Сколько энергии вырабатывает ветряк

4

Компоненты ветрогенератора

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию.

Мощность ветрогенератора зависит от мощности воздушного потока ( N), определяемой скоростью ветра и ометаемой площадью N=pSV3/2 где: V — скорость ветра, p — плотность воздуха, S — ометаемая площадь.

Мощность ветряка измеряется «ометаемой» площадью турбины.
Чем больший размер лопастей, тем большую мощность он создает.

Мощность ветрогенератора рассчитывается исходя из кубической зависимости скорости ветра.

Пример:

Если ветровой поток со скоростью n создает мощность 100 Вт, то поток со значеним n+1 будет создавать мощность 300 Вт, а вот n+2 — уже 900 Вт.

Поэтому, если размер турбины не большой, то нужен очень сильный поток ветра, чтобы мощность была высокой, и наоборот — большая турбина может выдавать ту же мощность при более слабом ветре.

Но для того, чтобы работа ветрогенератора была сбалансированной и выдавала нужное количество энергии нужно на этапе проектирования правильно рассчитать все необходимые параметры ветряной электростанции.

К малой ветроэнергетике относятся установки мощностью менее 100 кВт. Установки мощностью менее 1 кВт относятся к микро-ветровой энергетике. Они применяются на яхтах, сельскохозяйственных фермах для водоснабжения и т. д.

Строение малой ветровой установки

1. Ротор; лопасти; ветротурбина; хвост, ориентирующий ротор против ветра
2. Генератор
3. Мачта с растяжками
4. Контроллер заряда аккумуляторов
5. Аккумуляторы (обычно необслуживаемые на 24 В)
6. Инвертор (= 24 В ->

Система бытового энергоснабжения с использованием ветрогенератора похожа на систему с солнечными модулями, в одной системе могут использоваться как ветрогенераторы, так и солнечные модули.

От высоты мачты и диаметра ротора зависит количество выработанной энергии следующим образом: на каждые 10 метров подъёма ветряка добавляется 1 м/с скорости ветра. Чем выше мачта, тем больше вероятность того, что он будет работать максимально эффективно. И та же ситуация с ротором: чем больше диаметр, тем больше выработка энергии.

В Украине на всей территории возможно использование ветрогенераторов с той или иной степенью эффективности. Наиболее выгодно, с точки зрения ветрового потенциала, размещать ветрогенераторы в Крыму и Закарпатье.

Малые ветрогенераторы могут работать автономно, то есть без подключения к общей электрической сети.

Некоторые современные бытовые ИБП имеют модуль подключения источника постоянного тока специально для работы с солнечными батареями или ветрогенераторами. Таким образом, ветрогенератор может быть частью домашней системы электропитания, снижая потребление энергии от электросети.

Экономически целесообразным в настоящее время является получение с помощью ветрогенераторов 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.
• 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 широком диапазоне: 19–25 °С; в бойлерах горячего водоснабжения: 40–97 °С, без ущерба для потребителей.

ИНВЕРТОР

Гибридные инверторы это инверторы способные генерировать электроэнергию как от аккумуляторов, так и напрямую с солнечных батарей если АКБ заряжены.

При наличии подключения к сети нужно, чтобы ваше оборудование в первую очередь использовало энергию от солнечных батарей или ветрогенератора, а при ее недостатке — потребляло энергию от сети. В таком режиме могут работать блоки бесперебойного питания с функцией переключения на работу от аккумуляторов или с функцией подмешивания электроэнергии от аккумуляторов к сетевой. Первый режим обеспечивают многие современные ББП, второй режим — только гибридные инверторы.

Особенностью гибридного инвертора является именно возможность параллельной работы с источником переменного тока — сетью или генератором — в режиме инвертора. Гибридный инвертор может использовать энергию от аккумуляторов, заряжаемых от возобновляемого источника энергии, одновременно с энергией от сети/генератора, не отключаясь от сети. При этом должна быть возможность выставлять приоритет для источника постоянного или переменного тока; например, при выставлении приоритета для источника постоянного тока в первую очередь нагрузка питается от аккумуляторов, а недостающая энергия берется от источника переменного тока. Часто имеется возможность ограничивать ток или мощность, которые берутся от сети или генератора.

