Энергия ветра и установки для ее преобразования

Для получения такого неиссякаемого источника энергии, как энергия ветра, используют различные ветрогенераторы, с которыми мы вас вкратце и познакомим, являясь непосредственными их производителями. Для применения в ветроэнергетике особый интерес представляют локальные ветра, которые образуются рельефом земли и водными пространствами.

4. Какие бывают ветростанции?

Cуществующие ветроэлектростанции можно разделить на две основные группы в зависимости от расположения оси вращения вала генератора:

- Горизонтально расположенным валом генератора (HAWT- Horizontal Axis Wind Turbines) - пропеллерные

- Вертикально расположенным валом генератора (VAWT - Vertical Axis Wind Turbines) - виндроторные.

Исторически сложилось так, что пропеллерные (HAWT) получили широкое распространение. Виндроторные станциии (VAWT), теоретически превосходя по ряду экономических и технических характеристик пропеллерные ветроэлектростанции, до настоящего времени просто не имели достаточно простого и экономически оправданного решения конструкции.

В настоящее время существуют разные типы ВЭС с различными техническими и энергетическими характеристиками (указаны коэффициенты использования энергии ветра)

- Sea Twirl – это название новой системы, придуманной и реализованной компанией Ehrnberg Solutions, для накопления кинетической энергии и электричества от потоков ветра.

По сравнению с традиционными решениями, ветряная энергетическая установка имеет немало достоинств. Установка плавает на воде и обладает вертикальной осью вращения. Верхняя вращающаяся часть в основании имеет форму тора. Данное основание работает как маховик: оно поворачивается за счёт заполнения водой и инерции. Отличительной особенностью является работа при безветренных условиях.

Специальная длинная установка под водой содержит электрический генератор, из которого исходят провода, и поплавок, который приходит во вращение при вращении части на поверхности. Также подводная часть механизма фиксируется тросами ко дну.

Быстрый ветер будет способствовать поднятию поплавка до поверхности воды под действием центробежной силы. При этом вода, которая накопилась в поплавке, будет переходить в постепенно заполняющийся водой тор. Данный принцип работы позволит продолжать вращение части установки на поверхности даже в отсутствие ветра до того момента, пока вода, заполняющая его, не уйдёт.

Принцип действия и конструктивные особенности дают возможность производить накопление энергии от ветра любого направления. Что важно – для данной ветряной энергетической установки не требуются большие и дорогие опоры.

Работа системы была успешно проверена на практике. В будущем инженеры планируют увеличить размеры механизма. Высота установки составит почти половину километра – 438 метров. Поверхностная часть будет иметь длину 210 метров, а подводная – 228. Одна такая система сможет обеспечивать электроэнергией 8 тысяч частных домов.

5. Сравнительная характеристика ветроэлектростанций.

Пропеллерные ветростанции имеют 1,2 или 3 лопасти сложной конструкции, дорогой редуктор, систему контроля и тормоза. Известно, что из ветра максимально можно извлечь 59 % кинетической энергии, после чего движение воздуха прекратится.

Преобразование кинетической энергии ветра пропеллерными станциями в механическую широко варьируется в пределах от 10 до 30 %, в зависимости от типа станции. Можно уточнить, что эти результаты верны только в том случае, если направление ветра перпендикулярно рабочему профилю лопастей станции. При порывистом и изменчивом ветре результаты извлечения энергии ветра более удручающие, поскольку системы "наведения на ветер" являются примитивными в виде хвоста и расположены за рабочей поверхностью пропеллера, в "отработанном" потоке воздуха, а не в поступающем. Из-за неэффективности даже такого наведения на ветер многие современные ветростанции выпускаются без системы "наведения" (в больших станциях "наведение на ветер" осуществляется за счет поворота лопастей пропеллера специальным механизмом). Механическая энергия пропеллерных станций преобразуется в электрическую с КПД 50-69 %. (различные типы редукторов, вязкость трансмиссионного масла...) Другой факт - пропеллерные станции часто выходят из строя из-за высоко расположенного ветроагрегата, поскольку не производится ежегодное обслуживание и замена масла. Как результат - относительно высокая стоимость КВт-ч электроэнергии.

Как уже было указано выше, ВРТБ - ветроэлектростанция с вертикально расположенным валом генератора (VAWT). Основным преимуществом конструкции ветростанции является ее независимое "наведение на ветер". Неограниченная скорость вращения ротора позволяет работать со всеми встречающимися ветрами, включая штормовые.

В результате использования уникального решения системы ротор-статор, которая "форсирует" поступающий ветер, а также грамотного решения электрической схемы и генератора стало возможным преобразование кинетической энергии ветра в механическую на уровне 39-42 % и преобразование механической энергии в электрическую на уровне 90-94 % соответственно.Модульная конструкция позволяет установить необходимую мощность для потребителя, основываясь на характеристиках ветра в месте установки. Другое преимущество ветроэлектростанции - расположение генератора, электрической схемы и аккумуляторов на уровне земли. Это позволяет своевременно, легко и без больших затрат производить техническое обслуживание станции. Как результат - низкая стоимость КВт-ч электроэнергии и удобство эксплуатации.

Независимо от размеров станции генератор, система управления и другое оборудование устанавливаются на уровне земли.

Отличительные особенности:

• рабочая скорость ветра от 3м/с и выше без ограничений;
• генератор, система автоматики и др. расположены на уровне земли.
•работа при ветрах любого направления без каких-либо настроечных операций;
•увеличивающаяся устойчивость конструкции при повышении скорости вращения ротора за счет гироскопического эффекта;
• бесшумность (30 dB на расстоянии 5 при ветре 15 м/с);
• простота монтажа и технического обслуживания;
• быстрый ввод в эксплуатацию;
• модульный принцип строения;
•возможность автономной работы или параллельной работы с другими источниками энергии;
• абсолютно не требует наведения на ветер;
• надежность конструкции.

Поиск по сайту: