Ветровые мельницы для электричества: Энергия ветра обеспечивает электричеством крупнейшую производственную площадку SC Johnson (и не только!)

Содержание

Электрические ветряные мельницы (ветряки)

Электрическая ветряная мельница или просто ветряк — это вариант для тех, кто мечтает об автономном доме и тех, у кого нет возможности подключиться к существующей электромагистрали по причине ее значительной удаленности от дома. Назначение подобных установок в том, чтобы преобразовывать кинетическую энергию ветра в электрическую.

Конструкция ветряков не замысловатая и представляет собой мачту (на растяжках, монолитная, телескопическая), на вершине которой закрепляется редуктор с лопастями и генератор.

Если вы решили установить электрическую ветряную мельницу у себя на участке, то вам необходимо определиться с видом ветрогенератора и его мощностью.

Что касается вида ветрогенираторов, то их различают по количеству лопастей, по шагу винта, по материалу и по оси вращения. О последней классификации мы дальше и поговорим, так как определившись с тем, с какой осью вращения у вас будет ветрогениратор (с горизонтальной или вертикальной) подбирается все остальное.

Ветрогениратор с горизонтальной осью вращения.

Данный ветрогениратор представляет собой обычный пропеллер, у которого ось вращения ориентирована параллельно воздушному потоку.

Достоинства горизонтального ветрогениратора:

  • после его установки вы получаете надежный, экологически чистый, безопасный, а главное автономный источник энергии;
  • при равной мощности имеет меньшие габариты, чем вертикальный;
  • более высокая эффективность работы, за счет меньшего разброса углов атаки на рабочих режимах;
  • коэффициент полезного действия (КПД) выше, чем у вертикальных, 30% против 25%;
  • срок окупаемости меньше в 2-3 раза, чем у ветрогенератора с вертикальной осью вращения, и составляет около 15 лет.

Недостатки горизонтального ветрогениратора:

  • роутер необходимо ориентировать по направлению ветра, а для этого требуется внедрять дополнительные механизмы, например, флюгер;

  • не подходит для мест, где часто случаются турбулентные ветра;
  • для оптимальной работы установки скорость ветра должна быть 10-12 м/с (для вертикального ветрогенератора — 3-4 м/с).

Ветрогениратор с вертикальной осью вращения.

Тип конструкции у такого ветрогенератора совершенно отличается от конструкций горизонтального ветрогениратора. Здесь ось вращение ориентирована перпендикулярно воздушному потоку.

Достоинства вертикального ветрогениратора:

  • так же, как и ветрогениратор с горизонтальной осью вращения, он является экологически чистым, надежным, безопасным и автономным источником энергии;
  • всегда находиться по ветру, что не влияет на его производительность при смене ветрового потока в отличие от горизонтальных, у которых она падает при смене ветра;
  • немного выше коэффициент использования энергии ветра, чем у горизонтальных;
  • можно ставить в местах, где часто наблюдаются резкие и кратковременные порывы ветра;
  • для старта и дальнейшей работы требуется ветер со скоростью 1 м/с;
  • зимой снег не налипает на лопасти.

Недостатки вертикального ветрогениратора:

  • стоят дороже, парой в 2-3 раза по сравнению с горизонтальными;
  • для получения той же мощности, что и у ветрогениратора с горизонтальной осью, потребуется ветряк в 2 раза больше;
  • может вызвать сильные резонансы;
  • находится ниже к земле, чем ветрогенираторы с горизонтальной осью вращения.

Срок службы у обоих видов установок одинаков и составляет 15-25 лет, по истечении которого требуется замена основных деталей. Не отличается у обоих типов ветрогенираторов и уровень шума — при исправных и смазанных деталях в доме вы их слышать не будете.

Наибольшее же распространение в частном домостроение получили ветряки с горизонтальной осью вращения.

Необходимая мощность электрических ветряных мельниц

Какой мощности нужно покупать ветрогениратор, чтобы энергии хватило на все необходимое? Это второй вопрос, на который нужно ответить перед его приобретением.

Итак, для следующих запросов мощность ветряка должна быть:

300-500 Ватт — обеспечат зарядку мобильных устройств, просмотр телевизора или освещение нескольких помещений. От такого ветряка можно смело запитать баню при условии, что нагрев воды будет производиться дровами, газом или другими отличными от электричества способами;

1-5 КВатт — обеспечат работу стиральной машины, электроплиты, микровалновки, холодильника и другой бытовой техники;

5-10 КВатт — электроэнергией будет полностью обеспечен частный дом или коттедж, правда только в том случае, если не будут использоваться кондиционер и электрические отопительные приборы;

10-20 КВатт — такой мощности достаточно для обеспечения электроэнергией нескольких домов.

Правда, для того, чтобы вырабатывалась указанная энергия, необходим практически бесперебойный ветер, который должен дуть с оптимальной скоростью необходимой для каждой установки.


 

Поделиться статьей с друзьями:

Ветроэнергетика — это… Что такое Ветроэнергетика?

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2010 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 196,6 гигаватт

[1]. В том же году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 430 тераватт-часов (2,5 % всей произведённой человечеством электрической энергии).[2][3] Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2011 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 28 % всего электричества, в Португалии — 19 %, в Ирландии — 14 %,[4], в Испании — 16 % и в Германии — 8 %.[5] В мае 2009 года 80 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе.[3]

Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции, возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии.

[6][7][8] Для решения подобных проблем используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.

История использования энергии ветра

Мельница со станиной

Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами.[9]

«Мельницы на козлах, так называемые немецкие мельницы, являлись до середины XVI в. единственно известными. Сильные бури могли опрокинуть такую мельницу вместе со станиной. В середине XVI столетия один фламандец нашел способ, посредством которого это опрокидывание мельницы делалось невозможным. В мельнице он ставил подвижной только крышу, и для того, чтобы поворачивать крылья по ветру, необходимо было повернуть лишь крышу, в то время как само здание мельницы было прочно укреплено на земле»

(К. Маркс. «Машины: применение природных сил и науки»).

Масса козловой мельницы была ограниченной в связи с тем, что её приходилось поворачивать вручную. Поэтому была ограниченной и её производительность. Усовершенствованные мельницы получили название шатровых.

В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. Толедо — 1526 г., Глочестер — 1542 г., Лондон — 1582 г., Париж — 1608 г., и др. В Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.

Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в 19-м веке в Дании. Там в 1890-м году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908-му году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 метра и четырёхлопастные роторы диаметром 23 метра. Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров. К 1941-му году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт. В период с 1940-х по 1970-е годы ветроэнергетика переживает период упадка в связи с интенсивным развитием передающих и распределительных сетей, дававших независимое от погоды энергоснабжение за умеренные деньги. Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1980-х, когда в Калифорнии начали предоставляться налоговые льготы для производителей электроэнергии из ветра.

[9]

Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

Мощность ветрогенератора зависит от площади, ометаемой лопастями генератора, и высоты над поверхностью. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

Воздушные потоки у поверхности земли/моря являются ламинарными — нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров.[10] Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество резко растёт в мире.[11] Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность пропорциональна третьей степени скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в восемь раз.[12]

В августе 2002 года компания Enercon построила прототип ветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, масса гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 10,0 МВт для офшорного применения

[13]. В 2009 году турбины класса 1,5 — 2,5 МВт занимали 82 % в мировой ветроэнегетике[14].

Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Наиболее эффективной конструкцией для территорий с малой скоростью ветровых потоков признаны ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, т. н. роторные, или карусельного типа. Сейчас все больше производителей переходят на производство таких установок, так как далеко не все потребители живут на побережьях, а скорость континентальных ветров обычно находится в диапазоне от 3 до 12 м/с. В таком ветрорежиме эффективность вертикальной установки намного выше. Стоит отметить, что у вертикальных ветрогенераторов есть ещё несколько существенных преимуществ: они практически бесшумны, и не требуют совершенно никакого обслуживания, при сроке службы более 20 лет. Системы торможения, разработанные в последние годы, гарантируют стабильную работу даже при периодических шквальных порывах до 60 м/с.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Но стоимость инвестиций по сравнению с сушей выше в 1,5 — 2 раза. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.

Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.

5 июня 2009 года компании Siemens AG и норвежская Statoil объявили об установке первой в мире коммерческой плавающей ветроэнергетической турбины мощностью 2,3 МВт, производства Siemens Renewable Energy.[15]

Статистика по использованию энергии ветра

На июнь 2012 года суммарные установленные мощности всех ветрогенераторов мира составили 254 ГВт. Среднее увеличение суммы мощностей всех ветрогенераторов в мире, начиная с 2009 года, составляет 38-40 гигаватт за год и обусловлено бурным развитием ветроэнергетики в США, Индии, КНР и ФРГ[16]. Предполагаемая мощность ветряной энергетики к концу 2012 года по данным World Wind Energy Assosiation приблизится к значению в 273 ГВт[17].

Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов[18][19].

В 2010 году в Европе было сконцентрировано 44 % установленных ветряных электростанций, в Азии — 31 %, в Северной Америке — 22 %.

Таблица: Суммарные установленные мощности, МВт, по странам мира 2005—2011 г. Данные Европейской ассоциации ветроэнергетики[20] и GWEC[21].

Страна 2005 г., МВт. 2006 г., МВт. 2007 г., МВт. 2008 г. МВт. 2009 г. МВт. 2010 г. МВт. 2011 г. Мвт.
Китай 1260 2405 6050 12210 25104 41800 62733
США 9149 11603 16818 25170 35159 40200 46919
Германия 18428 20622 22247 23903 25777 27214 29060
Испания 10028 11615 15145 16754 19149 20676 21674
Индия 4430 6270 7580 9645 10833 13064 16084
Франция 757 1567 2454 3404 4492 5660 6800
Италия 1718 2123 2726 3736 4850 5797 6737
Великобритания 1353 1962 2389 3241 4051 5203 6540
Канада 683 1451 1846 2369 3319 4008 5265
Португалия 1022 1716 2150 2862 3535 3702 4083
Дания 3122 3136 3125 3180 3482 3752 3871
Швеция 510 571 788 1021 1560 2163 2907
Япония 1040 1394 1538 1880 2056 2304 2501
Нидерланды 1224 1558 1746 2225 2229 2237 2328
Австралия 579 817 817,3 1306 1668 2020 2224
Турция 20,1 50 146 433 801 1329 1799
Ирландия 496 746 805 1002 1260 1748 1631
Греция 573 746 871 985 1087 1208 1629
Польша 73 153 276 472 725 1107 1616
Бразилия 29 237 247,1 341 606 932 1509
Австрия 819 965 982 995 995 1011 1084
Бельгия 167,4 194 287 384 563 911 1078
Болгария 14 36 70 120 177 375 612
Норвегия 270 325 333 428 431 441 520
Венгрия 17,5 61 65 127 201 329 329
Чехия 29,5 54 116 150 192 215 217
Финляндия 82 86 110 140 146 197 197
Эстония 33 32 58 78 142 149 184
Литва 7 48 50 54 91 154 179
Украина 77,3 86 89 90 94 87 151
Россия 14 15,5 16,5 16,5 14 15,4

Таблица: Суммарные установленные мощности, МВт по данным WWEA.

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
7475 9663 13696 18039 24320 31164 39290 47686 59004 73904 93849 120791 157000 196630 237227

В то же время, по данным European Wind Energy Association, суммарная вырабатываемая мощность ветряной энергии в России за 2010 год составила 9 МВт, что приблизительно соответствует показателям Вьетнама (31 МВт), Уругвая (30,5 МВт), Ямайки (29,7 МВт), Гваделупы (20,5 МВт), Колумбии (20 МВт), Гайаны (13,5 МВт) и Кубы (11,7 МВт).

В 2011 году ветряные электростанции Германии произвели 8 % от всей произведённой в Германии электроэнергии[22].

В 2011 году 28 % электроэнергии в Дании вырабатывалось из энергии ветра[23].

В 2009 году в Китае ветряные электростанции вырабатывали около 1,3 % суммарной выработки электроэнергии в стране. В КНР с 2006 года действует закон о возобновляемых источниках энергии. Предполагается, что к 2020 году мощности ветроэнергетики достигнут 80-100 ГВт.[24]

Португалия и Испания в некоторые дни 2007 года из энергии ветра выработали около 20 % электроэнергии[25]. 22 марта 2008 года в Испании из энергии ветра было выработано 40,8 % всей электроэнергии страны[26].

Ветроэнергетика в России

В середине 1920-х годов ЦАГИ разрабатывал ветро-электрические станции и ветряки для сельского хозяйства. Конструкция «крестьянского ветряка» могла быть изготовлена на месте из доступных материалов. Его мощность варьировалась от 3 л.с., 8 л.с. до 45 л.с. Такая установка могла освещать 150—200 дворов или приводить в действие мельницу. Для постоянства работы был предусмотрен гидравлический аккумулятор[27].

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 млрд кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.[28]

Энергетические ветровые зоны в России расположены, в основном, на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, в районах Нижней и Средней Волги и Дона, побережье Каспийского, Охотского, Баренцева, Балтийского, Чёрного и Азовского морей. Отдельные ветровые зоны расположены в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале.

Максимальная средняя скорость ветра в этих районах приходится на осенне-зимний период — период наибольшей потребности в электроэнергии и тепле. Около 30 % экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14 % — в Северном экономическом районе, около 16 % — в Западной и Восточной Сибири.

Суммарная установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2009 год составляет 17-18 МВт.

Cамая крупная ветроэлектростанция России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Зеленоградская ВЭУ состоит из 21 установки датской компании SЕАS Energi Service A.S.

На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт). Годовая выработка в 2011 году не превысила 0,2 млн кВт·ч.

В Республике Башкортостан действует ВЭС Тюпкильды мощностью 2,2 МВт, располагающаяся около одноимённой деревни Туймазинского района[28]. ВЭС состоит из четырёх ветроагрегатов немецкой фирмы Hanseatische AG типа ЕТ 550/41 мощностью по 550 кВт. Годовая выработка электроэнергии в 2008—2010 гг. не превышала 0,4 млн кВт·ч.

В Калмыкии в 20 км от Элисты размещена площадка Калмыцкой ВЭС планировавшейся мощностью в 22 МВт и годовой выработкой 53 млн кВт·ч, на 2006 год на площадке установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт и выработкой от 3 до 5 млн кВт·ч.

В Республике Коми вблизи Воркуты недостроена Заполярная ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт.

На острове Беринга Командорских островов действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.

Успешным примером реализации возможностей ветряных установок в сложных климатических условиях является ветродизельная электростанция на мысе Сеть-Наволок Кольского полуострова мощностью до 0,1 МВт. В 17 километрах от неё в 2009 году начато обследование параметров будущей ВЭС работающей в комплексе с Кислогубской ПЭС.

Существуют проекты на разных стадиях проработки Ленинградской ВЭС 75 МВт Ленинградская область, Ейской ВЭС 72 МВт Краснодарский край, Калининградской морской ВЭС 50 МВт, Морской ВЭС 30 МВт Карелия, Приморской ВЭС 30 МВт Приморский край, Магаданской ВЭС 30 МВт Магаданская область, Чуйской ВЭС 24 МВт Республика Алтай, Усть-Камчатской ВДЭС 16 МВт Камчатская область, Новиковской ВДЭС 10 МВт Республика Коми, Дагестанской ВЭС 6 МВт Дагестан, Анапской ВЭС 5 МВт Краснодарский край, Новороссийской ВЭС 5 МВт Краснодарский край и Валаамской ВЭС 4 МВт Карелия.

Ветряной насос «Ромашка» производства СССР

Как пример реализации потенциала территорий Азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС, действующей на 2010 год мощностью в 21,8 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива.

В 2003—2005 годах в рамках РАО ЕЭС проведены эксперименты по созданию комплексов на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания, по программе в посёлке Тикси установлен один агрегат. Все проекты начатые в РАО, связанные с ветроэнергетикой переданы компании РусГидро. В конце 2008 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций[29].

Предпринимались попытки серийного выпуска ветроэнергетических установок для индивидуальных потребителей, например водоподъёмный агрегат «Ромашка».

В последние годы увеличение мощностей происходит в основном за счет маломощных индивидуальных энергосистем, объём реализации которых составляет 250 ветроэнергетических установок (мощностью от 1 кВт до 5 кВт).