Немаловажным фактором является и правильный выбор инвертора напряжения или тока по мощности. Если мощность инвертора 5 кВт, то вы не можете подключить к нему нагрузку в 7 кВт. То есть максимальная суммарная нагрузка на инвертор не должна превышать 5 кВт. Если, к примеру, вам необходимо подключить бойлер мощностью 4 кВт и чайник 2 кВт то у вас есть два выхода — либо увеличить мощность инвертора (до 6–7 кВт) или же подключать нагрузку поочередно — сначала бойлер, а потом чайник, или наоборот. Если в инверторов слишком большой разброс в мощностях (например, 7 кВт и следующий 14 кВт) можно использовать параллельную работу частотных преобразователей.

Не следует также забывать, что в инверторов есть еще и напряжение собственных нужд, которые в нашем случае составляют примерно 5–10% электроэнергии. Если же мощность на выходе инвертора составляет 5 кВт, то необходимая мощность аккумуляторной батареи возрастет до 5,2–5,5 кВт. Поэтому необходим инвертор или группа инверторов тока или напряжения, которые смогут обеспечить нормальное подключение всех потребителей.

КОНТРОЛЛЕР

Контроллер для ветрогенератора — это устройство, преобразующее напряжение от генератора в напряжение для зарядки аккумуляторов. Основная функция контроллеров для ветрогенераторов — заряд аккумуляторов и контроль за состоянием аккумуляторной батареи. С практической точки зрения можно сказать, что контроллер управляет зарядкой и разрядкой АКБ, а также следит, чтобы ветрогенератор не превышал максимально допустимые обороты.

Однако, хороший контроллер для ветрогенератора — это не только средство защиты. Он выполняет разные функции:

• поддерживает оптимальный для аккумуляторов разного типа режим заряда. Для этого контроллер снабжён цифровым процессором;
• останавливает ветряк при сильном ветре;
• эффективно переводит энергию ветряка как в заряд АКБ, так и в тепловую энергию от ТЭНов. ТЭНы, подключаемые непосредственно к фазам ветрогенератора эффективно греют и тормозят.
• обеспечивает режим облегчённого старта, что позволяет ветряку эффективно разогнаться на холостых оборотах при слабом ветре.
• управляет инвертором, подключая к нему сеть 220В, когда нужно подзарядить с его помощью аккумуляторы. В остальное время контроллер отключает инвертор от сети, давая, таким образом, возможность расходовать альтернативную энергию в первую очередь.

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

Как их часто еще обозначают АБ или АКБ — накапливают выработанную ветрогенератором электроэнергию. Их главной задачей есть хранение энергии в промежутке между ее выработкой и потреблением. Если емкость аккумуляторной батареи будет мала, то она быстро зарядится и последующая выработка энергии будет бессмысленна, так как хранить ее будет негде. При питании от такой батареи потребителей возникнет обратная ситуация — она слишком быстро разрядится, соответственно не позволит питать от нее нагрузку длительное время. Поэтому следует выбирать аккумуляторные батареи большой емкости, для устранения перечисленных выше недостатков. Если купить аккумуляторы огромной емкости, то они никогда не будут заряжаться на полную емкость. Также емкость аккумуляторов влияет на их стоимость и габариты. При длительном хранении электрической энергии аккумуляторные батареи саморазряжаются, что также нужно учитывать. Поэтому для правильного выбора данных устройств необходимо проанализировать все варианты, чтоб подобрать наиболее оптимальный вариант именно для вашей системы, в зависимости от требований, которые вы задаете для вашей системы.

Емкость аккумуляторной батареи

Емкость должна быть такой, чтоб при работе солнечной или ветряной электростанции при максимальной мощности заряда (или потребления) электроэнергии заряд — разряд аккумуляторной батареи должен составлять не менее 10 часов (что является обязательным условием для AGM, кислотных, щелевых, гелевых и свинцовых батарей). Как пример, если мощность ветряка будет 5 кВт, то емкость аккумулятора должна составить не менее 50 кВт-часов.

ЛОПАСТИ

При самостоятельном изготовлении ветрогенератора, очень важно правильно подобрать форму, размер и количество лопастей, от этого зависит эффективность работы генератора.

