Конструкция и принцип действия ветрогенератора, расчёт, параметры и цены
Ветрогенератор – это один из вариантов установок, использующих альтернативную энергию. В этом случае используется энергия ветра. Такие установки встречаются на дачных участках, в частном секторе, а также в дальних районах, где нет электрической инфраструктуры. В таких местах люди вынуждены добывать электроэнергию, как могут. Но и на тех участках, которые подключены к электричеству тоже можно встретить ветрогенераторы. Это продиктовано экономическими соображениями и желанием получить автономное энергоснабжение. В последнее время строящиеся коттеджи стали оснащаться гелиосистемами и ветрогенераторами. Такие устройства не загрязняют окружающую среду и не требуют покупки топлива. Конечно, ветрогенератор не может использоваться с одинаковой эффективностью во всех регионах. Для этого требуются определённые климатические условия. В этом материале мы поговорим об устройстве, применении и эффективности ветрогенераторов.
Конструкция и принцип работы ветрогенератора
Из названия ветрогенератора следует, что это оборудование приводится в движение ветром, но это далеко не все его особенности. Ветрогенераторная установка включает в себя несколько компонентов, перечисленных ниже:
- Ротор с лопастями. Могут быть двух, трёх и многолопастные ветрогенераторы;
- Редуктор. Он нужен для регулировки скорости вращения между генератором и ротором;
- Корпус. Служит защитой всех частей установки от воздействия окружающей среды;
- Механизм, регулирующий поворот конструкции по ветру;
- Аккумуляторы. Основная цель – это накопление электрической энергии. Ведь ветер дует непостоянно и генерируемую с его помощью нужно где-то сохранять;
- Инвертор. Используется для преобразования постоянного тока, который выдаёт ветрогенератор, в переменный, потребляемый бытовыми электроприборами.
Генератор может напрямую соединяться с ротором или между ними устанавливается редуктор, который повышает обороты генератора. Если ветрогенераторы крупные, работающие в местности с мощным потоком ветра, то в них может использоваться система регулировки положения лопастей для стабилизации оборотов генератора. В этом случае, при усилении ветра лопасти направляются в одну сторону. Это наращивает угол атаки ветряного потока, и ротор не ускоряет вращение. При ослабевании ветра лопасти, наоборот, поворачиваются так, чтобы ротор не снижал скорость. Обороты также могут быть отрегулированы нагрузкой на генератор или системой торможения. Цель этих регулировок в том, чтобы генератор функционировал на стабильных оборотах. Тогда он будет выдавать стабильное напряжение и тока со стабильной частотой. К примеру, 48 вольт 50 Гц.
Принцип работы ветрогенератора несложный. Лопасти вращаются под действием ветра и вращают ротор. Затем в генераторе механическая энергия превращается в электрическую. Генератор вырабатывает трёхфазный ток. От него приборы работать не смогут, а значит, его нужно преобразовывать. Ток проходит через контроллер и заряжает аккумуляторы. От них ток идёт на инвертор, преобразующий его работы бытовых электроприборов. Ток становится переменным однофазным (напряжение 220 вольт, частота 50 Гц).
Если ветрогенератор работает на небольших оборотах, то они используются без стабилизации оборотов. Устанавливаются они на небольшую высоту. Аккумуляторы в таких системах используются практически всегда, чтобы энергоснабжение было даже в полный штиль. Чтобы защитить ветрогенератор от урагана, используется система со складыванием хвоста. И также для этой цели применяется электрический тормоз.
Зарядку аккумуляторов регулирует контроллер. Он вовремя отключает заряд аккумуляторов, чтобы их не испортить. Это может делаться сбросом энергии на балласт или торможением обмотки генератора. В любом случае электроэнергию напрямую от генератора использовать нельзя. Она должна проходить через аккумуляторы и инвертор. На аккумуляторах обычно напряжение 12, 24 или 48 вольт. В стандартные 220 вольт их превращает инвертор. Кроме того, он преобразует напряжение из постоянного в переменное.
Если все потребители тока требуют низкое постоянное напряжение, то можно обойтись и без инвертора. К примеру, можно напрямую к аккумуляторам подключать электрические приборы номиналом 12 вольт.