Перспективы

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Мощность высотных потоков ветра (на высотах 7-14 км) примерно в 10-15 раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.

Германия планирует к 2020 году производить 19,6 % электроэнергии из возобновляемых источников энергии, в основном из ветра.[30]

Дания планирует к 2020 г. 50 % потребности страны в электроэнергии обеспечивать за счет ветроэнергетики[31].

В 2008 году Европейским Союзом установлена цель: к 2010 году установить ветрогенераторов на 40 тыс. МВт, а к 2020 году — 180 тыс. МВт. Согласно планам Евросоюза общее количество электрической энергии, которые выработают ветряные электростанции, составит 494,7 Тв-ч.[32][30].

В Китае принят Национальный План Развития. Планируется, что установленные мощности Китая должны вырасти до 5 тыс. МВт к 2010 году и до 30 тыс. МВт к 2020 году[33]. Однако бурное развитие ветроэнергетического сектора позволило Китаю превысить порог в 30 Гвт установленной мощности уже в 2010 году.[34]

Индия к 2012 году увеличит свои ветряные мощности в 2 раза в сравнении с 2008 годом. К 2012 году будет построено новых ветряных электростанций на 6 тысяч МВт.[35]

Венесуэла за 5 лет с 2010 года планирует построить ветряных электростанций на 1500 МВт.[36].

Франция планирует к 2020 году построить ветряных электростанций на 25 000 МВт, из них 6 000 МВт — офшорных[37].

Экономические аспекты ветроэнергетики

Лопасти ветрогенератора на строительной площадке.

Основная часть стоимости ветроэнергии определяется первоначальными расходами на строительство сооружений ВЭУ (cтоимость 1 кВт установленной мощности ВЭУ ~$1000).

Экономия топлива

Ветряные генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Себестоимость электроэнергии

Себестоимость электричества, производимого ветрогенераторами, зависит от скорости ветра[38].

Скорость ветра Себестоимость (для США, 2004 год)
7,16 м/c 4,8 цента/кВт·ч;
8,08 м/с 3,6 цента/кВт·ч;
9,32 м/с 2,6 цента/кВт·ч.

Для сравнения: себестоимость электричества, производимого на угольных электростанциях США, 4,5 — 6 цента/кВт·ч. Средняя стоимость электричества в Китае 4 цента/кВт·ч.

При удвоении установленных мощностей ветрогенерации себестоимость производимого электричества падает на 15 %. Ожидается, что себестоимость ещё снизится на 35—40 % к концу 2006 г. В начале 80-х годов стоимость ветряного электричества в США составляла $0,38.

В марте 2006 года Earth Policy Institute (США) сообщил о том, что в двух районах США стоимость ветряной электроэнергии стала ниже стоимости традиционной энергии. Осенью 2005 года из-за роста цен на природный газ и уголь стоимость ветряного электричества стала ниже стоимости электроэнергии, произведённой из традиционных источников. Компании Austin Energy из Техаса и Xcel Energy из Колорадо первыми начали продавать электроэнергию, производимую из ветра, дешевле, чем электроэнергию, производимую из традиционных источников.

Экономика ветроэнергетики в России

В большинстве регионов России среднегодовая скорость ветра не превышает 5 м/с[источник не указан 123 дня], в связи с чем привычные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения практически не применимы — их стартовая скорость начинается с 3-6 м/с, и получить от их работы существенное количество энергии не удастся. Однако на сегодняшний день все больше производителей ветрогенераторов предлагают т. н.роторные установки, или ветрогенераторы с вертикальной осью вращения. Принципиальное отличие состоит в том, что вертикальному генератору достаточно 1 м/с чтобы начать вырабатывать электричество. Развитие этого направления снимает ограничения по использованию энергии ветра в целях электроснабжения. Наиболее прогрессивная технология — сочетание в одном устройстве генераторов двух видов — вертикального ветрогенератора и ФЭМ (фото-электрические модули) — солнечные панели. Дополняя друг друга, совместно они гарантируют производство достаточного количества электроэнергии на любых территориях и в любых климатических условиях. Достаточных, например, для уличного освещения или питания объектов инженерно-технической инфраструктуры (базовые станции сотовой связи[источник не указан 64 дня], пункты наблюдения, погодные и метео-станции и так далее).

Другие экономические проблемы

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезах. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязующих их это делать.

Проблемы в сетях и диспетчеризации энергосистем из-за нестабильности работы ветрогенераторов начинаются после достижения ими доли в 20-25 % от общей установленной мощности системы. Для России это будет показатель, близкий к 50 тыс. — 55 тыс. МВт.

По данным испанских компаний «Gamesa Eolica» и «WinWind» точность прогнозов выдачи энергии ветростанций при почасовом планировании на рынке «на день вперёд» или спотовом режиме превышает 95 %.

Небольшие единичные ветроустановки могут иметь проблемы с сетевой инфраструктурой, поскольку стоимость линии электропередачи и распределительного устройства для подключения к энергосистеме могут оказаться слишком большими. Проблема частично решается, если ветроустановка подключается к местной сети, где есть энергопотребители. В этом случае используется существующее силовое и распределительное оборудование, а ВЭС создаёт некоторый подпор мощности, снижая мощность, потребляемую местной сетью извне. Трансформаторная подстанция и внешняя линия электропередачи оказываются менее нагруженными, хотя общее потребление мощности может быть выше.

Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с ремонтом, поскольку замена крупной детали (лопасти, ротора и т. п.) на высоте более 100 метров является сложным и дорогостоящим мероприятием.

Экономика малой ветроэнергетики

В России считается, что применение ветрогенераторов в быту для обеспечения электричеством малоцелесообразно из-за:

  • Высокой стоимости инвертора ~ 50 % стоимости всей установки (применяется для преобразования переменного или постоянного тока получаемого от ветрогенератора в ~ 220В 50Гц (и синхронизации его по фазе с внешней сетью при работе генератора в параллель))
  • Высокой стоимости аккумуляторных батарей — около 25 % стоимости установки (используются в качестве источника бесперебойного питания при отсутствии или пропадании внешней сети)
  • Для обеспечения надёжного электроснабжения к такой установке иногда добавляют дизель-генератор, сравнимый по стоимости со всей установкой.

В настоящее время, несмотря на рост цен на энергоносители, себестоимость электроэнергии не составляет сколько-нибудь значительной величины у основной массы производств по сравнению с другими затратами; ключевыми для потребителя остаются надёжность и стабильность электроснабжения.

Основными факторами, приводящими к удорожанию энергии, получаемой от ветрогенераторов, являются:

  • Необходимость получения электроэнергии промышленного качества ~ 220В 50 Гц (требуется применение инвертора)
  • Необходимость автономной работы в течение некоторого времени (требуется применение аккумуляторов)
  • Необходимость длительной бесперебойной работы потребителей (требуется применение дизель-генератора)

В настоящее время наиболее экономически целесообразно получение с 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:

  • Отопление является основным энергопотребителем любого дома в России.
  • 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 широких диапазонах 19—25 °C, а в бойлерах горячего водоснабжения 40—97 °C без ущерба для потребителей.

Экологические аспекты ветроэнергетики

Выбросы в атмосферу

Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонн оксидов азота[39].

По оценкам Global Wind Energy Council к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 миллиарда тонн[40].

Влияние на климат

Ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения. При массовом использовании ветряков (например в Европе) это замедление теоретически может оказывать заметное влияние на локальные (и даже глобальные) климатические условия местности. В частности, снижение средней скорости ветров способно сделать климат региона чуть более континентальным за счет того, что медленно движущиеся воздушные массы успевают сильнее нагреться летом и охлаждаться зимой. Также отбор энергии у ветра может способствовать изменению влажностного режима прилегающей территории. Впрочем, учёные пока только разворачивают исследования в этой области, научные работы, анализирующие эти аспекты, не дают количественную оценку воздействия широкомасштабной ветряной энергетики на климат, однако позволяют заключить, что оно может быть не столь пренебрежимо малым, как полагали ранее[41][42].

Вентиляция городов

В современных городах выделяется большое количество вредных веществ, в том числе от промышленных предприятий и автомобилей. Естественная вентиляция городов происходит с помощью ветра. При этом описанное выше снижение скорости ветра из-за массового использования ВЭУ может снижать и вентилируемость городов. Особенно неприятные последствия это может вызвать в крупных мегаполисах: смог, повышение концентрации вредных веществ в воздухе и, как следствие, повышенная заболеваемость населения. В связи с этим установка ветряков вблизи крупных городов нежелательна [источник не указан 867 дней].

Шум

Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:

  • механический шум — шум от работы механических и электрических компонентов (для современных ветроустановок практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старших моделей)
  • аэродинамический шум — шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки (усиливается при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки)

В настоящее время при определении уровня шума от ветроустановок пользуются только расчётными методами. Метод непосредственных измерений уровня шума не даёт информации о шумности ветроустановки, так как эффективное отделение шума ветроустановки от шума ветра в данный момент невозможно.

Источник шума Уровень шума, дБ
Болевой порог человеческого слуха 120
Шум турбин реактивного двигателя на удалении 250 м 105
Шум от отбойного молотка в 7 м 95
Шум от грузовика при скорости движения 48 км/ч на удалении в 100 м 65
Шумовой фон в офисе 60
Шум от легковой автомашины при скорости 64 км/ч 55
Шум от ветрогенератора в 350 м 35—45
Шумовой фон ночью в деревне 20—40

В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ.

Примером подобных конструктивных просчётов является ветрогенератор Гровиан. Из-за высокого уровня шума установка проработала около 100 часов и была демонтирована.

Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.

Низкочастотные вибрации

Низкочастотные колебания, передающиеся через почву, вызывают ощутимый дребезг стекол в домах на расстоянии до 60 м от ветроустановок мегаваттного класса.[43]

Как правило, жилые дома располагаются на расстоянии не менее 300 м от ветроустановок. На таком расстоянии вклад ветроустановки в инфразвуковые колебания уже не может быть выделен из фоновых колебаний.

Обледенение лопастей

При эксплуатации ветроустановок в зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование ледяных наростов на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние. Как правило, на территории, на которой возможны случаи обледенения лопастей, устанавливаются предупредительные знаки на расстоянии 150 м от ветроустановки.[44]

Кроме того, в случае легкого обледенения лопастей были отмечены случаи улучшения аэродинамических характеристик профиля.

Визуальное воздействие

Визуальное воздействие ветрогенераторов — субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов.

В обзоре, выполненном датской фирмой AKF, стоимость воздействия шума и визуального восприятия от ветрогенераторов оценена менее 0,0012 евро на 1 кВт·ч. Обзор базировался на интервью, взятых у 342 человек, живущих поблизости от ветряных ферм. Жителей спрашивали, сколько они заплатили бы за то, чтобы избавиться от соседства с ветрогенераторами.

Использование земли

Турбины занимают только 1 % от всей территории ветряной фермы. На 99 % площади фермы возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью[45], что и происходит в таких густонаселённых странах, как Дания, Нидерланды, Германия. Фундамент ветроустановки, занимающий место около 10 м в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни. Земля сдаётся в аренду, что позволяет фермерам получать дополнительный доход. В США стоимость аренды земли под одной турбиной составляет $3000-$5000 в год.

Таблица: Удельная потребность в площади земельного участка для производства 1 млн кВт·ч электроэнергии

Вред, наносимый животным и птицам

Таблица: Вред, наносимый животным и птицам. Данные AWEA[46].

Популяции летучих мышей, живущие рядом с ВЭС на порядок более уязвимы, нежели популяции птиц. Возле концов лопастей ветрогенератора образуется область пониженного давления, и млекопитающее, попавшее в неё, получает баротравму. Более 90 % летучих мышей, найденных рядом с ветряками обнаруживают признаки внутреннего кровоизлияния. По объяснениям учёных, птицы имеют иное строение лёгких, а потому менее восприимчивы к резким перепадам давления и страдают только от непосредственного столкновения с лопастями ветряков[47].

Использование водных ресурсов

В отличие от традиционных тепловых электростанций, ветряные электростанции не используют воду, что позволяет существенно снизить нагрузку на водные ресурсы.

Радиопомехи

Металлические сооружения ветроустановки, особенно элементы в лопастях, могут вызвать значительные помехи в приёме радиосигнала[48]. Чем крупнее ветроустановка, тем большие помехи она может создавать. В ряде случаев для решения проблемы приходится устанавливать дополнительные ретрансляторы.

См. также

Источники

  1. Global Wind Installations Boom, Up 31 % in 2009
  2. World Wind Energy Report 2010 (PDF). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
  3. 1 2 Wind Power Increase in 2008 Exceeds 10-year Average Growth Rate. Worldwatch.org. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
  4. Renewables. eirgrid.com. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
  5. «Wind Energy Update» (PDF). Wind Engineering: 191–200.
  6. Impact of Wind Power Generation in Ireland on the Operation of Conventional Plant and the Economic Implications. eirgrid.com (February 2004). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 22 ноября 2010.
  7. «Design and Operation of Power Systems with Large Amounts of Wind Power», IEA Wind Summary Paper (PDF). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
  8. Claverton-Energy.com (28 августа 2009). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 29 августа 2010.
  9. 1 2 Alan Wyatt, Electric Power: Challenges and Choices, (1986), Book Press Ltd., Toronto, ISBN 0-920650-00-7,
  10. http://www.tuuliatlas.fi/tuulisuus/tuulisuus_4.html Пограничный слой в атмосфере
  11. http://www.tuuliatlas.fi/tuulivoima/index.html Размеры генераторов по годам
  12. http://www.hyotytuuli.fi/index.php?page=617d54bf53ca71f7983067d430c49b7 Параметры действующих ветрогенераторов. Пори, Финляндия
  13. Clipper Windpower Announces Groundbreaking for Offshore Wind Blade Factory
  14. Edward Milford BTM Wind Market Report 20 Июль 2010 г.
  15. Jorn Madslien. Floating wind turbine launched, BBC NEWS, London: BBC, стр. 5 June 2009. Проверено 23 декабря 2012.
  16. Annual installed global capacity 1996—2011
  17. Half-year report 2012
  18. US and China in race to the top of global wind industry
  19. http://www.gwec.net/fileadmin/documents/PressReleases/PR_2010/Annex%20stats%20PR%202009.pdf
  20. «Wind in power. 2011 European statistics»
  21. «Global Wind Statistics 2011»
  22. Die Energiewende in Deutschland
  23. The Danish Market
  24. БИКИ, 25.07.09г., «На рынке ветроэнергетического оборудования КНР»
  25. Wind power — clean and reliable
  26. Испания получила рекордную долю электричества от ветра
  27. Использование энергии ветра в СССР \\ Бурят-Монгольская правда. № 109 (782) 18 мая 1926 года. стр. 7
  28. 1 2 Энергетический портал. Вопросы производства, сохранения и переработки энергии
  29. http://www.riarealty.ru/ru/article/34636.html «РусГидро» определяет перспективные площадки в РФ для строительства ветроэлектростанций
  30. 1 2 [tt_news=1892&tx_ttnews[backPid]=1&cHash=05ee83819c7f18864985e61c3fd26342 EU will exceed renewable energy goal of 20 percent by 2020]  (англ.). Проверено 21 января 2011.
  31. Denmark aims to get 50% of all electricity from wind power
  32. EWEA: 180 GW of Wind Power Possible in Europe by 2020 | Renewable Energy World
  33. Lema, Adrian and Kristian Ruby, «Between fragmented authoritarianism and policy coordination: Creating a Chinese market for wind energy», Energy Policy, Vol. 35, Isue 7, July 2007
  34. China’s Galloping Wind Market  (англ.). Проверено 21 января 2011.
  35. India to add 6,000 MW wind power by 2012  (англ.). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 21 января 2011.
  36. Venezuela, Dominican Republic Step into Wind 9 Сентябрь 2010 г.
  37. John Blau France Could Be Next Offshore Wind Powerhouse 26 Январь 2011 г.
  38. American Wind Energy Association. The Economics of Wind Energy
  39. Wind Energy and Wildlife: The Three C’s
  40. Wind Energy Could Reduce CO2 Emissions 10B Tons by 2020
  41. D.W.Keith,J.F.DeCarolis,D.C.Denkenberger,D.H.Lenschow,S.L.Malyshev,S.Pacala,P.J.Rasch The influence of large-scale wind power on global climate (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2004. — В. 46.
  42. Dr.Yang(Missouri Western State University) A Conceptual Study of Negative Impact of Wind Farms to the Environment (англ.) // The Technology Interface Journal. — 2009. — В. 1.
  43. http://www.canwea.ca/images/uploads/File/CanWEA_Wind_Turbine_Sound_Study_-_Final.pdf
  44. Wind Energy in Cold Climates
  45. Wind energy Frequently Asked Questions
  46. Энергия ветра: мифы против фактов
  47. MEMBRANA | Мировые новости | Ветровые турбины убивают летучих мышей без единого прикосновения
  48. Устаревшие РЛС тормозят развитие ветровой энергетики 06 сентября 2010 года

Литература

  • Д. де Рензо, В. В. Зубарев Ветроэнергетика. Москва. Энергоатомиздат, 1982
  • Е. М. Фатеев Вопросы ветроэнергетики. Сборник статей. Издательство АН СССР, 1959

Ссылки

Ветряные мельницы для электричества польза

По оценкам специалистов, в Европе в ближайшие 10 лет объем выработанной энергии ветра возрастет на 140 ГВт. Ветер, как неисчерпаемый источник экологически чистой энергии, находит все более широкое применение. Однако наряду с неоспоримыми плюсами ветроэнергетика имеет и свои минусы, пишет eprussia.ru. Согласно некоторым исследованиям, развертывание ветро­энергетики хотя бы до 33 процентов от уровня нынешней мировой электрогенерации приведет к худшим последствиям для климата, чем удвоение содержания углекислого газа в атмосфере. Между тем, по современным научным представлениям, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере неизбежно вызовет поистине катастрофические изменения климата и массовое вымирание видов.