Какую форму лопастей выбрать для ветрогенератора.

Для ветрогенераторов с горизонтальным размещением ротора можно использовать два типа лопастей с формой паруса и формой крыла.

Парусный тип лопастей (по форме напоминает ветряную мельницу) из-за своей прямой формы имеет большое аэродинамическое сопротивление, что делает его менее эффективным и довольно шумным в работе.

Наиболее удачной формой лопастей считается форма крыла (по форме лопасть напоминает крыло самолёта), такой тип лопасти имеет гораздо меньшее аэродинамическое сопротивление, больший КПД и издаёт меньше шума при работе.

Поэтому для ветрогенератора с горизонтальным ротором рекомендуется устанавливать лопасти в форме крыла.

Как определить количество лопастей для ветрогенератора.

Прежде всего, нужно определиться с количеством лопастей. На быстроходные, ветрогенераторы устанавливается минимальное количество лопастей 2–3, это позволяет максимально раскручивать ротор генератора, но устанавливать быстроходные генераторы можно только в районах с постоянными ветрами, например на берегу моря.

В условиях средней полосы страны преобладают слабые ветра, и если установить быстроходный ветряк, то он будет малоэффективным.

2–3 лопастный ветряк будет хорошо раскручиваться при сильном ветре, а при слабом он будет просто стоять.

На ветрогенераторы с 2–3 лопастями очень сильно идёт нагрузка от воздействия центробежной силы, такие ветряки способны раскручивать лопасти до скорости полёта пули, если лопасть сломается, то может отлететь и нанести травму человеку.

К тому же 3 лопастные ветряки очень сильно шумят, их не рекомендуется устанавливать возле жилых домов, при сильных порывах ветра такой ветрогенератор издаёт звук пролетающего вертолёта.

В средней полосе страны, где преобладают слабые и средние ветра практичней устанавливать низко оборотистые ветрогенераторы. Для таких генераторов оптимально использовать 5–6 лопастей в форме крыла. Такое количество лопастей позволяет ветряку ловить слабый поток ветра и стабильно работать на низких оборотах.

Как сделать лопасти для ветрогенератора из ПВХ трубы.

Для ветрогенератора можно изготовить лопасти из пластиковой трубы. Для этого рекомендуется использовать ПВХ трубу для напорного трубопровода диаметром 160 мм, обычные трубы для безнапорной канализации использовать нельзя, при сильном ветре они сломаются.

Лопасти из ПВХ трубы отлично подходят для небольших самодельных ветрогенераторов с диаметром ветроколеса не более 2 метров.

Энергия ветра: как развивается возобновляемая энергетика, и когда она вытеснит уголь

В апреле 2023 года шведская компания Freja Offshore подала в местное Министерство климата и бизнеса заявку на строительство крупнейшей ветряной электростанции в мире с установленной мощностью 2500 МВт [источник, источник]. Сообщается, что при отсутствии бюрократических препятствий первое электричество потребители получат к 2028 году. Для сравнения, сейчас крупнейшей ветряной электростанцией считается Hornsea 2 в Великобритании, которая заработала в сентябре 2022 года и располагает 1300 МВт установленной мощности [источник]. Очевидно, что мировая энергетика переживает активную стадию перехода на «зеленые» технологии, и за последний год побито немало рекордов в отрасли. Рассмотрим, в каком состоянии сейчас возобновляемая генерация, и сможет ли она полностью вытеснить уголь в ближайшем будущем.

Что относится к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ)

Неточностей в вопросе определений быть не может, поскольку в российском законодательстве есть четкие формулировки касательно возобновляемых источников энергии. Согласно Федеральному закону «Об электроэнергетике» от 26.03.2003 N 35-ФЗ, к ним относятся:

энергия вод (в том числе сточных вод), за исключением случаев использования такой энергии на ГАЭС;

энергия волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов;

геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей;

низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных теплоносителей;

биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива;

газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов;

газ, образующийся на угольных разработках.

Отметим, что последние три пункта нельзя считать полноценными ВИЭ, так как с физико‑химической точки зрения такой газ является подобием природного. Но в подавляющем большинстве стран данные источники входят в список возобновляемых, поэтому принимаются и российской энергетикой.