Вернуться к содержанию
Виды ветрогенераторов
Принцип работы ветрогенераторов в большинстве случаев аналогичен. Но существует ряд разновидностей. Часто их различают по виду материалов, которые используются для изготовления роторных лопастей, их число, положение оси вращения, шаговый признак винта. Чтобы иметь понимание о работе, ветрогенератора, нужно вкратце рассмотреть эти виды.
Сегодня распространены двух, трёх или многолопастные ветрогенераторные установки. Есть ещё небольшая группа современных ветрогенераторов, у которых совсем нет лопастей. В них ветер улавливается при помощи паруса, по форме напоминающего тарелку. За этим парусом находятся поршни, входящие в их состав гидросистемы, вырабатывающей электрический ток. У таких конструкций самый высокий КПД из всех установок на энергии ветра. Причём прослеживается такая тенденция, что при меньше количестве лопастей генератор вырабатывает больше электроэнергии.
Помимо числа лопастей, ветрогенераторы отличаются материалами, их которых их делают. Лопасти могут быть жёсткими (металл или стеклопластик) или парусными. Последние менее практичны, но зато дёшево стоят. По шаговому признаку винта различают устройства с фиксированным и изменяемым шагом. Ветрогенераторы с фиксированным шагом являются более надёжными. Установки с изменяемым шагом вращения позволяют менять скорость, но их конструкция имеет большие габариты и требует дополнительных расходов монтаж и обслуживание.
Ветрогенератор с вертикальной осью вращения
Больше всего вариантов ветрогенераторов получается, если классифицировать их по направлению вращения оси. Есть две большие группы: с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения можно подразделить на несколько видов, которые перечислены ниже.
- Ветрогенератор Савониуса. Это несколько полуцилиндров полых внутри, которые закреплены на вертикальной оси. Здесь плюс заключается в том, что они могут вращаться вне зависимости от силы и направления ветра. Основной минус в том, что энергию ветра используется только на 1/3;
- Геликоидный ротор. Этот вариант имеет закрученные лопасти, благодаря чему обеспечивается равномерное вращение. Это долговечный ветрогенератор, но сложный и дорогой;
- Ротор Дарье. Система представляет собой конструкцию с двумя или более лопастями в форме плоских пластин. Ротор прост в изготовлении, но вырабатывает немного энергии. Для его запуска потребуется дополнительный механизм;
- Многолопастные системы с вертикальной осью. Являются наиболее эффективными в плане выработки электроэнергии.
Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения имеют КПД выше, чем у вертикальных, но у них есть и свои минусы. К примеру, им нужно подстраиваться под направление ветра, для чего в их конструкции предусматривается флюгер. Кроме того, их эффективность сильно зависит от силы ветра. Так, что горизонтальные ветрогенераторы часто используют на открытом пространстве и располагают высоко над землёй. Им не должны мешать холмы, деревья, строения. Кроме того, стоимость горизонтальных установок довольно высокая и они издают сильный шум. Поэтому их лучше устанавливать вдалеке от строений.
Можно подразделить ветрогенераторы на импортные и отечественные. Среди зарубежных достаточно много китайских производителей. Присутствует также продукция из США и ЕС. Без проблем можно найти и продукцию российских предприятий. Стоимость ветрогенераторов зависит от мощности, наличия дополнительных функциональных возможностей (например, солнечных модулей). Цены могут меняться от десятков до сотен тыс. р.
Вернуться к содержанию
Расчёт и выбор ветрогенератора
На что нужно обращать внимание при выборе ветрогенератора. Для начала поймите, что зарубежные дорогие модели необязательно будут оптимальным решением. Здесь нужно исходить из ваших потребностей в выработке электричества. Так, что подсчитайте, сколько электричества вы будете расходовать.
Ветрогенератор с геликоидным ротором
При выборе стоит учитывать тот факт, что все модели ветрогенераторов рассчитаны на свою скорость ветра. То есть, они выдают мощность, указанную производителем, только при определённой скорости ветра. А значит, не последнюю роль играют климатические условия в вашем регионе. К примеру, максимальная мощность достигается при 10─12 метров в секунду. А в вашем регионе это значение в среднем 4─5, то заявленная электроэнергия вырабатываться не будет. Получится так, что просто переплатите и не получите ожидаемой мощности.
Мощность ветрогенератора напрямую зависит от диаметра того круга, который образуют лопасти. Приблизительно можно вычислить мощность по следующей формуле:
P = D^2 * R^3 / 7000, где
D – диаметр лопастей;
R – скорость ветра.