Обо всем по порядку

Что такое ветряная энергетика? По сути, энергия ветра – это преобразованная в кинетическую энергию молекул воздуха энергия солнца. Проще говоря, энергия ветра, как и энергия волн, – это разновидность солнечной энергии, энергии, которая будет нам доступна столько времени, сколько будут существовать Солнце и наша планета.

Энергию ветра люди научились использовать еще в древности. Так, уже в Древнем Египте ветер использовали для помола зерна, а в Вавилоне и Китае – для осушения полей. Наконец, в XX веке ветер стали использовать непосредственно для получения электроэнергии. Сторонники ветро­энергетики заявляют о сплошных плюсах подобного подхода: отмечают ничтожную стоимость эксплуатации ветряной электростанции, то, что ветряная энергетика соответствует всем условиям, необходимым для причисления ее к экологически чистым методам производства.

Недовольные соседи

Однако противники ветряной энергетики находят в ней и недостатки. Причем если некоторые из них по сравнению с вредом, причиняемым традиционными источниками энергии, незначительны, то другие заставляют серьезно задуматься о дальнейших перспективах ветряной отрасли.

Начнем с простейших из них. Например, многие считают, что ветряки, торчащие здесь и там, портят вид местности. Поэтому соседи могут воспротивиться сооружению ветряной турбины (это называется «синдромом отчужденности»). Кроме того, лопасти винтов при работе издают шум, который раздражает живущих по соседству (при этом малые ветряные турбины, часто устанавливаемые в непосредственной близости от жилья, шумят сильнее – скорость их вращения выше, чем у крупных турбин, и они находятся ближе к земле). А отсутствие согласия соседей на установку турбины может поставить крест на ваших планах получать энергию от ветра.

Между прочим, у соседей могут быть и вполне рациональные причины невзлюбить ветряк. Так, есть мнение, что турбины создают помехи, ухудшающие прием радио- и телепередач. Кроме того, на многих негативно воздействует и постоянное мелькание солнечного света, прерываемого лопастями или отражающегося от них. При определенной частоте мельканий у некоторых людей даже возникают эпилептические припадки.

Финансовый аспект

Есть у ветряных электростанций минусы и посерьезнее. Не стоит забывать, что ветер – неустойчивый источник энергии. Сила ветра весьма переменчива и зачастую непредсказуема, что требует использования дополнительного буфера для накапливания избыточной электроэнергии или дублирования источника для подстраховки.

Если говорить о малой генерации, то даже лучшие образцы автономных ветроэлектростанций могут обеспечить регулярное производство только небольшого количества электроэнергии. К тому же малые ветряные турбины не работают при слишком сильном ветре, а гроза, ураган или снежный буран могут такую турбину повредить. Все это приводит к тому, что если малые ветроэлектростанции и окупаются, то очень долго.

Впрочем, и с «большой» ветряной энергетикой не все так просто. Несмотря на массовое производство, стоимость строительства современной ветряной электростанции велика. При этом ветряные электростанции, как правило, простираются на обширные территории и находятся в отдалении от потребителя, что создает дополнительные расходы на транспортировку энергии. Сохранение избыточной энергии, выработанной ветряными турбинами, также требует дополнительных решений: аккумуляторов или преобразователей в другие виды энергии. То есть для того, чтобы получать «бесплатную» энергию ветра, вначале придется хорошо заплатить, ведь ветряная электростанция отличается высокой начальной стоимостью.

Кроме того, в разных частях Земли в разное время ветер дует по‑разному. При строительстве ветряных электростанций необходимо предварительное исследование и разработка карты ветров, что увеличивает стоимость такой электростанции.

Экологический аспект

Сторонники ветроэлектроэнергии постоянно подчеркивают, что по сравнению с вредным воздействием традиционных энергоисточников воздействие ветроэнергетики на экологию планеты ничтожно. Но риски есть.

Прежде всего, ветряки несут угрозу крылатым существам – птицам и летучим мышам. Некоторые исследователи утверждают, что ветряки принуждают некоторые виды птиц менять пути миграции, а кто не меняет, рискуют погибнуть от лопастей турбин. Например, в США, согласно данным Национальной академии наук этой страны, от них погибает от 20 тыс. до 37 тыс. птиц ежегодно.

Причина гибели летучих мышей сложнее: способность к эхолокации, как правило, позволяет им не попадать на лопасти, но они залетают в область низкого давления, тянущуюся за вращающейся лопастью. От внезапного попадания в почти безвоздушное пространство лопаются капилляры в легких, и зверек гибнет.

Наконец, есть версия, что ветровые электростанции вредят и людям. Так, многие живущие поблизости от них жалуются на постоянный шум. Ветряные турбины действительно создают шум, сравнимый с шумом автомобиля, движущегося со скоростью 70 км / ч, что вызывает дискомфорт для людей и отпугивает животных.

Другая неожиданная особенность ветряных энергоустановок проявилась в том, что они оказались источником достаточно интенсивного инфразвукового шума, неблагоприятно воздействующего на человеческий организм, вызывающего постоянное угнетенное состояние, сильное беспричинное беспокойство и жизненный дискомфорт. Как показал опыт эксплуатации большого числа ветряных установок в США, этот шум не выдерживают ни животные, ни птицы, покидая район размещения станции, т. е. территории самой ветровой станции и примыкающие к ней становятся непригодными для жизни.

Американский педиатр Нина Пьерпонт утверждает: близость ветроустановок вызывает у некоторых людей мигрень, головокружение, беспокойство, тахикардию, давление в ушах и тошноту, а также ухудшает зрение и даже пищеварение. Она даже выявила так называемый «синдром ветрогенератора» – клиническое наименование ряда симптомов, которые наблюдаются у многих (но не у всех) людей, живущих вблизи промышленных ветровых турбин.

По мнению врача, к проблемам приводит нарушение вестибулярной системы внутреннего уха низкочастотным шумом от турбин ветрогенераторов. Проще говоря, инфразвуком. Низкочастотный шум от турбин стимулирует выработку ложных сигналов в системе внутреннего уха, которые и приводят к головокружению и тошноте, а также к проблемам с памятью, тревожности и панике. Инфра­звук, вследствие большой длины волны, свободно обходит препятствия и может распространяться на большие расстояния без значительных потерь энергии. Поэтому инфра­звук можно рассматривать как фактор, загрязняющий окружающую среду. Таким образом, если ветрогенераторы приводят к выработке инфразвука, то они все же не являются чистым источником энергии, поскольку загрязняют окружающую среду. А отфильтровать инфразвук намного сложнее, чем обычный звук. Устанавливаемые звуковые фильтры не позволяют экранировать его полностью.

Впрочем, «синдром ветрогенератора» не признается официально. Критики Пьерпонт говорят, что написанная ею книга не рецензировалась и была издана самостоятельно, а ее выборка субъектов для исследований слишком мала и не имеет контрольной группы для сравнения. Многие специалисты заявляют, что термин «синдром ветрогенератора» распространяется группами активистов, выступающими против ветропарков. А некоторые исследования объясняют синдром ветрогенератора силой внушения. (Справедливости ради надо заметить, что те же аргументы приводятся в ответ на критику более традиционных видов энергии, например, атомной, которым противопоставляется энергия ветра.)

Однако, несмотря на критику синдрома, люди очень часто жалуются на головные боли, бессонницу, звон в ушах, которые связываются с ветрогенераторами. Не зря рядом с ветропарками исчезают животные. Чтобы выявить реальные угрозы, необходимы дополнительные исследования.

Ветрогенераторы ведут мир к апокалипсису?

Есть и еще более серьезные опасения. Согласно некоторым исследованиям, развертывание ветро­энергетики хотя бы до 33 процентов от уровня нынешней мировой электрогенерации приведет к худшим последствиям для климата, чем удвоение содержания углекислого газа в атмосфере. Между тем, по современным научным представлениям, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере неизбежно вызовет поистине катастрофические изменения климата и массовое вымирание видов.

Как же ученые пришли к подобным выводам? Дело в том, что каждая ветряная турбина создает прямо за собой «ветряную тень» – область, в которой воздух замедлен в сравнении со своей естественной скоростью в этом районе. Вот отчего ветряки на ВЭС расставляют с существенными «зазорами»: в противном случае слишком близкие соседи снизят эффективность друг друга.

Если бы мы покрыли всю Землю ветряными турбинами, считают исследователи, такая энергосистема «могла бы генерировать огромные количества энергии, намного больше, чем 100 ТВт, но в этой точке, как подсказывает климатическое моделирование, ее влияние на глобальные ветра и, следовательно, климат стало бы очень суровым».

Напомним, что именно ветер «отвечает» в мировой атмосфере за перенос тепла из жарких, тропических частей земного шара в более холодные, высокие широты (и в Россию в том числе). Снижение их скорости, неизбежное при вращении ветряков, ведет к падению интенсивности такого теплопереноса. Словом, теоретически слишком бурное развитие ветроэнергетики может привести к росту средних температур летом и их падению зимой. А значит, к экологической катастрофе планетарных масштабов.

Сложно сказать, правда ли это, однако, на мой взгляд, даже малейшее подозрение в столь негативном воздействии на экологию Земли требует дополнительных исследований. Возможно, мы наблюдаем не рассвет ветряной энергетики, а ее апогей, за которым ветряную энергетику ждут увядание и забвение.

ТОП 7 самых мощных ВЭС Украины

В 2019 году состоялось два выдающихся события в национальном ветроэнергетическом секторе Украины. Во-первых, Украина стала членом международного «гигаваттного клуба» стран, установленная ​​ветроэнергетическая мощность которых превышает 1000 МВт. Во-вторых, 2019 был юбилейным в развитии возобновляемой энергетики. Объявленный в 2018 году постепенный переход от привычного «зеленого» тарифа к аукционам стал значительным толчком к ускорению темпов проектирования и ввода в эксплуатацию новых ветроэнергетических объектов. По данным Украинской ветроэнергетической ассоциации, ветроэнергетические объекты суммарной мощностью 5,55 ГВт получили разрешения на строительство и подписали договоры на купли-продажи электроэнергии по «зеленому» тарифу (PPA) с ГП «Гарантированный покупатель». Благодаря такому росту, на сегодня Украина имеет три ВЭС, мощность которых выше 100 МВт. В этой статье представлен ТОП 7 самых мощных ВЭС Украины в настоящее время.

Ботиевская ВЭС

Ботиевская ВЭС, построенная в 2014 году энергетическим холдингом ДТЭК и до сих пор занимает почетное первое место среди крупнейших ВЭС в Украине. Каждый хоть раз слышал новость о Ботиевской ВЭС, которая на момент установки входила в пятерку мощнейших в Европе. 64 турбин Vestas V-112 3 МВт каждая, общей мощностью 200 МВт, с ежегодным выработкой энергии около 686 млн кВт·ч. В 2014 году на Ботиевской ВЭС была зафиксирована максимальная скорость ветра — 40 м/с, но, к счастью, все ветротурбины выдержали шторм, несмотря на то, что каждая ВЭУ имеет достаточно большие габариты, например, высоту башни 94 м, а диаметр ротора 112 м.

Приморская ВЭС

1 ноября 2019 введена в эксплуатацию вторая очередь Приморской ВЭС компаний ДТЭК ВИЭ и GE Renewable Energy. Еще один гигант ветровой энергетики Украины от компании ДТЭК имеет в общем 52 ветротурбины (модели GE-130 и GE-137), единичной мощностью 3,8 МВт каждая. Высота башни 110 м, а диаметр ротора 137 м. В целом, ВЭС мощностью 200 МВт вырабатывает 650-700 млн кВт·ч энергии в год, тем самым сокращая выбросы СО2 на 700 тыс. тонн в год. Интересный факт, что ВЭС оборудована двумя цифровыми подстанциями 150/35/10 кВ, которые автоматически реагируют на неисправности или сбои в системе.

Мирненская ВЭС

Летом 2019 стартовало строительство ВЭС «Мирненская» общей мощностью 163 МВт на Херсонщине. Проект ВЭС, состоящий из 35 ветротурбин V-150 (это самые ветротурбины Vestas) мощностью 4,2 каждая и 4 ВЭУ той же модели по 4 МВт, воплощает компания WindKraft. Отмечалось, что стоимость одного комплекта ветровой установки стоит около 3 млн евро. Генерировать станция может около 574 млн кВт·ч энергии в год и сокращает выбросы на 455 тыс тонн СО2 ежегодно. Подключение к ОЭС Украины осуществляется за счет высоковольтной линии 150 кВ протяженностью около 22 км и подстанции 220/150/35 кВ «Каирка». Новая ВЭС обеспечивает электроэнергией Каланчакский район Херсонской области, ранее получал электроэнергию с подстанции «Титан», на данный момент расположенной в оккупированном Крыму. Третья по мощности ВЭС Украины расположится на землях Мирненский объединенной территориальной общины на площади 55 га. Этот проект стал новым дыханием для Херсонской области и, в частности, для Скадовского порта, который впервые за 4 года получил крупный контракт.

Орловская ВЭС

15 ноября 2019 была введена в эксплуатацию третья ВЭС энергетического холдинга ДТЭК мощностью 98,8 МВт. Инвестиции в Орловскую ВЭС составляют 131 млн евро и около 40 млн евро из них — это оборудование и услуги украинских подрядчиков. Расположена она в Приморском районе Запорожской области. Всего Орловская ВЭС имеет 26 ветротурбин V126 компании Vestas мощностью 3,8 МВт. Высота башни составляет 112 м, а диаметр ротора — 126 м. Ветровые для Орловской ВЭС стали крупнейшим грузом в истории порта Мариуполя. Заметно, что со строительством каждой следующей ветроэлектростанции, ДТЭК развивает все большие мощности единичной ВЭУ. Это связано с тем, что на генерацию ветротурбины влияет диаметр ее ротора — при той же скорости ветра турбина с большим диаметром ротора производит электроэнергии больше, а своей номинальной мощности достигает при меньшей скорости ветра.

Новотроицкая ВЭС

В Новотроицком районе Херсонской области в 2019 году завершили строительство еще двух очередей ВЭС мощностью 72,6 МВт. ВЭС состоит из 12 ветротурбин V126 мощностью 3,65 МВт каждая и 8 ВЭУ модели V136 мощностью 3,6 МВт компании Vestas. Общая высота каждой башни 117 м, при этом размах лопастей 126 м и 136 м. Финансирование предоставил Укргазбанк, а построила ветровую электростанцию ​​компания «Виндкрафт Таврия», которая входит в группу компаний «Виндкрафт».

Оверяновская ВЭС

Эта ветроэлектростанция находится на Херсонщине в пределах Генического района. ВЭС мощностью 68,4 МВт сокращает 210 тыс тонн выбросов СО2 в год. Ежегодная выработка электроэнергии ожидается около 266 млн кВт·ч энергии, что позволит обеспечить чистой электроэнергией 44 тысячи домохозяйств. В проекте использованы ВЭУ модели V136 компании Vestas.

Ветряной парк Новоазовский

Построен Ветряной парк «Новоазовский» еще в далеком 2011 году в Донецкой области и был первым ветроэнергетическим проектом в СНГ, профинансированным Европейским банком реконструкции и развития. Кредит на 20 лет в размере 48,8 миллионов евро был распределен так, что 33,3 миллиона евро являются кредитом ЕБРР, а остальные 15,5 — предоставлены Фондом чистых технологий. Ветряной парк «Новоазовский» состоит 23 ветротурбин FL2500-100 установленной мощностью 2,5 МВт каждая, производителем которых является немецкая компания Fuhrlaender AG. Интересно заметить, что построена ВЭС у побережья Азовского моря, стала образцовым проектом, в ходе реализации которого были учтены все требования ботаников, орнитологов, зоологов для уменьшения вредного влияния ВЭС на окружающую среду. ООО «Ветряной парк Новоазовский» входит в один из крупнейших в Украине ветроэнергетических холдингов «Ветряные парки Украины».

 

Итак, по состоянию на 2019 суммарная установленная мощность ветроэнергетических станций Украины составляет 1170 МВт и это 18,3% от доли сплошной установленной «зеленой» мощности Украины. По прогнозу Украинской ветроэнергетической ассоциации, до конца 2020 года суммарная установленная мощность ветровых станций, расположенных на материковой части Украины, может достичь 1600 МВт. Это означает около 450 МВт новых ВЭС. Благодаря «зеленому буму» 2019 года Украина выполняет свои международные обязательства, и имеет большие шансы достичь 11% ВИЭ в части генерации электроэнергии Украины. Однако, не нужно забывать, что ОЭС Украины без увеличения высокоманевренных и балансирующих мощностей не сможет оперировать большой долей ВИЭ. По расчетам Укрэнерго, максимальная установленная мощность СЭС и ВЭС, которую может принять ОЭС Украины без серьезных отклонений в работе, — 3000 МВт. В то же время, по данным регулятора, общая установленная мощность объектов ВИЭ на конец 2019 уже составила 6779 МВт!

История Ветроэнергетики | Экопроект-Энерго

История ветроэнергетики начинается сотни лет назад, когда люди начали строить ветряные мельницы для того, чтобы накачать воду для орошения сельскохозяйственных культур и превратить зерно в муку.

 

Археологи утверждают, что первые ветряные мельницы были построены на территории Ближнего Востока примерно в IX веке на границах между современным Афганистаном и Ираном. Это были мельницы с вертикально ориентированной осью, вертикальными валами и лопастями прямоугольной формы, на которые была натянута плотная ткань. Функцией таких мельниц были помол зерна и насосная подача воды. Более поздние свидетельства использования энергии ветра ученые находят на Ближнем Востоке и Средней Азии, в Китае и Индии.

 

На территории современной Европы ветряные мельницы появились значительно позже: примерно в ХII веке. «Европейский вариант» с горизонтальной осью отличается принципиально от «восточного» с вертикальной. Это аргумент в пользу европейской изобретательности. Другая же версия — это опыт, полученный в крестовых походах, где европейцы могли видеть восточные образцы. Распространению ветряков в Европе способствовало замерзание рек зимой, когда водяные мельницы переставали работать. 

 

Первую ветроэнергетическую установку построил в 1887 году шотландский профессор Джеймс Блайт. Десятиметровый ветряк, установленный на участке его

загородного дома, использовался для зарядки аккумуляторов, от которых коттедж питался электроэнергией. Это был первый в мире дом, обеспеченный электричеством с помощью ветра. Блайт предложил использовать излишек своего электричества для освещения главной улицы деревни, однако никто не согласился, считая электричество «силой дьявола». Позже он построил ветроэнергетическую установку как резервный источник питания для психиатрической больницы, лазарета и амбулатории, однако изобретение никогда не воспринималось как экономически жизнеспособная технология.   

 

Более сложный и крупный ветряк для выработки электроэнергии был построен в конце 1800-х годов в Кливленде, штат Огайо. 
Чарльз Браш спроектировал и построил ветряную турбину на восемнадцатиметровой опорной башне, с ротором 17 метров в диаметре, состоящим из 144 деревянных лопастей. Этот гигант выдавал 12 кВт электроэнергии и прослужил верой и правдой с 1886г. до 1900 года. До тех самых пор, пока в Кливленде не построили теплоэлектростанцию. 

 

Самое динамичное развитие ветровой энергетики в 20м веке наблюдалось в Дании. Так, к 1908 году уже было построено 72 ветряка мощностью от 5 до 25 кВт. Конструкция легкого ветряка с тремя лопастями и направлением на ветер, характерная для этой ветреной страны, теперь стала классикой!

 

1931 год — год рождения ветрогенератора с вертикальной остью. Французский изобретатель Дарье своим инженерным решением убил сразу двух зайцев: теперь ветряк мог работать при любом направлении ветра, а тяжелый редуктор и генератор теперь можно было размещать на земле. Это позволило сэкономить на материалах и обслуживании ветроустановки.

 

Предшественником современных ветряков был советский ветряной двигатель около Ялты, работавший с 1931 по 1942 год. Он обладал мощностью 100 кВт и был подсоединен к местной распределительной системе напряжением 6,3 кВ. Следует отметить, что его годовой коэффициент нагрузки был 32%, что весьма близко к показателям современных установок.

Перенесемся ближе к нашему времени. 17 октября 1973 год. Страны ОПЕК прекратили поставки нефти странам поддерживающим Израиль в Войне Судного дня. В течение следующего года цена на нефть поднялась с трёх до двенадцати долларов за баррель. Это дало новый толчок для развития энергии ветра. США и Европейские страны резко увеличили финансирование исследований и производства оборудования для альтернативной энергетики.

 

Результатом этого стали многочисленные технологии сооружения ветряков, мощность которых исчисляется мегаваттами. Сюда можно отнести использование генераторов с регулируемой частотой вращения, составные материалы для лопастей, аэродинамическое и акустическое проектирование. С этого момента стало возможным использование энергии ветра в крупных масштабах. 

 

В настоящее время, мы можем видеть ветровые турбины во многих местах, прибрежные районы очень подходят для таких машин, и даже морские районы являются хорошим местом, чтобы использовать силу ветра.

 

В последнее время,появился новый вид ветроустановок: плавающие ветровые турбины. Эти машины созданы для использования в отдаленных районах, где рядом нет источника энергии.Такие инженерные решения могут предложить подключение к Интернету для этих удаленных и изолированных районов.

 

Ветровые ресурсы нашей страны еще предстоит освоить! Наличие пока дешевого газа и электроэнергии на сегодня делает экономически нецелесообразным развитие альтернативной энергетики. Тем не менее, в районах, где преобладает ветреная погода, а доступ к энергосети затруднен, использование ветроустановок — это верное решение!

 

 

Ветряная мельница в России

Если кто-то считает, что ветряные мельницы были только в Европе, то это не так

В России энергия ветра использовалась издавна, в первую очередь в мукомольном производстве. Но также они использовались и для подъёма воды. Количество ветряных мельниц достигало 200 тысяч. Они мельницы перемалывали в год около 34 млн. т. зерна. Ветряные мельницы были деревянные с четырьмя лопастями. Интересно то, что средняя их мощность была сопоставима с мощностью современного бытового ветрогенератора — 3,5 кВт. Большие ветряные мельницы, у которых диаметр ветроколеса составлял 20 — 24 м. развивали мощность около 10-15 кВт. Удивительно и то, что, несмотря на распространённость ветряков а Европе, все наши ветряные мельницы были местного производства, их постройка основывалась на многолетнем крестьянском практическом опыте.

Число их росло по мере распространения земледелия, что наряду с животноводством давало стабильный доход. Простейшие ветряные мельницы были «об один постав», то есть имели пару жерновов.

В XIX — начале XX века сельский пейзаж в центральных губерниях России невозможно было представить без ветряных мельниц. Их достоинством является то, что строились ветряные мельницы из доступного материала — дерева. Технология возведения была несложной, и хороший плотник с подручными мог быстро мельницу поставить. Установив мельницу на высоком месте, можно было ловить достаточный ветер. Себестоимость произведённой муки при получалась низкой. Помол на них более скор и тонок, отходов меньше.

До середины XVI столетия в Европе были распространены мельницы «на козлах» (иначе — немецкие мельницы). Они мели свои недостатки. Ненадежность их была связана с тем, что они опрокидывались бурей и имели ограниченную производительность ввиду того, что поворачивались вручную по направлению к ветру с помощью козел (отсюда и название), а значит — были не слишком большими.

В центральной России получили распространение два типа ветряных мельниц: шатровые и козловые. У мельниц-шатровок, вместе с крыльями двигался только небольшой шатер-крыша.

Владеть мельницей мог лишь зажиточный крестьянин, который за помол брал натурой (мукой). Беднейшие крестьяне пользовались ручными жерновами.

Вот они какие были предшественники ветряных «мельниц» для электричества. Точнее, — это первые ветрогенераторы для дома.

Ветроэнергетика: размеры и пределы роста

Современная ветроэнергетика – энергетика больших мощностей и гигантских машин. Ветряные турбины становятся все больше и больше. Примерно так:

Если посмотреть на изменение парка материковых ветровых турбин во времени, например, в Германии, очевидно увеличение их среднего размера.

Всё растет. Увеличиваются как башни, которые у крупнейших машин сегодня достигают 140 метров, так и лопасти, достигающие в длину почти 90 м, и диаметры ротора, доходящие до почти 190 м.

На нынешний день крупнейшими серийными ветряками являются 8-мегаваттные машины от Vestas (MHI Vestas V164), Adwen (AD-180) и Siemens (SWT-8.0-154 8MW), используемые в морской (офшорной) ветроэнергетике, а также 7,5 МВт модель Enercon E-126 – крупнейший материковый ветрогенератор (на фото в начале статьи).

Это серийные модели, находящиеся в эксплуатации. В виде прототипов существуют еще более крупные агрегаты.

Есть ли предел роста размеров ветряных турбин? Чем он обусловлен?

Понятно, размеры ветроустановок увеличивают не из прихоти, а исходя из экономических соображений – в попытке снизить стоимость электроэнергии. Высокие башни обеспечивают доступ к ветровым ресурсам более высокого качества (как говорят спецы: «на высоте 100 метров всегда есть коммерческий ветер»). Увеличение диаметра ротора позволяет «захватить» этих ресурсов побольше, а также задействовать менее качественный ветровой потенциал. Увеличение размеров может приводить к снижению удельных (на единицу мощности) капитальных и операционных затрат, что прямо отражается на стоимости электроэнергии.

В то же время рост размеров ветряных турбин наталкивается на ограничения, связанные как с характеристиками используемых материалов, так и с транспортировкой и технологиями монтажных работ. Кроме того, существуют физические лимиты увеличения размеров, описываемые законом квадрата-куба: объем (соответственно, масса и стоимость) используемых материалов может расти быстрее, чем отдача от этого увеличения.

Транспортно-логистические и монтажные ограничения касаются главным образом материковой ветроэнергетики. Перевозка секций башен большого диаметра и длинных лопастей наземным транспортном – серьезный технологический вызов. Диаметр перевозимых труб/конусов башен ветряков ограничен сегодня 4,3 метра в редких случаях возможны перевозки диаметров 4,6 метра. Разумеется, транспортировка таких агрегатов на дальние расстояния крайне затруднена. Одним из используемых компромиссных решений является комбинированная башня сталь/железобетон, в которой нижние железобетонные секции самого большого диаметра изготавливаются на месте. Кроме того, необходимо учитывать, что транспортная и монтажная техника (например, большие краны) имеет свои пределы.

Рассмотренные в предыдущем абзаце ограничения в меньшей степени касаются морской ветроэнергетики, где используются производственные технологии/мощности судостроения, строительства на шельфе и морских грузоперевозок.

Проведенное в текущем году в США исследование, включающее в себя опрос 163-х ведущих отраслевых экспертов, показало: размеры ветроустановок будут расти и дальше. При этом, очевидно, потенциал роста у офшорных ветрогенераторов существенно превышает потенциал наземной ветроэнергетики.

Результаты исследования представлены на следующих графиках.

К 2030 средняя высота башни ветрогенератора в материковой ветроэнергетике приблизится к 120 метрам и в Европе, и в США, средний диаметр ротора будет находится в интервале 130-140 метров, а средняя установленная мощность на один генератор в Европе превысит 3,5 МВт.

В офшорной ветроэнергетике намечаемые изменения куда существенней. Средняя мощность ветрогенераторов на европейском рынке достигнет 11 МВт, при высоте башен более 220 метров. Распространение получат плавающие ветроэлектростанции. Некоторые эксперты прогнозируют, что к 2030 году максимальная мощность морских ветряков на фиксированном фундаменте может достичь 18 МВт, то есть более чем в два раза превысить сегодняшние рекордные показатели.

В то же время очевидно, что ветроустановки не будут расти бесконечно. Вероятно, в скором времени мы узнаем оптимум, превышение которого будет затруднено с логистической, в первую очередь, точки зрения, и не будет оправдываться экономически.

Как ветряные мельницы могут производить электричество, если они так часто вращаются медленно?

 Короткий ответ: если они двигаются медленно, они производят меньше энергии. Но если скорость ветра удвоится, то ветряк при соответствующих условиях сможет производить в восемь раз больше энергии.

Если ветра слишком мало и лопасти двигаются слишком медленно, ветряк больше не производит электричество. Турбина начинает создавать мощность на так называемой скорости включения. Выходная мощность продолжает расти по мере увеличения скорости ветра, но медленнее, чем сразу после точки включения.Затем турбина достигает максимальной номинальной скорости ветра, выше которой выходная мощность остается стабильной в идеальных условиях, обычно от 22 до 36 миль в час, в зависимости от типа ветряной мельницы.

Конечно, слишком сильный ветер может повредить турбину, поэтому у ветряных мельниц тоже есть скорость отключения. После этого тормоз останавливает вращение ветряка.

Ветряные мельницы обычно рассчитаны на мощность, которую они могли бы производить в идеальных условиях. Это означает, что номинальная мощность может отличаться от фактической производимой мощности, поскольку ветровые условия зависят от времени года и времени суток.

Например, проект Cape Wind — 130 турбин, которые планируется разместить у Кейп-Кода, — рассчитан на производство до 468 мегаватт энергии ветра. Но средняя выработка составит всего 170 мегаватт, в зависимости от различных условий, таких как скорость и регулярность ветра. Эти оценки основаны на измерениях ветра, сделанных до строительства объекта, поэтому ветряная электростанция может быть спроектирована так, чтобы использовать максимально доступную мощность. Эта информация имеет решающее значение для эффективного использования энергии ветра в существующей электросети.

Корпус за лезвиями содержит механизм, который фактически производит электричество. Система зубчатых передач увеличивает первоначальную скорость вращения лопастей до высокой скорости, необходимой для выработки электроэнергии, преобразуя механическое движение лопастей в мощность.

Иногда мощность ветряной электростанции не может быть использована из-за отсутствия потребительского спроса. В настоящее время проводится большое количество исследований в области систем хранения электроэнергии — например, батареи — с тем, чтобы энергию, производимую этим типом возобновляемой энергии, можно было хранить и использовать, когда это необходимо.

Ветряные турбины в Техасе — часто задаваемые вопросы

Почему современные ветряные турбины такие большие?