Если взять за основу научные теории и подробно рассмотреть характеристики всех ВИЭ, можно выделить их общие черты [источник, источник, источник]:

природа явлений зависит от геофизических процессов и имеет прямую связь с параметрами вращения планеты вокруг оси и Солнца;

запасы энергии считаются практически неисчерпаемыми, поскольку в перспективе удовлетворяют все потребности человека на миллионы лет;

относительно равномерное распределение источников по всей планете (отсутствует монополия у отдельных стран);

низкая плотность энергетического потока по сравнению с исчерпаемыми источниками;

высокая зависимость от природных неопределенностей;

прогнозирование основано по большей части на анализе предыдущего опыта.

По оценке ученых, технический потенциал ВИЭ составляет 780 000 млрд. т н. э. (тонн нефтяного эквивалента) [источник, источник]. Для сравнения, потребление на всей планете в 2021 году было на уровне 14,21 млрд. т н. э., а прогноз на 2040 год при текущей скорости развития — около 18 млрд. т н. э. Большая часть потенциальной энергии, которую мы в перспективе можем использовать, приходится на солнечную — более 62%.

Развитие ВИЭ в мире: ключевые тенденции

Мировая энергетика переживает трансформацию – это подтверждают многочисленные отчеты аналитических агентств. Так, авторитетное издание Ember опубликовало ежегодный обзор Global Electricity Review 2023, по результатам которого можно сделать следующие выводы:

Выработка ветряных и солнечных электростанций достигла 12% от общемировой (в 2021 году значение не достигло 10%). Возобновляемая энергетика продолжает набирать обороты — это самый быстрорастущий сегмент (19% за год).

Несмотря на высокие темпы развития, ВИЭ не успевают за спросом. Так, выработка угля продолжает увеличиваться (+1,1% за 2022 год).

Количество вредных выбросов, генерируемых энергетической отраслью, увеличилось на 1,3%. То есть, в своем текущем состоянии ВИЭ не способны остановить пагубное влияние на природу.

Еще один свежий обзор опубликовали специалисты IRENA — Международного агентства по возобновляемым источникам энергии [источник, источник]. В отчете помимо текущего состояния отражены прогнозы. Ключевые моменты документа, заслуживающие внимания:

установленная мощность новых электростанций продолжит расти;

ключевую роль в развитии отрасли сыграют Китай, США, страны Латинской Америки и Европы;

Европа делает ставку на ускоренный переход в связи с геополитической нестабильностью;

основная доля установленных мощностей ВИЭ в 2023 году придется на солнечную энергетику (около 60%).

За последние 10 лет суммарная установленная мощность электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, выросла в 2,15 раза. Значительная часть выработки приходится на ГЭС, СЭС и ВЭС.

Возобновляемая энергетика в России

В конце 2022 года в Мурманской области была запущена крупнейшая в мире ветроэлектростанция за Полярным кругом. Суммарно 57 мощных турбин способны вырабатывать до 750 гигаватт‑час в год. В соответствии с политикой импортозамещения, большая часть оборудования — российского производства. На станции реализованы и уникальные решения вроде системы обнаружения обледенения. Это событие подтверждает активное участие России в энергопереходе.

Важно подчеркнуть особенности, в которых существует отечественная сфера ВИЭ. Во‑первых, в России огромные запасы ископаемых источников энергии. Так, по оценке Минэнерго и Правительства, угля хватит стране на 350 лет, а нефти и газа в текущих условиях — на 30 и 50 лет соответственно. По некоторым прогнозам и с учетом развития технологий, Россия вполне способна расширить запасы нефти и газа, увеличив срок до 500 лет. Как заявил директор департамента внешнеэкономического сотрудничества и развития топливных рынков Министерства энергетики Сергей Мочальников, «энергопереход — это не прыжок, это марафон, и каждый шаг в нем должен быть выверен, чтобы мы не спотыкались и не падали на каждом шагу, не просчитав всех последствий».