Если диаметр будет равен 1,5 метра, а скорость в вашей местности 5 метров в секунду, то мощность будет примерно 0,04 киловатта. Как видно мощность можно увеличить двумя способами: наращивая диаметр и скорость ветра. Причём последний параметр от нас не зависит. Обращайте внимание при покупке и на ёмкость аккумуляторов. Штиль может быть практически везде, кроме прибрежных зон. И в такие периоды ваши электроприборы будут брать электричество от аккумуляторов. Их ёмкость ограничена. Поэтому лучше дополнительно иметь резервное питание.
Чтобы обеспечить резервное энергоснабжение, нужно подключить ветрогенератор к электрической сети или использовать вместе с солнечными батареями. При необходимости можно скомпенсировать перебои в работе ветрогенератора.
Какое количество электроэнергии требуется обычной семье? В рядовой квартире у нас набегает за месяц примерно 360 кВтч. Ветрогенератор мощностью 5 киловатт выработает это количество даже при небольшой скорости ветра, какая обычно бывает в средней полосе России. А вот если энергопотребление велико (к примеру, стоит электрообогреватель, электрокотёл и т. п.), то ветрогенератора мощностью в 5 киловатт уже не хватит. Если только он не установлен у берега моря или крупного водоёма.
Вернуться к содержанию
Советы по установке
Наверное, всем понятно, что устанавливать ветрогенератор следует в тех местах, где максимальная сила ветра. Это степи, береговая зона, прочие открытые пространства, которые удалены от зданий. Ветрогенератор нельзя ставить рядом с деревьями. Нельзя даже ставить у маленьких деревьев, поскольку они со временем вырастут.
Ветрогенератор с ротором Дарье
При выборе места для установки ветрогенератора следует учесть мнение соседей. Ведь ветрогенераторы являются очень шумными механизмами. Согласитесь, что не каждый сосед согласится так жить. В идеале ветрогенератор должен находиться от домов не меньше, чем на 200─300 метров.
Ветряная станция является экологически чистым источником энергии и проблем с загрязнением она не принесёт. По сравнению с гелиосистемами они могут быть даже более доступными по цене. Ветер дует днём и ночью, а значит, ветрогенератор будет простаивать только в штиль. При этом цена установки немаленькая и, если купили ветрогенератор, сделайте его установку корректно.
Что касается совместного использования с электросетью или только ветрогенератора, то выбор здесь остаётся за вами. В любом случае покупка должна быть экономически оправданной, а не просто отдать дань модной тенденции.
Окупаемость и эффективность
Стоимость ветрогенератора сама по себе немаленькая. А помимо него ещё нужно будет купить аккумуляторы, инвертор, контроллер, мачту, провода и т. п. Сейчас распространены модели ветрогенераторов мощностью 300 ватт. Это достаточно слабые модели, которые вырабатывают свои 300 ватт-час в случае ветра 10─12 метра в секунду, а при ветре 4─5 метра в секунду вырабатывается 30─50 ватт-час. Подобных установок хватает для обеспечения светодиодного освещения и питания мелкой электроники. Не нужно рассчитывать, что от этого ветрогенератора вы сможете обеспечить телевизор, микроволновку, холодильник и полноценное освещение. Стоимость маломощных ветрогенераторных установок стартует от 15─20 тысяч рублей. В комплект не входят аккумуляторы, инвертор и мачта. Полноценный комплект будет стоить не меньше 50 тыс. р.
Чтобы полноценно обеспечить энергией среднестатистический дом, требуется мощность ветрогенератора от 1 киловатта. В зависимости от скорости ветра такая установка может развивать мощность от 30 до 100 киловатт. Этого хватит на обеспечение питанием стандартной бытовой техники, освещения и так далее. На тех объектах, где требуется бесперебойное энергоснабжение, всё равно придётся ставить топливный генератор или организовывать работу ветрогенератора в связке с электросетью. Цена такого комплекта начинается от 150 и заканчивается на отметке 400 тысяч рублей.
Когда вы собираетесь обеспечить электричеством дом и небольшое подсобное хозяйство, потребуется ветрогенератор 3─5 киловатт. Цена такой ветряной установки лежит в интервале 0,3─1 миллион рублей. В стоимость входит контроллер, мачта, инвертор, аккумуляторы.