По состоянию на декабрь 2021 года самой крупной моделью ветряной турбины является Siemens Gamesa SG 14-222 DD, предназначенная для эксплуатации в открытом море. Ротор имеет диаметр 222 метра (728 футов) и занимает площадь 39 000 квадратных метров (419 792 квадратных футов). Одна из этих ветряных турбин может генерировать достаточно электроэнергии для 18 000 домов, и есть планы использовать 30 из них для полной электроснабжения города Бильбао, Испания.

В настоящее время разрабатывается версия SG 14-236 DD мощностью 15 МВт с диаметром 236 м (774 фута) и рабочей площадью 43 500 м2 (468 230 кв. футов). Первые такие агрегаты будут установлены в 2022 году, а серийно выпускаться они будут в 2024 году.

Есть причина, по которой производители стараются сделать ветряные турбины максимально большими. В то время как вы можете достичь мощности 3 МВт, используя 30 турбин мощностью 100 кВт каждая, с экономической точки зрения лучшим вариантом является один агрегат мощностью 3 МВт.

  • Ветер более турбулентный вблизи земли из-за наличия естественных и искусственных препятствий и более стабилен на больших высотах. Более высокие турбины могут достигать лучших ветровых условий, что делает их более производительными.
  • На ветряные турбины также влияет экономия за счет масштаба: меньшие единицы могут стоить вам более 5000 долларов за кВт, в то время как затраты на установку больших турбин могут быть ниже 1500 долларов за кВт. Общая стоимость ветряной турбины мегаваттного масштаба намного выше, но ее стоимость за киловатт значительно ниже.

Другими словами, большое количество турбин меньшего размера имеет более высокую стоимость и более низкую производительность. Используя меньшее количество больших турбин, вы можете значительно снизить стоимость проекта, достигнув при этом более высокой производительности. С финансовой точки зрения это означает две вещи: срок окупаемости проекта сокращается, а рентабельность инвестиций становится намного выше.

Техас в настоящее время является ведущим штатом в области ветроэнергетики в США. Согласно последнему ежеквартальному отчету Американской ассоциации чистой энергии, общенациональная установленная мощность превысила 129 000 МВт, а в штате «Одинокая звезда» — 38 000 МВт.Ветряная электростанция Roscoe является крупнейшей в Техасе и имеет мощность 781,5 МВт и 627 отдельных ветряных турбин. Проект был построен в четыре этапа с использованием турбин разных производителей:

  • Этап 1 (Roscoe): 209 турбин Mitsubishi мощностью 1 МВт
  • Фаза 2 (Чемпион): 55 турбин Siemens мощностью 2,3 МВт
  • Фаза 3 (Pyron): 166 турбин GE мощностью 1,5 МВт
  • Фаза 4 (Inadale): 197 турбин Mitsubishi мощностью 1 МВт

Эта ветряная электростанция с инвестициями более 1 миллиарда долларов и площадью 100 000 акров способна обеспечивать электроэнергией более 250 000 техасских домохозяйств.

Сколько энергии производит ветряная турбина? Выходная мощность ветряных турбин

Как ветряные турбины производят энергию?

Мы все знаем, что миру нужно больше компаний, работающих с возобновляемыми источниками энергии. Что бы вы ни говорили об изменении климата, вы должны признать тот факт, что ископаемое топливо является исчерпаемым ресурсом и рано или поздно закончится. Если мы хотим жить в удобном электрическом мире, в котором мы живем сейчас, нам нужно найти альтернативные источники.

Некоторые из возобновляемых источников энергии, которые мы можем использовать, включают солнечную энергию, ветер, биомассу и геотермальную энергию, и хотя ни одна технология не может быть ответом, объединение их всех вместе помогает проложить путь вперед.

Многие люди обнаружили, что переход от традиционных энергетических планов, основанных на ископаемом топливе, к неограниченным планам возобновляемой энергии обеспечивает мгновенный доступ к чистой энергии без значительных инвестиций в такие вещи, как солнечные батареи.

Еще один источник экологически чистой энергии, который уже растет во всем мире, — это ветряные турбины. Это огромные сооружения, стратегически расположенные в постоянно ветреных местах, чтобы дать им наилучшие возможности для выработки наибольшей энергии.

Но как на самом деле работают ветряные турбины?

Как производится энергия ветра?

Энергия ветра производится, когда мы используем энергию воздушного потока нашей атмосферы для выработки электричества.Ветряные турбины делают это, улавливая кинетическую энергию ветра (например, энергию движения).

В настоящее время существует три различных типа ветровой энергии: ветровая энергия коммунального масштаба, распределенная (малая) ветровая энергия и оффшорная ветровая энергия.

  • Ветроэнергетика коммунального масштаба включает в себя турбины всех размеров, которые передают свою энергию в сеть и используются коммунальными предприятиями.
  • Оффшорная ветровая энергия звучит именно так: это огромные ветряные турбины, построенные в море и генерирующие наибольшее количество энергии.

Конечно, не вся электроэнергия, проходящая через энергосистему, поступает из экологически чистых источников, таких как ветер и солнечная энергия, большая ее часть по-прежнему поступает от сжигания топлива. Даже возобновляемые виды топлива не содержат вредных газов, поэтому мы должны осознавать, откуда берется наша энергия.

Возможно, вы этого не знаете, но во многих штатах вы можете выбирать, откуда берется ваша энергия. Мы даем нашим клиентам возможность выбирать энергию из экологически чистых источников, а не из вредных. Наши клиенты выбирают чистую энергию и план подписки, который им подходит, чтобы получать стабильный ежемесячный счет и быть довольными тем, что они помогают миру стать зеленее.Если вы хотите узнать больше о том, как мы можем вам помочь, нажмите здесь.

Как работают ветряные турбины?

Ветряные турбины относительно легко понять, и часто их легче понять, если вы думаете о них как об исторической ветряной мельнице, которая использовала бы энергию ветра для измельчения зерна.

Когда ветер дует мимо лопасти ветряной турбины, сила захватывается ею (это называется захватом ее кинетической энергии), и турбина начинает вращаться. Энергия теперь считается механической энергией.Как и в случае с ветряной мельницей, здесь вращается внутренний вал. В отличие от традиционной ветряной мельницы, валы ветряных турбин соединены с коробкой передач, которая помогает значительно увеличить скорость — обычно в 100 раз больше.

Этот спиннинг подключен к генератору, который вырабатывает электричество. Это все, что вам действительно нужно знать, но если вас интересуют технические термины, эти же элементы называются мачтой, гондолой и ротором. Мачта поддерживает ротор и гондолу, а гондола содержит механические части.Мачты или башни полые и сделаны преимущественно из стали. Лопасти изготовлены из стекловолокна, армированного полиэстером, эпоксидной смолы, армированной стекловолокном, или эпоксидной смолы, армированной углеродным волокном, что делает их невероятно прочными, но в то же время достаточно легкими, чтобы заставить их вращаться при относительно слабом ветре.

Лопасти ветряной турбины очень похожи на крылья самолета; ветер заставляет вращаться трехлопастную турбину, потому что подъемная сила больше силы сопротивления. Их три, потому что это дает наилучший компромисс между скоростью вращения и механической надежностью.

Ротор соединен с генератором через серию шестерен, так что скорость вращения увеличивается примерно в 100 раз. Это позволяет генератору производить электроэнергию и не быть слишком большим и дорогим. Компьютеры контролируют шаг лопастей и направление, в котором они указывают, для получения максимальной мощности.

Большинство береговых ветряных турбин сегодня рассчитаны на мощность 2,5-3 МВт (мегаватт) с лопастями длиной около 50 м, что составляет примерно половину длины футбольного поля. Всего 30 лет назад лезвия были всего 15 метров в длину!

Ветряные турбины производят переменный или постоянный ток?

Электрогенераторы производят электричество переменного тока.Некоторые турбины содержат преобразователь, который преобразует переменный ток в постоянный (постоянный ток) и обратно, чтобы вырабатываемая электроэнергия соответствовала частоте и фазе сети, к которой она подключена. Разница между этими токами заключается в том, что в токах переменного тока электроны продолжают менять направления, а в токах постоянного тока они всегда движутся только в одном направлении.

Какие существуют типы ветряных турбин?

На сегодняшний день наиболее распространенным типом ветровой турбины является ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT).Это то, что стало обычным явлением либо в виде отдельных лиц и небольших групп, либо в больших количествах на ветряных электростанциях. Они напоминают пропеллер самолета на башне.

Турбины с вертикальной осью, с другой стороны, были описаны как похожие на взбивалки. Турбины с вертикальной осью обычно имеют две лопасти, прикрепленные к верхней и нижней части вертикального ротора. Они могут быть довольно большими, но вышли из моды, поскольку они не так эффективны, как турбины с горизонтальной осью.

Есть несколько других, которые были отвергнуты как второстепенные или все еще находятся на стадии прототипа, включая бортовую ветряную турбину, разрабатываемую Altaeros Energies.Эта ветряная турбина чем-то похожа на нечто среднее между воздушным шаром и ветряной турбиной, и теоретически она была бы гораздо более визуально привлекательной, поскольку не нарушала бы ландшафт. Только время покажет, являются ли какие-либо из них жизнеспособными альтернативами HAWT, которые сейчас используются во всем мире. Как ветряные турбины производят энергию?

Ветродвигатель предназначен для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. Лопастной ротор соединен с генератором через серию шестерен, так что скорость вращения увеличивается примерно в 100 раз.Это позволяет генератору производить электроэнергию, не будучи при этом слишком большим или дорогим. Электричество, производимое ветряной турбиной, обычно передается в энергосистему.

Какой тип ветряной турбины самый эффективный?

По состоянию на 2020 год лидером эффективности ветряных турбин является большая трехлопастная конструкция с горизонтальной осью, поэтому было развернуто более 300 000 ветряных турбин. Аэродинамические лопасти генерируют больше электроэнергии, чем любая другая конструкция, поскольку производимая подъемная сила перемещает лопасти быстрее, и каждая лопасть движется в «чистом» воздухе.

Кроме того, поскольку компьютеры контролируют ориентацию лезвий, они всегда работают с оптимальным потенциалом. Конструкции с вертикальной осью и другие конструкции с горизонтальной осью не могут конкурировать.

Другим преимуществом трехлопастных HAWT является то, что они очень хорошо масштабируются, фактически намного лучше, чем альтернативы. Большие турбины генерируют одинаково большое количество электроэнергии, что жизненно важно для производства электроэнергии в коммунальных масштабах. Ознакомьтесь с нашей статьей, посвященной преимуществам энергии ветра, чтобы получить дополнительную информацию.

Сколько энергии производит ветряная турбина?

Современная ветряная турбина начинает производить электричество, когда скорость ветра достигает 6-9 миль в час (миль в час) и должна выключаться, если скорость превышает 55 миль в час (88,5 километров в час), когда ее механизму угрожает опасность повреждения. Таким образом, хотя они могут генерировать электроэнергию большую часть времени, в других случаях их приходится отключать.

Существует также снижение, вызванное неизбежной неэффективностью механизма, большинство ветряных турбин работают с эффективностью около 30–40%, хотя в идеальных условиях ветра она может возрасти до 50%.

Подсчитано, что средняя береговая ветряная установка мощностью 2,5–3 МВт может производить более 6 миллионов кВт·ч в год. Морская турбина мощностью 3,6 МВт может удвоить эту мощность.

Сколько энергии производит ветряная турбина за один оборот?

Ветряные турбины становятся все больше и производят все больше и больше электроэнергии. В 2018 году шведский энергетический гигант Vattenfall установил первую из 11 своих турбин мощностью 8,8 МВт производства Vestas у побережья Шотландии. Эти колоссальные турбины имеют общую высоту 191 м (627 футов), а каждая лопасть имеет длину 80 м (262 фута).По словам Адама Эззамеля, руководителя проекта Европейского оффшорного ветроэнергетического центра, «всего одно вращение лопастей может привести в действие средний британский дом в течение дня».

Может ли 1 ветряк привести дом в действие?

Существуют альтернативы гигантским ветряным турбинам, используемым для выработки электроэнергии в коммунальных масштабах. Небольшие ветряные турбины мощностью 100 киловатт или меньше могут использоваться для прямого питания дома или малого бизнеса. Они могут генерировать электроэнергию так же, как и солнечные панели, в том смысле, что электроэнергия может храниться для использования в батареях и должна обеспечивать питание дома или офиса в ветреный день.Проблема возникает, когда ветер стихает в течение нескольких дней или поднимается слишком высоко, чтобы ветряная турбина могла работать без повреждений.

Другая, более важная проблема заключается в том, что установка ветряной турбины или солнечных батарей требует огромных затрат. Более простое решение — просто переключить ваш тарифный план на ископаемое топливо дома или в офисе на безлимитную подписку на экологически чистую энергию. Это позволит мгновенно сэкономить, и плата за установку не взимается.

Хотя установка солнечных батарей или ветряной турбины может окупиться в долгосрочной перспективе, это не финансовая инвестиция, которую могут сделать многие люди.

Если вы решите установить турбину, в зависимости от ситуации, ее можно установить на крыше или отдельно. В очень редких случаях избыточная вырабатываемая электроэнергия может подаваться в сеть и фактически приносить доход владельцу (точно так же, как солнечные батареи).

Это растущий сектор рынка (вы даже можете купить их на Amazon), и со временем он может стать таким же важным, как ветряные электростанции, поскольку мы стремимся к более дешевым устойчивым источникам энергии.

Самое замечательное в ветре то, что он бесплатный, и его много! Есть надежда, что в конечном итоге до 50% потребностей в энергии можно будет обеспечить за счет энергии ветра.Уже почти половина электричества в Дании приходится на ветер. К концу 2018 года мировая мощность ветровой электроэнергии достигла почти 600 гигаватт, при этом доля США составила 96 665 МВт. По оценкам Управления энергетической информации США, в 2020 году будет введено в эксплуатацию еще 14 300 МВт ветряных электростанций.

Энергия ветра не является полным ответом на мировые потребности в энергии, но она уже играет жизненно важную роль, помогая нам адаптироваться к более чистому и устойчивому будущему.

В Inspire Clean Energy мы являемся компанией, занимающейся возобновляемыми источниками энергии, которая стремится дать нашим клиентам возможность делать правильные вещи для окружающей среды, себя и своих семей.Мы хотим сделать выбор экологически чистой энергии простым и доступным.

Не уверены, подходят ли вам возобновляемые источники энергии? Прочтите последние обзоры Inspire Clean Energy, чтобы узнать, как мы помогли клиентам сделать переход.

Как работают эти огромные ветряные мельницы?

В связи с растущим беспокойством по поводу загрязнения окружающей среды и изменения климата по всему миру появляется все больше установок, использующих возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия — это основной источник возобновляемой энергии, о котором многие думают, но не сбрасывают со счетов эффективность энергии ветра.Если вы когда-нибудь видели ветряную электростанцию, состоящую из огромных ветряков на обочине проселочной дороги, вы видели этот возобновляемый источник энергии в действии.

Что такое ветряная турбина?

Огромные ветряные мельницы, также называемые ветряными турбинами, обычно имеют две или три лопасти, которые вращаются, когда ветер дует достаточно быстро. Эти турбины стратегически устанавливаются в ветреных местах и ​​часто группируются в «фермы» для наибольшей эффективности.

Как работают ветряные турбины?