Во‑вторых, цель российской энергетики — не стремительная декарбонизация, а обеспечение надежного и стабильного энергоснабжения промышленности и населения. Это подтверждают представители Министерства энергетики. Ярким примером ошибочного пути, по мнению того же Сергея Мочальникова, является нынешний энергетический кризис в Европе. «Развивать только возобновляемые источники энергии невозможно. Обязательно должна совершенствоваться традиционная энергетика, которая обеспечивает стабильность и безопасность энергоснабжения», — отметил он.

По данным агентства IRENA, рост суммарной установленной мощности электростанций России, работающих на ВИЭ, составил 12,3% в период с 2013 по 2022 гг — с 50,6 до 56,9 ГВт.

Данные по вводу СЭС, ВЭС и малых ГЭС приводит Ассоциация Развития Возобновляемой Энергетики (АРВЭ). Суммарная мощность перечисленных «зеленых» станций в России по состоянию на 1 апреля 2023 года – 5,81 ГВт. Зафиксирован более чем трехкратный рост в период с 2014 по 2022 гг.

Доля установленной мощности ВИЭ в энергосистеме РФ на апрель 2023 года — 2,3%. Прирост за последние полгода — 0,1 % [источник, источник]. Выработка в первом квартале 2023 года составила 2,4 млрд кВт*ч. Интересно, что доля в общем объеме выработки по данным ЕЭС России составляет всего 0,75 %.

Вывод: возобновляемая энергетика России развивается медленно, но планомерно. С учетом традиционных источников энергоотрасль РФ стабильна и надежна. Сейчас силы направлены на импортозамещение, разработку собственных технологий и их «обкатку» в тяжелых условиях, например, в Арктике. Сфера развивается согласно «Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2035 года». Так, в общей сложности запланировано строительство станций на ВИЭ суммарной установленной мощностью 11,6 ГВт.

Что мешает развитию ВИЭ

Переход на возобновляемые источники энергии — крайне тяжелое мероприятие, сопряженное с массой проблем. Среди них выделяются:

Нехватка ключевых для энергетики материалов. Консалтинговое агентство Rystad Energy прогнозирует, что к 2035 году на рынке будет наблюдаться дефицит меди в районе 6 млн. тонн, а полное истощение существующих рудников произойдет до 2045 года. Настораживающая статистика, если учитывать важность меди для электроэнергетики. Аналогичная ситуация с другими ключевыми материалами — никелем, литием, сталью, неодимом, кобальтом и т. д. На фоне роста энергопотребления переход на ВИЭ в условиях нехватки сырья обходится слишком дорого.

Иллюзорность экономики замкнутого цикла. Об этой проблеме много рассуждал Ричард Хайнберг — старший научный сотрудник Института Постуглеродной экономики США. В своей книге Power: Limits and Prospects for Human Survival он отметил работу экономиста Николаса Джорджеску‑Регена, который доказал невозможность бесконечной переработки материалов. [источник, источник] При каждом цикле придется тратить энергию, а металлы неизбежно потеряют часть свойств. Вывод: экономика замкнутого цикла нереализуема с физической точки зрения.

Климатические изменения. Как говорилось выше в общих чертах ВИЭ, выработка зависит от геофизических процессов и климата. В последние годы наблюдаются серьезные климатические изменения, и человек сыграл не последнюю роль в тенденции. Например, в августе 2022 года в Китае была зафиксирована самая сильная жара за последние 60 лет, что привело к авариям на электростанциях из‑за перегрузки. Прогнозировать такие явления, как ветер, солнечная активность, приливы и отливы, крайне сложно. Поэтому станции на ВИЭ не могут гарантировать должный уровень выработки на постоянной основе.

Геополитика. По оценке АРВЭ, транспортные расходы в электроэнергетике после введенных западными странами санкций подорожали для России в 5 раз. Усложнилась и ситуация с обменом опытом, технологиями, программным обеспечением и т. д. В условиях геополитического кризиса развитие замедляется, и такая сложная сфера, как ВИЭ, не исключение.

Технические трудности. Возобновляемые источники отличаются очень низкой плотностью электроэнергии. Например, для солнечных электростанций — в среднем 1 кВт на 1 м 2 . Получается, чтобы запитать один чайник мощность 2 кВт, нужна панель площадью 2 м 2 . Другая проблема связана с хранением. Если рассматривать СЭС, то ночью или в пасмурные дни, когда выработка минимальна, станция может потреблять энергию на собственные нужды из аккумуляторных батарей. В плане технологий и используемых материалов такая схема очень затратна. Отсюда необходимость в сложной инфраструктуре.