Ветрогенераторы мощностью 10 киловатт пригодятся тем, кто собирается ещё и отапливать дом от энергии, вырабатываемой этой установкой. Специалисты рекомендуют в таких случаях устанавливать ещё солнечные батареи и топливный генератор. Тогда энергоснабжение точно будет бесперебойным. Управление в таких системах берёт на себя специальный контроллер.
Вернуться к содержанию
Опрос
Примите участие в опросе!
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
Энергия ветра: разбираемся в самых популярных мифах о ветряных электростанциях
В начале 2019 года в России функционировало 15 ветряных электростанций, суммарная мощность которых составляла 183,9 МВт или 0,08 % от мощности всей энергосистемы страны. По сравнению со странами Европы, Китаем и США это очень мало. Неудивительно, что подавляющее большинство россиян до сих пор считают, что главными источниками энергии в стране являются нефть и газ, а производство на основе других видов энергии, например, ветряной, неэффективна, стоит дорого и даже опасна для здоровья. «Хайтек» вместе с компанией «Энел Россия» рассказывает, почему на самом деле ветряные электростанции не вызывают рак и бессонницу, не приводят к бедности и сокращению рабочих мест, а на их строительство требуется меньше ресурсов, чем на добычу нефти и газа.
Читайте «Хайтек» в
Рынок ветроэнергетики во всем мире достаточно развит: совокупный объем установленных мощностей электростанций, использующих энергию ветра, по данным на конец 2018 года достиг 564 ГВт. Наибольший прирост показали Китай, США и Германия.
При правильном развертывании ветряные электростанции позволят достичь цели, установленной Парижским соглашением — не допустить повышения температуры более чем на 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем в этом столетии. Ветряки, в отличие от угольных и газовых электростанций, не производят прямых выбросов в атмосферу и безопаснее для здоровья человека и окружающей среды, чем традиционная энергетика. Но это согласно официальной информации, однако у обывателей к создателям ветроэнергетических установок (ВЭУ) свои вопросы. Поэтому рассказываем о том, стоит ли опасаться альтернативной — ветряной — энергетики.
Миф 1: Шум от ветряных электростанций приводит к проблемам со здоровьем и просто мешает жить
Постоянный шум и свист появляется в ближайших к месту установки ветряной электростанции населенных пунктах — так звучит один из самых распространенных мифов о ветроэнергетике. На самом деле, ветряные электростанции не издают много шума — звуковое загрязнение, производимое лопастями и оборудованием ВЭУ, гораздо ниже, чем то, которому человек подвергается в городских условиях.
Согласно действующим в России санитарным нормам, эквивалентный уровень шума в населенных пунктах составляет 55 дБ в течение дня и 45 дБ ночью. На практике: в сельской местности, где шум в ночное время колеблется от 20 до 40 дБ, ветряк будет издавать звук мощностью 35–45 дБ. Но это значение справедливо только в радиусе 350 м от электростанции (если речь идет об одиноко стоящем ветряке) — далее уровень шума соответствует естественному фону.
Что касается различных заболеваний, начиная от бессонницы и заканчивая раком, то существует ряд исследований (например, проведенное Минздравом Канады), которые свидетельствуют о нулевом влиянии ветровых электростанций на здоровье человека.
В январе 2012 года Департамент охраны окружающей среды штата Массачусетс, США, опубликовал исследование о возможном воздействии ветряных электростанций на здоровье. В документе, составленном группой независимых врачей и инженеров, говорится о «недостаточном количестве доказательств того, что шум от ветряных турбин напрямую влияет на сон и вызывает проблемы со здоровьем или болезни».
Миф 2: Ветер — не слишком экологичный источник энергии
Энергия ветра снижает, а не увеличивает выработку углекислого газа в энергетическом секторе. Например, в Великобритании расчетное сокращение выбросов CO₂ по сравнению с ожидаемым объемом к 2020 году составило 15 млн т в год. Переход на альтернативные источники энергии — ветер, солнце и вода — а точнее, замена 61% традиционных электростанций на «зеленые» позволит сократить выбросы углекислого газа в Европе к 2030 году на 265 млн т.
Да, ветряные электростанции приводят к непрямым выбросам CO₂, но они составляют всего 11 г/кВт*ч. Для сравнения, тот же показатель у газовых электростанций составляет 490 г/кВтч, а у угольных — 820 г/кВтч.