Целью ветряной турбины является преобразование энергии ветра в полезную энергию.Короче говоря, он преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию, которую можно использовать для измельчения зерна или перекачивания воды. В сочетании с генератором ветряная турбина может производить электроэнергию для питания близлежащих городов. Вот более подробный взгляд на то, как это работает:

  • Ветер поворачивает лопасти:  Контроллер включает турбину, поэтому лопасти начинают вращаться, когда встроенный анемометр показывает скорость ветра от 8 до 16 миль в час (миль в час). Контроллер отключает турбину, когда скорость ветра превышает 55 миль в час, чтобы предотвратить повреждение при сильном ветре.С помощью флюгера привод рыскания ориентирует ветряную турбину так, чтобы она оставалась обращенной к ветру, когда она меняет направление, чтобы максимизировать эффективность. (Ветряные турбины не имеют привода рыскания, поскольку ветер автоматически уносит ротор от него.)
  • Вращающиеся лопасти вращают ротор:  Вместе лопасти и ступица образуют ротор. Система шага поворачивает лопасти, когда это необходимо, чтобы предотвратить вращение ротора при ветре, который слишком сильный или слишком слабый для выработки энергии.Также предусмотрен механический, электрический или гидравлический тормоз на случай, если ротор необходимо остановить вручную в аварийной ситуации.
  • Редуктор увеличивает скорость вращения: Низкоскоростной вал соединяет ротор с редуктором, а высокоскоростной вал соединяет редуктор с генератором. Коробка передач увеличивает скорость вращения с 30-60 оборотов в минуту (об/мин) до 1800 об/мин. Коробка передач — одна из самых тяжелых и дорогих частей ветряной турбины.
  • Генератор производит электричество:  Благодаря более высокой скорости вращения, создаваемой высокоскоростным валом, встроенный асинхронный генератор производит электричество переменного тока с частотой 60 циклов. В настоящее время инженеры изучают возможность использования генераторов с прямым приводом в ветряных турбинах, которые могут производить электроэнергию при более низких скоростях вращения. Это устранило бы необходимость в дорогостоящих коробках передач.

Будущее ветроэнергетики

Учитывая растущую заботу об окружающей среде, все более конкурентоспособные цены и стремление снизить зависимость от иностранной нефти, похоже, у ветроэнергетики большое будущее.Уже сейчас турбины растут в размерах и мощности. Следующие рубежи включают совершенствование глубоководных морских и наземных технологий, которые могут работать при более низких скоростях ветра.

Хотя в настоящее время в США нет морских турбин, Министерство энергетики (DOE) финансирует усилия по реализации этого варианта в водах США в ближайшем будущем. Исследование Министерства энергетики, проведенное в 2008 году, показало, что расширение ветровой энергии для производства 20 процентов электроэнергии страны к 2030 году является осуществимым и доступным, а также создаст 500 000 новых рабочих мест и сократит выбросы на 825 миллионов метрических тонн в год.

Для получения дополнительной информации о ветряных турбинах, солнечных панелях и других «зеленых» источниках энергии свяжитесь с Mr. Electric®.

 

Для дальнейшего чтения:

Как использовать солнечные панели для питания вашего дома на колесах

10 преимуществ солнечных батарей для вашего дома

Как работают солнечные панели?

5 вариантов декоративного освещения террасы

ЭНЕРГЕТИКА ВЕТРА


Энергия ветра


Ветроэнергетика
Типы ветряных мельниц

Ветряная мельница с аэрацией
Ветряная мельница с аэромотором Ветряная турбина
Важно Факторы что следует учитывать при строительстве ветряной мельницы
Местоположение  
Характеристики ветра  
Характеристики местности
Эффективность ветряной мельницы
Цель Кожухи ветряных мельниц
Электричество и хранение Energy
Тормоза Ветряные мельницы Сегодня
Библиография


Типы ветряных мельниц
Вентиляционная мельница
Этот ветряк аэрирует пруд или выкачивает воду из вашего пруда или реки. поливать животных или сад.Этот ветряк будет качать из мелкой (до 15м) колодец.

Аэромотор Ветряная мельница
Они производятся с 1888 года и являются старым стандартом ветряные мельницы. Они будут качать из скважины, но не будут эффективно аэрировать пруд или откачивать воду из пруда или реки.
Ветряная турбина

Ветряная турбина, также называемая ветряной мельницей, представляет собой средство кинетическая энергия ветра и преобразование ее в электрическую энергию.Современные низкоскоростные ветряные турбины становятся более эффективными по мере их масштабирования. вверх. Домашняя турбина диаметром 3 м (если только она не находится в редком идеальном месте) будет довольно непостоянный и не очень надежный. 30-метровое лезвие, такое как в Ravehshoe Queensland слишком дороги для одного домашнего использования, больше эффективны в производстве электроэнергии, но все еще подвержены влиянию рельефа. 150-метровые турбины на горе Эмеральд практически не подвержены влиянию земли. и самый эффективный.Кинетическая энергия ветра вращает лопасти, называемые аэродинамические крылья, приводящие в движение вал, приводящие в движение двигатель (турбину) и подключен к генератору.
«Подсчитано, что общая мощность ветров, окружающих Земля составляет 1 x 1011 гигаватт» (Черемисинов 6). Полная энергия ветры колеблются от года к году. Эксперт по ветряным мельницам Ричард Хиллс сказал, что ветер на самом деле непостоянный источник энергии. скорости слишком низкие или непостоянные, чтобы ветряная мельница была практичной использовать.Однако это не остановило инженеров ветряных электростанций от пытающийся. Сегодня существует множество видов ветряных мельниц, некоторые из которых выполнять разные функции. Они представляют собой сложную альтернативную энергию источник.

Существует несколько типов ветряных мельниц. Они делятся на Типы горизонтальной оси и вертикальной оси. Низкоскоростная горизонтальная ось Ветряные мельницы используются для перекачивания воды и сжатия воздуха. Южный Например, ветряные мельницы Cros.Более ранние ветряные мельницы, такие как те, что в Англии и Голландии построили пару сотен лет назад, еще
пример.
Горизонтальная ось
был изобретен в Египте и Греции в 300 г. до н.э. «В нем было от 8 до 10 деревянных балки, оснащенные парусами, и ротор, который вращался перпендикулярно направление ветра» (Наар 5).  Этот конкретный тип ветряной мельницы стал
популярен в Португалии и Греции. В 1200-х годах крестоносцы построили и разработал почтовую мельницу, которая использовалась для помола зерна.Это был первый использовался для производства электроэнергии в Дании в конце 1800-х годов и вскоре распространился после в США. В Америке ветряные мельницы создали великие равнины.
Их использовали для перекачивания воды и орошения посевов. Во время Первой мировой войны, фермеры оснастили ветряные мельницы для выработки 1 кВт постоянного тока. Они устанавливали свои устройства на вершинах зданий и башен. На западные фермы и железнодорожные станции, насосная ветряная мельница была высотой 6-16 м. с диаметром колеса 2-3м»

(45)].Скорость ветра 15 км/ч, колесо диаметром 2 м и диаметром 60 см. цилиндр насоса, насос ветряной мельницы мог поднять 200 литров в час на высоту 12м. Колесо диаметром 4 м могло поднять 250 литров в час до высота 38м.
Пик роста ветровой энергетики в Австралии пришелся на 1930-х и 40-х годов. Однако в 1970-е годы из-за нехватки нефти были разработаны более ранние прототипы высокоскоростных ветряков с горизонтальной осью. Высокоскоростные типы с горизонтальной осью используются для многих целей. размеры.К ним относятся типичные ветряные мельницы на ферме ветряных мельниц. и любые другие ветряные турбины, в которых вал, вращаемый крыльями, горизонтальный. Высокоскоростные горизонтальные типы могут иметь 1, 2, 3, 4 или много аэродинамические крылья.

Низкоскоростные типы, такие как европейские, имеют гораздо большие аэродинамические поверхности в отношению к их высоте над землей. Низкоскоростные типы, такие как вестерн Квинслендские обычно представляют собой вертушку с множеством маленьких лопастей, окруженных с внешней рамой в виде колеса.Ветряные мельницы с вертикальной осью были впервые изобретены персами в 1500 г. до н.э. для измельчения кукурузы и все еще использовались в 1970-х годах в регионе Захедан. Паруса устанавливались на стреле, которая крепилась к валу, вращавшемуся вертикально. К 500 г. до н. э. технология распространилась на Северную Африку. и Испания. Низкоскоростные ветряки с вертикальной осью популярны в Финляндия. Им около 150 лет. Они состоят из 200 л. нефтяной барабан раскололся пополам.Они используются для подачи воды и аэрации. земля. Они неэффективны.

Высокоскоростные ветряные мельницы с вертикальной осью
включают модели Дарье. У них длинные, тонкие, изогнутые внешние лопасти, которые вращаются со скоростью, в 3-4 раза превышающей скорость ветра. У них есть низкий пусковой крутящий момент и высокое передаточное число. Они есть недороги и используются для выработки электроэнергии и ирригации. Есть три типа: дельта-, ци- и гамма-модели.Все модели строятся на штативе. Преимущества ветряной мельницы Дарье: что он может передавать механическую энергию на уровне земли. генератор, редуктор и компоненты турбины находятся на земле, а не наверху башни, как в ветряных мельницах с горизонтальной осью. Они стоят гораздо меньше, чем конструктив, т.к. материала меньше, а шаг
лезвий не нужно регулировать.
Другим типом HSVAW являются типы Madaras и Flettner, вращающиеся цилиндры, которые сидят на гусеничном лафете.«Движение А. вращающийся цилиндр заставляет каретку двигаться по круговой дорожке и колеса кареты для привода электрогенератора» (Юстус). Модель Савониуса, появившаяся в Финляндии в 1920-х годах, представляет собой S-образную форму. лопасть, которая вращается и поворачивает вертикальный вал. Сегодня эти виды ветряных мельниц очень нравятся ученым
и их технология развивается.

Важно Факторы, которые следует учитывать при строительстве ветряной мельницы
На что обратить внимание при строительстве ветряка При выборе места для постройки ветряка ветряная мельница, необходимо учитывать множество важных факторов.
Во-первых, это местоположение:
1) Доступная ветровая энергия обычно выше вблизи морского побережья или берегов очень большие озера и прибрежные острова. 2) Доступная энергия ветра как правило, высоко в центральной Австралии из-за широких просторов ровная (малая шероховатость поверхности) местность.
3) Доступная энергия ветра, как правило, невелика по всей восточной Австралии. за исключением горных перевалов, но выше на южных и западное побережье
Характеристики ветра
Также важно учитывать характеристики ветра там, где вы собираетесь сборка: 1) средняя скорость ветра (рассчитана путем кубирования средних и взяв среднее значение кубов) и его сезонные вариации.2)  вероятностное распределение скорости ветра и экстремальных ветров. Средний ветер скорость должна быть достаточно высокой, а распределение должно быть таким, чтобы все точки данных очень похожи.
3) Изменение высоты скорости и направления ветра. Ветер не может быть слишком высоким или слишком низким по отношению к земле или слишком трудно задействовать.
4) Порывистость поля ветра как по скорости, так и по направлению. Порывистый ветер сильно влияет на выходную мощность ветряков и обычно вредно.
5) Распределение направления ветра и вероятность внезапных больших сдвигов в направлении. Ветер должен быть
вряд ли вдруг изменит направление. Он должен дуть в том же общее направление.
6) сезонная плотность воздуха и колебания плотности воздуха. с высотой. Чем плотнее воздух, тем хуже для ветряков.
7) Опасные условия, такие как песчаные бури, влажность и соляной туман, которые вредны для ветряных мельниц.
8) Пассаты в субтропиках и направленный ветер через горные перевалы особенно выгодны для ветряных мельниц.

 

Характеристики местности
Как только подходящее место найдено, ветер тщательно анализируется, и критерии соблюдены, есть еще реквизиты.
  • 1) Рельеф, на котором построены ветряные мельницы, должен быть относительно плоский. Разница высот между турбиной участка и местности не более 60 метров на 12-км радиус.Вы, возможно, видели ветряные мельницы, такие как в Равеншу, Крайний север Квинсленда на маленьких холмах, но это потому, что требование выполнено. Холм может быть единственным на перевале
  •  2) Все холмы должны иметь небольшое соотношение высоты к ширине:  h:l. должно быть < 0,016.
  • 3) Разница высот между самой высокой и самой низкой точкой должна составлять 1/3 или меньше разницы высот между нижней частью диск ротора и нижний
    точка на полосе местности.

Шероховатость поверхности местности, на которой должен быть установлен ветряк. постройка должна быть низкой. Если она отличается более чем на 10%, это не хорошо. Рельеф должен быть гладким, и так постоянно. Грубый поверхность оказывает более негативное влияние на ветер, чем гладкая поверхность. Существует значение n, называемое, которое присваивается местность с точки зрения ее неровностей. Это значение используется для расчета высота ветряной мельницы. Например, над морем индекс расположение, n равно 0.14. По пересеченной местности внутри страны n равно 0,34.
Эффективность ветряной мельницы
Ветряки — это турбины. Эти два названия могут использоваться как синонимы. Турбины — это средство использования силы жидкости (ветра) за счет преобразование кинетической энергии жидкости (ветра) в механическую мощность (вращающийся вал) Когда вал ветряной мельницы подсоединяется к генератор, электрическая энергия может быть сформирована. Генератор можно использовать для производят постоянный или переменный ток.Генераторы, вырабатывающие постоянный ток, могут быть подключен к батареям, инвертору для производства переменного тока или для питания нагрузок постоянного тока.
Некоторые генераторы подключены к нагревательным змеевикам. Генераторы, которые Продукция переменного тока может быть подключена к двигателям переменного тока, таким как водяные насосы. Ветряные мельницы НЕ эффективны. В лучшем случае ветряная мельница может извлекать только 16/27 кинетической энергии ветра. Это называется пределом Бетца, и его можно математически доказать с помощью исчисление. Большинство современных ветряных мельниц извлекают около 30 процентов энергии. энергия ветра.
Ветряная мельница фермы Южного Креста может извлекать только 10%. Важно уравнение, используемое для определения плотности энергии ветра, сколько энергии доступно на квадратный метр – это уравнение
P = 0,5 pu³
где P — плотность мощности ветра, Вт/м2, p — плотность воздуха, u³ – куб скорости ветра.
Уравнение для доступной мощности:

где p — плотность кинетической энергии Дж/м³, V — скорость ветер, А — площадь поперечного сечения ветра на турбине.
Уравнение для определения мощности вала, (которое равно
меньше конечной выходной мощности, так как зубчатые передачи и генераторы вызывают
мощность, которая будет потеряна) выглядит следующим образом:
Cp = P(0,5 p V ³ (D2)/4
Где Cp — коэффициент мощности (Мощность на валу), p — воздух. плотность,
D — диаметр ротора, V — скорость ветра, а P — чистая
выходная мощность.
Также Cp = доступное P/P турбины
Доступная мощность является функцией высоты. На земле уровень, 100% от
мощность доступна. На 30м доступно 97%. На 1500 м 86% доступный.
Цель Кожухи ветряных мельниц
Некоторые турбины закрыты, как реактивные двигатели. Плащаница — это способ чтобы направить ветер.

Уравнение для мощности, потребляемой ветряной турбиной с кожухом:
P(Pe) = ( QT ((p + (k) , где P — мощность,
Pe — извлекаемая мощность, ( — КПД турбины, QT —
объемный расход воздуха на турбину, (В/А), ((p + (k) – изменить
в энергии давления между входом и выходом ветряной турбины, и
k — кинетическая энергия единицы объема воздуха, проходящего через 90 214 через машину.
Козырьки концентрируют и рассеивают ветер, когда он проходит через ветряная турбина с горизонтальным доступом. Они снижают турбулентность ветер и «направить его».
О преимуществах вант, по словам Черемисинова (стр. 61 Основы ветроэнергетики), являются:
а) увеличивается осевая скорость турбины, а это означает, что меньшие роторы могут работать на более высоких оборотах,
б) кожух может значительно уменьшить потери наконечника, и
c) аэродинамические поверхности не должны вращаться в направлении, параллельном ветер, если направление ветра изменилось.
Скорость отсечки — это наименьшая скорость ветра, ниже которой нет полезной мощности. может производиться ветряной турбиной. Это означает, что ветер должен быть достаточно быстрым, чтобы двигать аэродинамические крылья, приводя в движение вал, чтобы создать достаточно сила после того, как многое потеряно, так что конечная сумма силы больше чем ноль.

Номинальная мощность – это максимальная выходная мощность турбины, которая зависит от ряда факторов, особенно от генератора.В рассчитывая высоту ветряка, важно иметь в виду что ветряная мельница должна быть достаточно высокой, чтобы быть выше препятствий. Скорость ветра уменьшается по мере приближения к поверхности. Это значит что чем выше вы построите, тем больше шансов, что скорость ветра выше, однако, вы должны найти идеальный средний — часто бывает больше переменных по мере увеличения числа
высота.