Отметим, что ранее противники возобновляемой энергетики ссылались на высокую стоимость такого электричества. Сейчас это утверждение потеряло актуальность, поскольку цена «зеленой» электроэнергии в РФ сблизилась по стоимости с традиционной еще в 2021 году. В будущем, как показывает практика, тарифы упадут еще ниже: чем больше строится станций на ВИЭ, тем дешевле обходится каждый новый проект.

Перспективы сферы и прогнозы экспертов

Сейчас наибольшую активность в сфере возобновляемой электроэнергетики проявляют страны Европы. Связано это, по аналитике IRENA, с нестабильной геополитической обстановкой. На европейском континенте уже есть страны, которые практически полностью перешли на потребление от ВИЭ (проценты, приходящиеся на ВИЭ, в общей доле энергопотребления):

Большие планы у Китая и Индии. Так, власти КНР хотят к 2030 году добиться ввода 1200 ГВт «зеленой» установленной мощности. Индийское Правительство заявило о планах увеличить объемы со 100 до 500 ГВт к этому же сроку.

По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА), к 2027 году 38 % всей электроэнергии мира будет вырабатываться за счет возобновляемых источников. Доля атомной, угольной и газовой энергетики при этом продолжит снижаться. Эксперты полагают, что упор будет сделан на солнечные и ветровые станции — они обеспечат 80 % прироста.

Что касается России, то в 2021 году был озвучен новый вариант стратегии низкоуглеродного развития РФ. Так, к 2050 году планируется сократить выбросы парниковых газов на 79 %, а к 2060 году добиться полной углеродной нейтральности страны. Также хорошие результаты показывает программа развития возобновляемых источников энергии ДПМ ВИЭ. За 10 лет ее существования было введено 4 ГВт мощностей ВИЭ.

Если возвращаться к вопросу, озвученному в заголовке, то МЭА прогнозирует вытеснение угля энергией солнца и ветра к 2027 году. К этому сроку ВИЭ должны занять доминирующее положение на мировом рынке электроэнергии.

100 вопросов и ответов по ветроэнергетике — 2

В энергетике станции любого типа стремятся укрупнять, чтобы снизить удельные затраты на их обслуживание. Ветроустановки не составляют исключения, с этой же целью их объединяют в группы, называемые «ветростанциями» (ВЭС) или «ветропарками» и «ветрофермами» (в зарубежной литературе). Так что ВЭС — это группа ВЭУ объединенная электрическими связями и общим обслуживанием.

Увеличение мощности (расширения) станции осуществляется чрезвычайно просто. Но главное отличие ВЭС от традиционных электростанций состоит в другом.

КАКИЕ БЫВАЮТ ВЕТРОСТАНЦИИ?

Ветроэнергетика разделилась на два существенно отличающихся направления. Ветростанции на суше по-английски называемые «onshore» и ветростанции в море на небольших пока глубинах «offshore».

Основное отличие по конструкции состоит в фундаментах. На море это более дорогое и более массивное сооружение. Второе существенное отличие — передача энергии от ВЭУ к подстанции осуществляется кабелем, проложенным по морскому дну. Есть морские ВЭС у которых

КАКОВА ЕДИНИЧНАЯ МОЩНОСТЬ ВЕТРОУСТАНОВКИ?

Единичная мощность ветроустановок имеет широчайший диапазон от 40 Вт до 6000 кВт. За последние три года ветростанции комплектуются, в основном, ветроустановками единичной мощности от 1 до 3 МВт. Ветроустановка мощностью 5 МВт — это грандиозное сооружение: диаметр ротора 120 метров. Высота башни около 100-120 метров. Представьте себе футбольное поле, поставленное вертикально на высоту 100 метров и вы получите представление, что это за сооружение и каковы должны быть технологии и материалы, чтобы это сооружение непрерывно вращалось в течение десятилетий и вырабатывало энергию нужного качества. Данные по самым крупным ВЭУ даются в таблице 7.