Еще одна претензия к ветроэнергетике касается использования в ветрогенераторах редкоземельных металлов, таких как неодим. Это отчасти верно — в конструкции электродвигателя ветряной электростанции используются постоянные магниты из содержащие данный элемент, что увеличивает их эффективность в 10 раз в сравнении обычными магнитами. Однако, редкоземельные металлы широко используются в оборудовании и материалах, используемых в повседневной жизни — в мобильных телефонах, ноутбуках, автомобилях, самолётах в значительно большем объеме .
Миф 3: Ветряная энергетика не создает рабочих мест
Согласно прогнозам, к 2030 году в секторе возобновляемой энергетики будет задействовано около 24 млн человек — в 2017 году в нем уже работало около 8,8 млн сотрудников. Это сделает ветроэнергетику и ВИЭ в целом одним из драйверов развития мировой экономики. Только в Европе к 2030 году появится 90 тыс. дополнительных рабочих мест.
К тому же цены на нефть в последние несколько лет падают — это приводит к сокращению рабочих мест в нефтедобывающих компаниях. В 2015 году из-за снижения стоимости ископаемого топлива без работы осталось 250 тыс. человек.
Кроме того, игроки энергорынка активно сокращают сотрудников из-за растущей автоматизации труда. В 2018–2019 годах General Electric и Siemens по этой причине сократили несколько тысяч человек.
Миф 4: Ветряные электростанции — это дорого
Затраты на строительство ветряных электростанций ниже, чем при возведении традиционных электростанций, а стоимость энергии ветра постепенно снижается вместе с ростом объема новых ветропарков. По данным Bloomberg, стоимость строительства и эксплуатации ветряных электростанций за последние 10 лет по всему миру сократилась на 38%.
По данным правительства России, в 2015–2017 годах затраты на строительство ветряных электростанций упали на 33,6%. В июне 2019 года министр энергетики России Александр Новак заявил, что стоимость возведения ветряных электростанций сравнялась со строительством газотурбинных ТЭЦ при пересчете на расходы станции по производству 1 кВт*ч.
Согласно отчету компании Coface от 2018 года, ветроэнергетика быстро растет благодаря постоянному снижению цен на ветрогенераторы. При этом строятся они значительно быстрее традиционных.
Миф 5: Ветряные электростанции работают только 30% времени и не производят электричество в снег и штиль
Эффективность ветряных электростанций часто путают с коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ). Современные ветряные турбины вырабатывают электроэнергию 80–85% времени, а объем производимой энергии зависит от скорости ветра. КИУМ для ветряных электростанций составляет 28–30%, а для обычной, тепловой или газотурбинной, электростанции — в среднем 50-60%.
Ветроэлектростанции работают даже при слабом ветре (2-3 м/с) и в дождь, а небольшой объем производимой в таких условиях энергии уравновешивается запасами энергии, произведенными при более благоприятных погодных условиях. Кроме того, ветряные электростанции могут распределять электроэнергию между сетями — в зависимости от того, где ветер дует сильнее, и работать в связке с солнечными, биоэнергетическими и газовыми электростанциями.
Все формы производства энергии оказывают влияние на окружающую среду, на живущих рядом с электростанциями людей и животных. Но влияние ветряной энергетики — одно из самых низких из существующих. Некоторые из описанных выше опасений содержат долю правды, однако ветроэнергетика — молодая технология, которая развивается быстрыми темпами и постоянно становится эффективнее и безопаснее.
Ветроэнергетика: за и против
Статьи об энергетике
На чтение 7 мин. Просмотров 998 Опубликовано 19.12.2021
В последние десятилетия человечество начало осознавать всю ответственность бездумного использования природных ресурсов нашей планеты и невозможность восстановления отдельных ископаемых. Первая задача, которая впоследствии стала ключевой, заключалась в том, чем заменить невосстанавливаемые источники энергии на альтернативные источники энергии…
Так, появилось понятие «зелёная», регенеративная или альтернативная энергия. И ветер — один из ее ключевых элементов.
В наше время энергия ветра все больше используется для получения электроэнергии.
А отрасль энергетики, что занимается преобразованием ветра в источник питания всего, что в нем нуждается называется ветроэнергетика. И сейчас она активно и стабильно развивается.
Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра
Наука, как и сознание не стоят на месте. С каждым годом методы ветроэнергетики совершенствуются, как и растет потребность человечества в альтернативных технологиях. Все больше стран используют ветровые турбины, ветрогенераторы или ветряки для выработки электроэнергии.
Турбины — последнее достижение науки в области добывания энергии ветра. Именно наибольшая ее часть генерируется с их помощью. Визуально они похожи на гигантские пропеллеры вертолета на устойчивой вертикальной основе.
Количество вырабатываемой энергии ветра напрямую зависит от размера самой турбины и ее лопастей.
Принцип работы следующий. Ветер вращает лопасти, которые в свою очередь крутят вал, соединенный с генератором, производящим электричество. Чем сильнее ветер, тем большее количество энергии возникает и, кстати, для ее генерации практически не используют воду, в отличие от других видов энергии.
Новейшие турбины имеют размер рутора (он же вал — место, соприкасаемое с генератором энергии) превышающий 120 м и вырабатывают мощность до 2 мегаватт. Это норма для обеспечения электроэнергией 800 жилых домов.
В мире уже несколько сотен тысяч ветряков, которые снабжают электроэнергией множество домов, кварталов и предприятий. Есть большие и маленькие. Ветряная мельница для электричества нашего времени — это башня из стали высота которой достигает до 130 м. На его вершине расположены генератор, рутор и лопасти.
Например, в Германии построили ветряк 120 м в высоту, он вырабатывает до 5 мегаватт, а его лопасти в длину достигают до 53 м и около 6 м в ширину. Результатом своей деятельности он может полностью обеспечивать до 900 современных домов, то есть небольшие города. А Норвегия запустила строительство еще более мощного ветряка, который, за предыдущими прогнозами, будет обеспечивать до 2000 жилых сооружений.
Кроме суши их еще ставят на воде. Наивысшая ветряная мельница для электричества в мире, которая даже занесена в книгу рекордов, стоит на высоте 4100 м над уровнем моря в провинции Сан-Хуан. Ее установкой руководила компания Barrick Gold, которая занимается добыванием золота.
Но важно знать, что этот вид энергии возможно использовать не во всех регионах планеты Земля. Все зависит от скорости ветра на высоте 20-30 м над поверхностью земли.
Для генерации полезной энергии нужен мощный воздушный поток, который может достигнуть того значения, что требуется для ее преобразования.
Поэтому ветровые электростанции рентабельны именно в тех регионах, где скорость ветра равна до 6,5 м/сек.
Это подходит для местностей, где дорогостоящие, невозможны или невыгодны другие источники энергии и топлива. По самым оптимистическим прогнозам отраслевых ученых, что до 2050 года 1/3 потребностей нашей планеты в электроэнергии будет обеспечиваться с помощью ветра, при современном темпе стабильного развития ветровой энергии.
Преимущества ветроэнергетики
Ветроэнергетику традиционно относят к категории альтернативных источников энергии. Такая энергетика будущего имеет ряд плюсов и минусов. Но сначала о достоинствах.
1. Неисчерпаемый источник
Природная энергия ветра - это неисчерпаемые энергетические ресурсы, а также возобновляемые источники энергии, которые распространены на всей территории земного шара. Ветер возобновляется самой природой.
Если светит солнце, то в атмосфере постоянно происходит движение ветра. Для их получения не нужно строить большие заводы, нанимать людей, пригонять тяжелую технику, чтобы добыть и переработать топливо, которое станет ветряной энергией.
2. Минимальное техобслуживание
Сам ветряной двигатель не нуждается в постоянном техобслуживании, стоит иногда проверять его исправность и периодически проводить ремонт.
Средний срок службы ветрогенератора составляет 20 лет. Это подходящий вариант для изолированных территорий, например, островов, куда невозможно доставить другие источники энергии.
3. Перспективность
В связи с очевидной исчерпаемостью привычных ресурсов Земли для добычи энергии, ветроэнергетика - одна из наиболее перспективных направлений в добыче энергии. Всё большее количество стран разрабатывают и внедряют проекты, где в качестве источника энергии как на промышленных объектах, так и для рядовых потребителей, будет ветер. Одним из таких направлений является применение энергии ветра. Ярким примером разработок, являются проекты плавающих и парящих ветрогенераторов.