 При расчете высоты ветряка следует учитывать следующее
используется уравнение:  V1/V2 = (h2/h3)n,
Где V1 — скорость ветра в самой высокой точке самой высокой лопасти, V2 скорость ветра в самом низком
точка самой нижней лопасти, h2 — высота самой высокой точки, а h3 это высота самой низкой точки. n — индекс расположения site, значение, которое измеряет шероховатость местности.
Опора ветряной мельницы обычно изготавливается из стали. То ветровой вал — это вал, который несет ветровое колесо или аэродинамические крылья. Он поворачивается, когда аэродинамические крылья поворачиваются. Изготавливается из стали или дерева.

Aerofoils — это лопасти ветряной мельницы. Их можно сделать из любого материала. Они были сначала сделаны из дерева или дерева композиты. После этого использовалась сталь. Алюминий используется в ветряные мельницы Дарье, потому что они намного сильнее.К сожалению, Алюминий быстрее устает. Некоторые ветряные мельницы используют стекловолокно. лезвия. Новые материалы, такие как прочные сплавы, используются в сегодняшние ветряки экспериментально.
Важно, чтобы лопасти имели большую подъемную силу и маленькое лобовое сопротивление. сила.
Подъемная сила — это сила, необходимая для искривления потока (жидкий) воздух. Это сила, перпендикулярная потоку воздух.
Сила сопротивления — это сила, параллельная потоку.
Аэродинамическое крыло должно развивать подъемную силу не менее 50 раз. больше, чем лобовое сопротивление. Крутящий момент действует на крыло с вектором от центр вращения подальше.
Другими силами, которые действуют на лопасти ветряных мельниц, являются сдвиги ветра, ветер порывы ветра, толкающие аэродинамические поверхности, гравитация, притяжение к земле, и смещается по направлению ветра.Сдвиги в направлении ветра часто объясняются наличием небольшой лопасти, называемый хвостовым оперением, на задней стороне ветряной мельницы. Ветер дует на плоской стороне хвоста, ориентированной иначе, чем аэродинамические крылья. Затем аэродинамические крылья можно повернуть лицом к ветер. Если ветер дует в направлении этого хвоста вместо направления аэродинамических поверхностей хвост вращает вал, который вращает весь ветряк в правильном направлении, чтобы сориентировать его к ветру.

Порывы ветра могут сильно повредить ветряную мельницу. Бурный порыв – это порывы более двух минут при определенной средней скорости ветра. Порывы ветра анализируются всесторонне, с магнитудой, одна за затишье скорость, которая является скоростью ветра отрицательной амплитуды порыва, и пиковая скорость, которая представляет собой скорость ветра при положительной амплитуде порыва ветра.
Амплитуда порыва – это разница между наибольшей скоростью в порыве ветра и средней скорости.
Продолжительность порыва ветра – это время от начала до конца порыв.
Частота порывов — это количество положительных порывов, которые происходят в единицу времени.
Время формирования порыва tim e – это время, которое требуется от начала порыва до момента, когда он достигает максимальной скорости порыва ветра.
Время затухания порыва – это время, необходимое для окончания порыва. после достижения максимальной амплитуды.

Существует довольно много терминов, связанных с аэродинамическими крыльями.
Угол поверхности к потоку жидкости равен углу атаки , альфа . Угол атаки должен быть правильным. Если оно слишком велика, подъемная сила резко уменьшится, а сопротивление увеличить, st alling ветряная мельница. В состоянии покоя (когда ветряная мельница не в эксплуатации), угол атаки 85°. Когда в движении, угол атаки составляет от 2 до 10 градусов.Новые и другие продвинутые ветряки имеют угол атаки в верхнем конце этого спектр.
Угол шага , ß — это угол между хордой крыло и его плоскость вращения. Угол наклона может быть скорректировано.
Плотность — это отношение ширины лезвия (в самом широком месте) к расстояние между центрами лопастей. Типичная «вертушка» Ветряная мельница Южного Креста» может иметь соотношение примерно 1:1, потому что лезвия очень узкие и очень близко друг к другу, в то время как новый двухлопастный аэродинамический профиль будет иметь отношение около 0.03. Есть передача работы между ветровым потоком и движущейся лопастью. В Чтобы этот перенос был эффективным, типичный клинок обычно имеет размер 1/4 ширина его длины. (Если лезвие имеет длину 3 м, оно будет шириной 750 мм в самом широком месте).

Аэродинамические крылья бывают разных форм. Некоторые лезвия сделаны немного шире чем это соотношение, потому что запустить такой ветряк проще. Однако такие лезвия не так эффективны.Независимо от того, что форма, «у большинства тупой нос и тонко сужающийся язычок» (Калверт). Поток должен иметь возможность следовать за изогнутыми поверхностями крыло без разделения. Массовый расход дан по уравнению:
m = p Vb A
, где p — плотность воздуха, Vb — скорость воздуха на лопастях, A — область.
Количество лопастей у ветряка разное. Много разные виды ветряков.Следующее уравнение помогает понять узнать, как быстро ветряная мельница с определенными лопастями
будет вращаться по отношению к ветрякам с разным количеством лопастей:

Скорость ветряка = 1 / кв. корень из числа лопастей
 
Крылья четырехлопастной машины вращаются на 71% быстрее, чем у двухлопастной. лопаточная машина. Шестилопастная машина вращается со скоростью 58%, а 8-лопастная. лопастная машина вращается на 56% быстрее, чем 2-лопастная машина.

Электричество и хранение Энергия
Как упоминалось ранее, генераторы ветровой турбины могут преобразовывать механическая энергия, возникающая при вращении вала в электрическая энергия, постоянный ток. Оттуда некоторые ветряки имеют синхронный инверторы, сложные электронные устройства, которые преобразуют постоянный ток вырабатываемый турбинами в переменный ток. Это дорогой вариант. Также происходит потеря мощности через его процессы.Другие есть индукционные генераторы, которые производят переменный ток без синхронный инвертор и меньше потерь мощности. Извлеченная энергия от ветра и преобразуется в механическую энергию, а затем в электрическую энергия генератором должна накапливаться, так как она обычно не используется использовал все сразу. Важно сохранить избыток энергии для использование, когда ветер дует недостаточно быстро, несмотря на исправления что может быть сделано в шаге лопастей аэродинамического профиля и когда ветряная мельница вышла из строя или спрос особенно высок.

Эффективное хранение энергии ветра является ключом к его долгосрочному использованию. использовать. Ветряные мельницы, используемые в качестве водяных насосов или воздушных компрессоров, могут качать избыток воды, водорода или воздуха в резервные баки. Сегодня есть количество способов хранения энергии ветра. Ветряные мельницы привыкли зарядить электролитные аккумуляторы. Свинцово-кислотный или свинцово-кобальтовый автомобиль Батареи также широко используются. Однако батареи могут быть дорогие и неэффективные — они могут терять 10-25% энергии, хранящейся в их.
Также часто используются никель-железные, никель-кадмиевые и цинково-воздушные элементы. Они, как правило, более эффективны. Некоторые ветряные мельницы теперь используют батареи с органическим электролитом, такие как батареи CuCl2, Ni Cl2 и NiF2 а также натрий-серные батареи, которые работают при высокой температуре, используются. Хотя это редкость и все еще находится на экспериментальной стадии, некоторые энергия хранится не путем прямого преобразования в электрическую энергию,

Звуковые жидкости эластичны, а накапливаются в виде тепловой или электромагнитной энергии.Волны давления постоянно создается и распространяется крыльями и турбиной в целом (все компоненты, кроме опоры). Мы слышим их в звук отдан. Интенсивность звука прямо пропорциональна скорость ветряка.
Частота волн прямо пропорциональна угловой скорости лопастей на роторе. Флаттер, который вы слышите, имеет аэродинамический характер. и упругие свойства.Чем выше скорость крыла, тем чем громче звук и громче трепетание они будут издавать, тем больше волны давления создаются и распространяются. Генераторы шумные. Они часто сбивают с толку птиц и заставляют их лететь навстречу турбина.

Ветряные мельницы могут быть очень шумными. Турбина мощностью 300 кВт на расстоянии 1 мили имеет Уровень дБ равен светофору на расстоянии 100 футов (Gipe). Ветряная мельница уровень звука регулируется.
Уровень звука в жилых помещениях должен быть ниже 46 дБ. Ветряные турбины могут вызывать помехи, помехи для телевидения и радио. приема (фантомные изображения на телевизорах), воздействуют на микроволновые печи и нарушают работу спутниковой связи. коммуникация. В настоящее время эти проблемы решаются. Многие уже исправлены. Существует также вероятность 0,009 птица или насекомое, пораженные лезвиями. Производители ветряных мельниц должны используйте искусственный звук, флуоресцентную краску или запахи, чтобы отпугнуть летающих существа.

Тормоза
Механические тормоза используются для удержания ветряных мельниц в состоянии покоя, когда они не нужны, не работают или находятся в ремонте. греческий ветряные мельницы использовали палки или бревна, воткнутые в землю, чтобы держать ветряк остановился, но современные тормоза более совершенны. Много ветряные мельницы сегодня используют воздушные тормоза, подобные тем, которые используются в самолетах. Другой ветряные мельницы имеют веревочные тормоза.
Канаты, соединенные с аэродинамическими крыльями, просто тянутся и привязываются к столб, чтобы аэродинамические крылья не поворачивались.Крутящий момент на веревке тормоз можно рассчитать по уравнению:

(M-m)(R2 + r)g

 

Ветряные мельницы

Многие ветряные мельницы используются сегодня. Они используются для нагрева воды, охлаждать складские помещения или помещения, охлаждать продукты, сушить урожай, орошать посевы, обогревать здания и заряжать аккумуляторы для тр-акторов на фермы. Начиная с нехватки энергии в 70-х годах, растущий беспокойство о загрязнении из-за сжигания ископаемого топлива и истощения природных ресурсов, ветряные мельницы были тщательно изучены и развитый.Сегодня Sandia National Laboratories, Alcoa, GE, Boeing, Грумман, UTC, Вестингауз и другие ученые исследуют и разработка Дарье и новых типов ветряных мельниц. Сегодня ветряные мельницы используются для работы лесопильных и маслобойных заводов в Европе. Они есть используется в горнодобывающей промышленности для добычи полезных ископаемых, для перекачки воды, для производства электричество, и зарядить
батареи. «Ветряные мельницы использовались на буях, пришвартованных далеко в океан, энергия используется для сбора и передачи океанографические и погодные данные.Они также работают в безлюдных местах. в качестве средства радио- и телефонной связи, и они используются для рабочие навигационные огни на отдельных опасностях» (Калверт 77).
Будущее, вероятно, принесет большие и лучшие вещи для ветра турбина. Строится много новых моделей ветряных турбин. То Ветряная турбина имеет большие перспективы для производства энергии в ближайшие годы. приходить.
Библиография
Калверт, Н.G. Принципы ветроэнергетики: их применение в малом масштабе. Лондон: Чарльз Гриффин и Co., Ltd., 1979. Черемисинов, Николас П. Основы ветра. Энергия. Анн-Арбор: издательство Ann Arbor Science Publishers, Inc., 1978 г.
Джайп, Пол. Энергия ветра достигла совершеннолетия. Нью-Йорк: Джон Wiley and Sons, Inc., 1995.
. Хау, Э., Дж. Лангенбринк и В. Палц. Большие ветряные турбины. Берлин: Springer-Verlag, 1993.
Хиллс, Ричард Л. Сила ветра: история ветряной мельницы Технология. Лондон: Издательство Кембриджского университета, 1994.
. Юстус, К. Г. Ветры и производительность ветровой системы. Филадельфия: Издательство Института Франклина, 1978.
. Наар, Джон. Новая сила ветра. Нью-Йорк: Пингвин Книги, 1982.
Тейлор, Р. Х. Альтернативные источники энергии для централизованного Генерация электроэнергии.Бристоль, Англия: Адам Хилгер, Ltd. 1983.

TOP

(кинетический>

Как ветряные мельницы производят электроэнергию?

Ветряные мельницы преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию или электричество. Весь этот процесс выполняется с использованием больших ветряных турбин или ветряных мельниц. Эти ветряные мельницы подключены к генераторы для выработки электроэнергии или механической энергии, которая помогает в выполнении таких задач, как перекачка воды или измельчение зерна
Ветер проходит через турбину, приводя в движение лопасти, которые вращают вал.В настоящее время используются два типа ветряных мельниц — ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT) или ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT). HAWT — это более распространенная ветряная мельница с лопастями веерного типа, в то время как VAWT обычно имеет форму взбивалки.

Различные типы лопастей ветряных мельниц

Ветер преобразуется в электричество лопастями ветряных мельниц. Эти лопасти имеют два варианта конструкции:

Лопасти этого типа используют силу ветра для толкания лопастей.Эти лопасти обычно имеют более высокий крутящий момент, но они обеспечивают меньшую скорость вращения. Лопасти тягового типа были первоначальными конструкциями, которые использовались для использования энергии ветра для таких действий, как пиление и шлифование. Поскольку скорость вращения лопастей намного ниже, чем у подъемного типа, эта конструкция никогда не используется для выработки крупномасштабной энергии.

В большинстве современных HAWT используется конструкция подъемного типа. С обеих сторон лезвия обдувается воздух, в результате чего воздуху требуется гораздо больше времени, чтобы пересечь края.Таким образом, на передней кромке лопасти создается более низкое давление воздуха, а на задней кромке создается более высокое давление воздуха. Из-за этой разницы в уровнях давления лопасть толкается и тянется, что создает более высокую скорость вращения, необходимую для выработки электроэнергии.

Преобразование ветра в электричество с помощью ветряных мельниц

Скорость ветра и характер течения сильно различаются в разных регионах США и зависят от растительности, водоемов и различий в рельефе.

Термины «энергия ветра» и «энергия ветра» используются для описания процесса использования ветра для производства электроэнергии. Ветряные мельницы преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию, которая полезна для конкретных задач, таких как перекачка воды или измельчение зерна. Генератор помогает преобразовать эту механическую энергию в электричество.

Ветряная мельница или ветряная турбина используются для преобразования энергии ветра в электричество с использованием принципов аэродинамической силы, создаваемой лопастями ротора, которые работают аналогично лопастям несущего винта вертолета или крылу самолета.Когда ветер дует на лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается, а на другой стороне лопасти увеличивается.

Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает сопротивление и подъемную силу. Подъемная сила намного больше, чем сопротивление, и именно это заставляет ротор вращаться. Этот ротор соединен с генератором либо через вал и ряд шестерен, либо напрямую (если это турбина с прямым приводом). Используемые шестерни ускоряют вращение и позволяют работать физически меньшим генераторам.Этот перевод аэродинамической силы, вызывающий вращение генератора, создает электричество.

ЕСЛИ У ВАС ЕСТЬ КАКИЕ-ЛИБО ВОПРОСЫ, СВЯЖИТЕСЬ С НАШЕЙ КОМАНДОЙ СЕГОДНЯ ПО ТЕЛЕФОНУ 877-324-0909.

Знаменитые ветряные электростанции Палм-Спрингс могут кардинально измениться

Фотографии и видео Джея Кальдерона и Ричарда Луи, The Desert Sun

Если вы когда-либо ездили из Лос-Анджелеса в Палм-Спрингс, вы знаете, что приближаетесь когда вы видите ветряные электростанции. В двадцати минутах к западу от пустынного курортного города, в промежутке между двумя самыми высокими горами Южной Калифорнии, тысячи турбин заполняют пейзаж по обе стороны от межштатной автомагистрали 10, используя в своих интересах естественную аэродинамическую трубу.

Некоторые ветряные машины достигают сотни футов в высоту, а размах их крыльев равен футбольному полю. Другие крошечные по сравнению с ними, с неуклюжими решетчатыми башнями и вращающимися роторами, которые не протянулись бы от домашней пластины до насыпи питчера на бейсбольном поле.

В ближайшие годы культовый пейзаж может кардинально измениться.

Разработчики энергии уже заменили некоторые устаревшие ветряные турбины современными моделями. Новые турбины намного больше и мощнее, чем машины, впервые установленные в 1980-х годах.Это означает, что для производства такого же количества энергии требуется меньше ветряных турбин. Фактически, меньшее количество турбин может производить больше энергии.