Таблица 7. Наиболее крупные ветроустановки в мире

СКОЛЬКО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ МОЖЕТ ВЫРАБОТАТЬ ВЕТРОУСТАНОВКА?

Электрическая энергия измеряется в ватт-часах или киловатт-часах (1 кВт*ч = 1000 Вт*ч).

Одна электрическая лампочка мощностью 100 Вт за десять часов потребляет 1 кВт*ч электроэнергии.

Когда мы говорим, что мощность ветроустановки равна 10 кВт, это не значит, что она может отдавать такую мощность всё время. Она может отдавать эту мощность, если скорость ветра будет равна или больше номинальной. В другое время установка работает с мощностью меньше номинальной. Поэтому в год ветроустановка мощностью 10 кВт в среднем может выработать 15, 0-20, 0 тыс. кВт*ч в зависимости от среднегодовой скорости ветра.

СКОЛЬКО ДОМОВЛАДЕНИЙ МОЖЕТ ОБЕСПЕЧИТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ ВЕТРОУСТАНОВКА МОЩНОСТЬЮ 1000 КВТ (1 МВТ)?

По той же причине, о которой говорилось выше ветроустановка развивает разную мощность из-за изменения скорости ветра. Поэтому в год, а в году мы имеем 8760 часов, установка мощностью 1 МВт вырабатывает от 2 до 3 млн кВт*ч. В наших деревнях в самом лучшем случае одна семья (дом) в год потребляет 1, 5-2, 5 тыс. кВт*ч электроэнергии. Берем среднюю цифру (2 тыс. кВт*ч в год) и получаем, что ВЭУ мощностью 1 МВт может обеспечить электричеством от 1000 до 1500 семей (домов) в год.

ЧТО ОЗНАЧАЕТ ТЕРМИН «ЛАЙФ-ЦИКЛ ЭМИССИИ»?

Этот термин означает, что для энергоустановок, у которых нет эмиссии парниковых газов в процессе их работы, как, например, ветроустановок, следует учитывать эмиссию парниковых газов от энергии, затраченной на их производство на предприятии-изготовителе, транспортировку, монтаж, сервисное обслуживание и утилизацию. Это и называется «лайф-цикл эмиссии» («lifecycle emissions»). Другими словами, нужно учитывать весь жизненный цикл изделия и принимать в расчет процессы, которые связаны с эмиссией CO₂.

По данным EWEA для ветроустановок достаточно проработать от трех до шести месяцев, чтобы они выработали столько электроэнергии, сколько было затрачено на производство, строительство, монтаж и утилизацию. За это время будет предотвращен объем эмиссии равный эмиссии на предварительных этапах.

В течение срока службы 20-25 лет ветроустановка вырабатывает электроэнергии в 80 раз больше, чем на нее затрачено во время жизненного цикла, начиная от производства комплектующих изделий.

Ветроэнергетика имеет наиболее низкую «лайф-цикл эмиссию» из всех энергетических технологий.

ЕСТЬ ЛИ ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЕТРОСТАНЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ?

Да, есть, как и влияние любой энергетической или промышленной технологии. Но имеется принципиальное отличие: негативное влияние от ВЭС носит локальный характер и может быть смягчено людьми. В то время как негативное влияние топливных электростанций имеет глобальное влияние и его локализация очень затруднительна. Итак, имеем следующие виды негативного влияния ВЭС на среду обитания человека:

• вторжение в ландшафт;
• эрозия почвы;
• гибель птиц и летучих мышей;
• опасность гибели людей;
• искажение телевизионных и коммуникационных сигналов;
• шум.

Однако давайте рассмотрим каждый вид влияния отдельно.

ЧТО ТАКОЕ ВТОРЖЕНИЕ В ЛАНДШАФТ?

В 2007 году Eurobarometer провел исследования и подтвердил, что к ветроустановкам относятся положительно 71% граждан Евросоюза, в то время как в Дании — 93%, в Греции — 88%, на Кипре — 83%. Только солнечную энергетику поддерживает в среднем 80%, тогда как газовые станции — 42%, угольные — 26%, атомные — 20%.