Ветрогенераторы на воде могут использовать только страны с выходом к морю. Такие ветрогенераторы устанавливают вдали от берега, на глубине 100 и более метров. КПД таких установок заметно выше, чем у ветряков на берегу. Это обусловлено тем, что над поверхностью моря всегда присутствует ветер, очень редко бывает полный штиль. Впервые такой проект был внедрен в Норвегии в 2007 году.
Парящие ветрогенераторы выглядят как надувная сфера с турбинами по центру. Различные страны также планируют осваивание энергии ветра для частичной замены энергии при добыче полезных ископаемых.
Например, Германия к 2025 году планирует производить до 45% энергии из альтернативных источников. Дания намерена обеспечивать 50% населения электричеством за счёт ветра. В 2019 году в ЕС 15% электричества было выработано за счёт ветроэнергетики, а в 2020 году этот показатель увеличился еще на 7%.
Недостатки ветроэнергетики
Однако не всё так гладко. У ветроэнергетики есть как положительные черты, так и отрицательные.
1. Сегодня есть, а завтра нет ㅤ
Энергия ветра непостоянна, а также очень зависит от изменений в природе. Если скорость ветра низкая — механизм перестает работать, а если слишком большая — его нужно защитить от повреждения, а в некоторых случаях даже лучше отключить, чтобы уберечь. Еще одна проблема — это изменчивость и непредсказуемость скорости ветра и его направление.
Поэтому при установке ветрогенераторов та очень больших территориях нужно решить сразу 2 задачи:
- как сохранить и направить в правильное русло кинетическую энергию ветра на местности большой площади;
- как оптимизировать равномерность ветрового потока.
Параллельно с этим, необходимо научиться сохранить энергию тогда, когда она не используется. Это требует сооружения аккумуляторных батарей. Но насколько эффективным не выглядел бы процесс, энергия, тем не менее, теряется в каждом из этих звеньев.
2. Дороговизна
Первоначальная установка ветрогенератора — затратно. Цена 1 кВт установленной мощности ВЭУ составляет около 1000$. В зависимости от целей установки (промышленное предприятие, населенный пункт или для частного дома), могут потребоваться серьёзные первоначальные инвестиции.
3. Шум и магнитное поле
Ветровые установки могут издавать 2 вида шума:
- механический;
- аэродинамический.
Проблема механического шума для современных установок в целом отсутствует, но очень актуальна для установок старших моделей. Аэродинамический — появляется от контакта ветра с лопастями генератора и достигает до 100 дБ.
В ряде стран Европы есть специальные законы и нормы связанные с ограничением вредности шума от работающего ветрогенератора.
Их установка разрешена на расстоянии не менее 300 м от жилых кварталов.
4. Птичку жалко
Птицы очень часто страдают от столкновения с лопастями ветровых турбин. А также через частоты, что появляются от работы лопастей, поэтому черви глубже уходят под землю, что нарушает пищевую цепочку.
Но летучие мыши страдают ещё больше. В конце каждой лопасти образуется область пониженного давления поэтому летучие мыши, пролетающие мимо, получают баротравму. Много этих рукокрылых зверей умирает от внутреннего кровоизлияния. Экспертами ведутся разработки, чтобы минимизировать потери «живой» природы.
5. Утилизация
Глобальная проблема — это кладбище изношенных лопастей от ветрогенераторов.
Утилизировать правильно и эффективно их пока не научились, только сжигать, а это — выбросы углекислого газа в атмосферу.
Отрицательные стороны ветроэнергетики всё же не перевешивают положительных сторон этого вида энергетики. Все же, это одна из самых перспективных отраслей альтернативных источников энергии, которая будет развиваться и в дальнейшем.
Прогресс в создании более совершенных ветровых установок с повышенной мощностью, а также повышенное внимание именно к данному источнику энергии, говорит о том, что люди стали не только говорить о переходе на природные источники энергии, но и предпринимать для этого конкретные шаги.
Полезные ископаемые недр земли — ресурс вполне исчерпаемый, а особенно с потребностями человека в XXI веке. Поэтому наращивать темпы добычи энергии с помощью ветра, солнца, волн, стоит уже сейчас.
Источник https://akbinfo.ru/alternativa/vetrogenerator.html
Источник https://hightech.fm/2019/09/27/wind-myths
Источник https://proagregat.com/energetika/vetroenergetika-za-i-protiv/