Но многие турбины 1980-х все еще стоят на перевале Сан-Горгонио, воротах в Палм-Спрингс и долину Коачелла. У разработчиков есть стимул начать замену старых машин до конца 2019 года, когда истекает срок действия федерального налогового кредита.

Даже если федеральная налоговая льгота не вдохновит на немедленные действия, перевал Сан-Горгонио будущего может генерировать гораздо больше электроэнергии, чем сегодня, несмотря на гораздо меньшее количество ветряных турбин.Основатель и президент Wintec Energy Фред Ноубл, построивший первую ветряную электростанцию ​​в этом районе в 1980-х годах, считает, что полная «модернизация» может сократить количество ветряных турбин в Палм-Спрингс и его окрестностях с более чем 2 000 до 600 или 700.

» Эта индустрия началась здесь. А потом мы вышли и заселили мир», — сказал Ноубл в недавнем интервью. «И теперь эти машины, которым по 25, 30 лет, сделали свое дело и нуждаются в замене».

Меньшее количество ветряных турбин также может означать более четкий вид на горы.Остальные турбины были бы выше, но и места между ними было бы гораздо больше.

«По мере того, как вы становитесь больше, открывается обзор», — сказал Ноубл.

У энергетических компаний есть множество причин переоборудовать устаревшие ветряные электростанции на перевале Сан-Горгонио и в других частях Калифорнии, в том числе новый закон, требующий, чтобы к 2045 году штат получал всю свою электроэнергию из экологически чистых источников. Нэнси Рейдер, исполнительный директор Калифорнийской ассоциации ветроэнергетики, отраслевой торговой группы, видит уникальные преимущества в замене старых ветряных турбин новыми.

«Вы можете получить в два раза больше энергии с одного и того же места», — сказал Рейдер. «Для Калифорнии будет хорошо, если мы сможем выжать вдвое больше энергии с той же площади суши».

Стареющие ветряные турбины Палм-Спрингс могут быть заменены более крупными

Кадры с дрона о ветряных турбинах на перевале Сан-Горгонио в Палм-Спрингс и его окрестностях.

Джей Кальдерон, Солнце пустыни Палм-Спрингс

Но реконструкция перевала Сан-Горгонио также сталкивается с препятствиями. Дешевле строить новые турбины на незастроенных площадках, чем заменять старые.Замедление развития возобновляемых источников энергии в масштабах штата может помешать компаниям модернизировать ветряные электростанции Палм-Спрингс до истечения срока действия федеральной налоговой льготы. Калифорния также может достичь своих экологически чистых энергетических целей, импортируя энергию ветра из Вайоминга или Нью-Мексико.

«Экономика действительно стоит на первом месте в конце дня, и терпение для завершения проекта», — сказал Флориан Зерхузен, исполнительный директор BayWa r.e. Wind, компания из Сан-Диего, которая недавно купила и продала сотни ветряных турбин на перевале Сан-Горгонио.«Необходимо снять эти 30-летние турбины и заменить их, очистить долину. Но экономика должна работать, и вам нужно набраться терпения».

Ветряные электростанции были бельмом на глазу, а затем иконой

Многие жители долины Коачелла не приняли ветроэнергетику, когда она впервые появилась на перевале Сан-Горгонио почти четыре десятилетия назад. Промышленное производство энергии считалось несовместимым с репутацией долины как места для спокойного туризма.

В 1985 году Палм-Спрингс подал в суд на Бюро по управлению земельными ресурсами, чтобы заблокировать дальнейшее развитие ветра на федеральной земле к северу от города и попытаться заставить удалить некоторые существующие турбины. Тогдашний мэр Фрэнк Богерт сказал, что машины «портят вид на горы и пустыню и создают сущий ад для жителей, которые живут рядом с ними». Несколькими годами позже член городского совета Палм-Спрингс Билл Фостер написал в статье для журнала Desert Sun, что ветряные турбины нанесли «визуальный ущерб Палм-Спрингс такой же вред, как добыча открытым способом для городов и деревень в Кентукки и Западной Вирджинии.

Палм-Спрингс со временем научился жить с ветровой промышленностью, аннексировав большую часть земли под сегодняшними ветряными электростанциями, чтобы получить налоговые поступления. Турбины способствовали достижению целей штата в области возобновляемых источников энергии и стали знаковой частью пустынного ландшафта. Бюро туризма Спрингса разместило фотографию ветряной электростанции на странице «О Палм-Спрингс» своего веб-сайта на фоне заснеженной горы Сан-Хасинто

Сегодня ветряные электростанции являются политическим победителем на местном уровне.

В 2014 году тогдашний мэр Палм-Спрингс Стив Пугнет назвал перевал Сан-Горгонио «самым экологически безопасным местом ветроэнергетики в Северной Америке».

«Я горжусь той важной ролью, которую Палм-Спрингс сыграл в новаторской ветроэнергетике», — сказал Пугнет в заявлении, опубликованном группой по защите интересов окружающей среды Калифорнии. «Я с нетерпением жду того, как достижения в области ветроэнергетики позволят производителям энергии расширить свою важную роль в нашем поставках экологически чистой энергии.»

КЛИМАТИЧЕСКАЯ ТОЧКА:  Подпишитесь на нашу рассылку новостей об энергетике, изменении климата и окружающей среде

ПОЛИТИЧЕСКАЯ БОРЬБА:  Трамп хочет открыть Калифорнийскую пустыню для большего количества солнечных и ветряных электростанций

Неудивительно, почему разработчики хотели построить рядом с Палм-Спрингс : Разрыв между горами Сан-Бернардино и Сан-Хасинто представляет собой естественную аэродинамическую трубу со средней скоростью ветра от 15 до 20 миль в час. Более того, горный перевал находится недалеко от миллионов энергоемких домов и предприятий в Район Лос-Анджелеса.

«Учитывая все обстоятельства, это лучшее место в мире для ветроэнергетики», — сказал Фред Ноубл. «Нет снега, уровень моря, нет льда, очень хороший ветер, ветер в верхних 5 процентах того, что вы можете найти где угодно. И большая электрическая инфраструктура, которая может потреблять энергию».

Компания Нобла построила первую в этом районе ветряную электростанцию ​​в 1982 году, установив 212 турбин на принадлежащем ему участке земли к северу от межштатной автомагистрали 10 и к западу от Индиан-Каньон-Драйв. В течение следующего десятилетия разработчики энергетики построили более 4000 ветряных турбин на перевале Сан-Горгонио.Еще больше турбин было построено в двух других горячих точках ветра в Калифорнии: на перевале Альтамонт к востоку от залива и на перевале Техачапи к востоку от Бейкерсфилда.

После того, как в Калифорнии были построены первые в стране крупные ветряные электростанции, индустрия по всей стране начала бурно развиваться. Согласно карте, созданной Геологической службой США, в настоящее время в Соединенных Штатах насчитывается более 58 000 турбин, причем некоторые из крупнейших кластеров находятся в Айове, Оклахоме и Техасе.

Ветряные электростанции производили 6,3 процента электроэнергии, вырабатываемой U.электростанции S. в 2017 году. В Калифорнии 6,2 процента электроэнергии, вырабатываемой электростанциями в штате, в прошлом году приходилось на ветряные электростанции.

Компания Ноубла, Wintec Energy, в конце концов заменила свои 212 оригинальных турбин на 35 более крупных машин. Позже они были заменены пятью еще более крупными машинами. Сегодня пять турбин производят в шесть раз больше энергии, чем исходные 212, сказал Ноубл.

«Это просто разница между моделью T Ford и Porsche», — сказал он.

В 1992 году ветряные турбины на перевале Сан-Горгонио произвели около 550 000 мегаватт-часов электроэнергии.К 2017 году производство выросло почти до 1,5 миллиона мегаватт-часов.

Та же тенденция может сохраниться и в будущем.

Согласно данным, собранным федеральными агентствами и ветроэнергетикой, на перевале Сан-Горгонио установлено около 2300 ветряных турбин. В этом столетии было построено около 450, а в 1980-х — более 1600. Старые машины в основном сосредоточены между шоссе 111 и межштатной автомагистралью 10, а также к северу от автострады возле Уайтуотера.

Нэнси Рейдер, возглавляющая Калифорнийскую ассоциацию ветроэнергетики, считает, что федеральные данные могут занижать количество стареющих ветряных турбин, которые необходимо заменить.Ее собственные подсчеты показывают, что ветряные турбины в районе Палм-Спрингс, построенные с 1980 по 1995 год, мощностью 324 мегаватта, по сравнению с 160 мегаваттами по федеральным данным.

Многие из этих машин до сих пор в хорошем состоянии. Рейдер сравнил их со старыми автомобилями.

«Старую машину можно заставить работать вечно, если только содержать ее в хорошем состоянии. Что-то изнашивается, замени», — сказала она. «Многие из этих старых турбин, особенно датские, такие. Это рабочие лошадки, и вы можете поддерживать их в рабочем состоянии долгое время.»

Тем не менее, ветряные турбины, как правило, рассчитаны на срок службы от 25 до 30 лет, что соответствует сроку действия типичного контракта на покупку электроэнергии коммунальными предприятиями, сказал Рейдер.

они действительно начинают разваливаться, — сказала она. — Вот на какой срок службы рассчитаны болты».

Неопределенное будущее ветра в Калифорнии

дорого, что не имеет смысла продолжать их эксплуатацию без гарантированного договора на продажу электроэнергии.Поэтому неудивительно, что, поскольку в последние годы срок действия контрактов на коммунальные услуги, подписанных в 1980-х годах, истек, некоторые турбины на перевале Сан-Горгонио перестали вращаться. На месте первоначальной ветряной электростанции Фреда Ноубла две дюжины машин простаивали с тех пор, как в 2015 году истек срок их контракта с Southern California Edison.

Несмотря на амбициозное стремление Калифорнии заменить ископаемое топливо более чистыми источниками энергии, застройщики говорят, что количество новых контрактов на ветряные и солнечные проекты замедлилось.Они называют несколько причин замедления, в том числе тот факт, что крупные коммунальные предприятия штата уже закупили большую часть энергии, необходимой им для достижения следующей цели штата, согласно которой к 2020 году 33% электроэнергии должно поступать из возобновляемых источников.

Другой фактором является рост местных энергетических программ, известных как агрегаторы выбора сообщества или CCA. От района залива до Лос-Анджелеса города и округа начинают заниматься энергетическим бизнесом, предоставляя людям альтернативу компаниям Edison, Pacific Gas & Electric и San Diego Gas & Electric в Южной Калифорнии.По некоторым оценкам, три коммунальные предприятия, принадлежащие инвесторам, могут потерять 80 процентов своей доли рынка в следующем десятилетии. Неопределенность мешает крупным коммунальным предприятиям подписывать новые долгосрочные контракты.

CCA планирует закупить много ветровой и солнечной энергии. Но критики говорят, что CCA в основном подписывали краткосрочные контракты на покупку возобновляемой энергии у существующих проектов. По их словам, проблема заключается в том, что у CCA еще нет кредитной истории, чтобы подписывать долгосрочные контракты и строить новые проекты или заменять устаревшие ветряные турбины новыми моделями.

Новые закупки возобновляемой энергии «в основном приостановлены» в Калифорнии, по словам В. Джона Уайта, исполнительного директора Центра энергоэффективности и возобновляемых технологий, группы защиты интересов. И даже когда тупик разрешится, коммунальным предприятиям может быть выгоднее покупать недорогую ветровую энергию за пределами штата. Это связано с тем, что лучшие ветроэлектростанции в Калифорнии, в том числе перевал Сан-Горгонио, уже разработаны, а строить новые ветряные электростанции дешевле, чем переоборудовать старые.

«Ветер Нью-Мексико очень удобен для нас, — сказал Уайт.

ПОДРОБНЕЕ:  Консервативный миллиардер видит будущее Калифорнии в ветре из Вайоминга . В 2015 году Конгресс проголосовал за продление федеральной налоговой льготы для энергии ветра, но в соответствии с графиком, который предусматривает поэтапную отмену налоговой льготы в течение нескольких лет.Компании могут получить 60 % первоначальной налоговой льготы для новых или модернизированных ветроэнергетических проектов, строительство которых начнется в 2018 году, и 40 % для проектов, строительство которых начнется в 2019 году. Тогда стимул полностью исчезнет.

В других штатах застройщики пользуются налоговой льготой за последние несколько лет. Распространенной практикой является «частичная модернизация», при которой владельцы турбин заменяют ключевые компоненты на своих машинах, чтобы получить право на получение налоговой льготы еще на 10 лет.

Согласно отчету федерального министерства энергетики, в 2017 году по всей стране было частично заменено около 2000 мегаватт ветряных турбин, все в Айове и Техасе.По словам Энтони Логана, аналитика Wood Mackenzie Power & Renewables, модернизированные турбины часто могут производить на 40% больше энергии.

Но в Калифорнии истекающий налоговый кредит может не дать энергетическим компаниям достаточных стимулов для демонтажа своих старых ветряных турбин и замены их новыми.

«Нам нужно хотя бы начать строительство нового или модернизированного ветра к концу следующего года. И никто не собирается этого делать, если у нас нет контрактов», — сказал Уайт.

Ветряные турбины и солнечные панели — и, возможно, аккумуляторы тоже

Еще одно препятствие на пути к переоснащению ветряных электростанций носит более технический характер: экономика улучшается с масштабом, как и преимущества федерального налогового кредита. Тысячи ветряных турбин на перевале Сан-Горгонио принадлежат многим разным компаниям, и компании, располагающей всего несколькими машинами, может быть сложно обеспечить рентабельность переоснащения.

«Это можно сделать, но действительно нужен человек с глубокими карманами, чтобы сделать это», — сказал Флориан Зерхузен, исполнительный директор BayWa r.е. Ветер.

Фред Ноубл, построивший первую ветряную электростанцию ​​на перевале Сан-Горгонио, считает, что будущее переоснащения «почти в руках крупных коммунальных компаний», включая NextEra Energy Resources. Компания из Флориды является одним из крупнейших разработчиков возобновляемых источников энергии в стране, и в 2011 году она заменила 115 турбин 1990-х годов на 33 новые на перевале Сан-Горгонио. NextEra владеет еще одной ветряной электростанцией мощностью 15 мегаватт в этом районе, но ее представитель отказался комментировать какие-либо будущие планы по переоснащению.

Должностные лица Бюро управления земельными ресурсами сообщают, что две компании находятся на предварительной стадии подачи заявок на получение разрешений на реконструкцию федеральных земель на перевале Сан-Горгонио. По словам представителя Бюро по управлению земельными ресурсами Стивена Разо, компания Terra-Gen из Нью-Йорка планирует демонтировать 126 турбин и заменить их семью новыми моделями. Другая компания с планами модернизации, Brookfield Renewable, приобрела ветряную электростанцию ​​​​мощностью 30 мегаватт в районе Палм-Спрингс в 2012 году. промышленность приближается к «новому рубежу» в калифорнийской пустыне

Фред Ноубл уже продал большую часть своих ветряных турбин.Но он по-прежнему владеет землей под ними. Недавно днем ​​он проехал на своем полноприводном внедорожнике по неровным грунтовым дорогам, пересекающим эту землю, к северу от межштатной автомагистрали 10 и к западу от Индиан-авеню.

Ноубл миновал небольшую солнечную ферму, прежде чем добраться до двух из четырех крупнейших ветряных турбин в районе Палм-Спрингс. Когда кончики лопастей достигают своей высшей точки, машины достигают 410 футов в высоту. Их мощность составляет три мегаватта каждая — в 120 раз мощнее, чем каждая из 212 машин, изначально построенных Noble поблизости в 1982 году.

Ноубл уверен, что в будущем на перевале Сан-Горгонио будет больше таких машин, а также больше солнечных панелей и аккумуляторов для хранения вырабатываемой ими энергии на время, когда солнце не светит или ветер не дует. т дует. Он считает возможным, что федеральный налоговый кредит все же будет восстановлен, как это было в прошлом. Но более того, он знает, что Калифорния взяла на себя обязательство по использованию безвредной для климата энергии. Он уверен, что район Палм-Спрингс по-прежнему может сыграть свою роль в выполнении этого обязательства.

«Думаю, его модернизируют, потому что здесь так хорошо дует ветер.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.