изведенная электроэнергия ко́личественно пре́вышает за́траченную энергию ве́тра при́мерно в 85 ра́з. По́тери при́ пе́редаче электроэнергии сра́внительно не́высокие.

Ми́нусы ве́тровых электростанций

Идеальных уст́ройств не́ су́ществует в при́нципе. Это ка́сается и ве́тровых уст́ановок, обл́адающих спе́цифическими не́достатками:
  • Су́щественные инв́естиционные вло́жения в ве́тряные электростанции на́ пе́рвоначальном этапе. Хо́тя они и сни́жаются, их не́льзя по́лностью сбра́сывать со́ сче́тов при́ пла́нировании.
  • Не́постоянство и не́предсказуемость си́лы и на́правления ве́тровых по́токов, вы́зывающих ко́лебания в ко́личестве вы́работанной энергии. Иногда ве́тер мо́жет отс́утствовать в те́чение не́скольких дне́й, и по́требители по́лностью ост́аются бе́з электричества.
  • Дви́жущиеся элементы ве́тряных уст́ановок не́редко убивают про́летающих ря́дом пти́ц и ле́тучих мы́шей. Особую опасность они пре́дставляют в пе́риоды ма́ссовых ми́граций. Та́ким обр́азом, опр́еделенный вре́д экологии все́-та́ки на́носится, хо́тя он и не́ но́сит си́стемного ха́рактера.
  • Ра́бота ве́трогенераторов со́провождается по́стоянными шу́мами ни́зкой ча́стоты и пра́ктически не́слышным инф́развуков. Эти ми́нусы ве́тряных электростанций, пре́вращаясь в отр́ицательные фа́кторы, не́гативно во́здействуют на́ че́ловека, вы́зывая уст́алость и ди́скомфорт. В не́которых слу́чаях ло́пасти, вра́щаясь с вы́сокой ско́ростью, мо́гут при́вести к ра́диолокационным по́мехам, исќажению те́левизионных си́гналов.
  • За́траты на́ ра́змещение до́статочно вы́сокие из-за́ до́рогой аренды зе́мли. При́ исп́ользовании бо́льшого ко́личества ве́тровых электростанций, этот фа́ктор при́обретает ва́жное зна́чение в ра́счетах се́бестоимости электроэнергии.
Чем лучше и чем хуже вертикальный ветрогенератор в плане эксплуатации

Статьи

  • Ветряные электростанции принцип работы плюсы минусы
  • Ветряные электростанции плюсы минусы и перспективы
  • Чем лучше и чем хуже вертикальный ветрогенератор в плане эксплуатации
  • Все плюсы и минусы ветряных электростанций
  • Энергия ветра плюсы и минусы . Плюсы и минусы ветровых электростанций
  • Принцип действия и устройство ветрогенератора общие понятия
  • Плюсы и минусы ветроэнергетики.
  • Ветровые электростанции особенности цена преимущества и недостатки.. UA Energy
  • Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора
  • Ветряные электростанции для дома устройство принцип работы плюсы и минусы использования