ГОВОРЯТ, ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА ПОГУБИТ ПТИЦ И ЛЕТУЧИХ МЫШЕЙ. ТАК ЛИ ЭТО?

Если не располагать ветростанции на путях миграции птиц и около пещер, где зимуют летучие мыши, то случаи гибели птиц от столкновения с ветроустановками будут составлять сейчас и в будущем не более 1% от общего количества гибели птиц от результатов человеческой деятельности. Это резюме исследований, проведенных в США и Канаде совместно ветроэнергетиками и биологами.

Основными причинами гибели птиц в результате человеческой деятельности в США согласно этим исследованиям являются:

• гибель от кошек (около 1 млрд в год);
• столкновение с высотными зданиями (от 100 млн до 1 млрд в год);
• гибель от охотников (100 млн в год);
• столкновение с автотранспортом (от 60 до 80 млн в год);
• столкновение с телевизионными и ретрансляционными башнями (от 10 до 40 млн в год);
• гибель от пестицидов (67 млн в год);
• столкновение с линиями электропередач (от 10 тыс. до 174 млн в год).

В Европе в 2003 году в Испании проведено исследование гибели птиц от 692 ветроустановок на 18 ВЭС. Получено, что гибель больших и средних птиц составила 0, 13 на ветротурбину в год.

Королевское общество защиты птиц Великобритании (RSPB) заявило, что у них с ветростанциями не ассоциируется какие-либо значительные случаи гибели птиц. Было констатировано, что от ветроустановок гибель птиц составляет 0, 01-0, 02% от гибели птиц, связанных с человеческой деятельностью.

КАК ОЦЕНИВАЕТСЯ ОПАСНОСТЬ ВЕТРОУСТАНОВОК ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА?

Эту опасность связывают с возможностью поражения людей в результате отрыва лопасти или кусками льда отлетевшего от лопасти при обледенении.

Однако практика говорит о том, что в настоящее время, достигнут очень высокий уровень механической надежности лопастей. Ветроустановки зачастую располагаются рядом с местами возможного появления людей. В мире работает около 200 тысяч ветроустановок и не зафиксировано ни одного случая гибели или ранения людей в результате отрыва лопасти или отлетевшими от лопасти кусочком льда. Зафиксирован один случай в Германии гибели парашютиста, которого занесло ветром на работающую ветроустановку. Вряд ли можно себе представить электростанцию более безопасную для обслуживающего персонала и окружающих людей, чем ветростанция.

Добавим еще одно немаловажное преимущество. Никакая мыслимая и немыслимая авария на ВЭС не может привести к технической катастрофе типа аварии на Саяно-Шушенской ГЭС , не говоря уже о Чернобыльской АЭС.

НАСКОЛЬКО ШУМНЫ ВЕТРОУСТАНОВКИ?

Не так уж очень. Давайте разберемся с фактами в руках.

В результате противошумных конструктивных решений в безредук- торных ветроустановках, например фирмы Enercon можно спокойно разговаривать в кабине не повышая голоса при работающей установки.

Аэродинамический шум стараются снизить соответствующим изменением профиля лопастей и выбором оптимальной скорости вращения ветроколеса. Вот как реально выглядит шумность ВЭУ по сравнению с другими источниками шума (Таблица 11) по данным Американской ветроэнергетической ассоциации.

Таблица 11. Шумность ветроустановки по сравнению с другими источниками шума по данным Американской ветроэнергетической ассоциации

А так выглядит сравнительная характеристика источников шума по данным Европейской ветроэнергетической ассоциации (Таблица 12).

Таблица 12. Сравнительная характеристика источников шума по данным Европейской ветроэнергетической ассоциации

Эти две таблицы хорошо дополняют друг друга.

ГОВОРЯТ, ЧТО ОТ ШУМА ВЕТРОСТАНЦИЙ ГИБНУТ ЧЕРВЯКИ И НАСЕКОМЫЕ, А ЗА НИМИ ГРЫЗУНЫ И ХИЩНИКИ. ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ ТЕРРИТОРИЯ ВЕТРОСТАНЦИЙ НАПОМИНАЕТ ПУСТЫНЮ. ТАК ЛИ ЭТО? О ЧЕМ ДУМАЮТ В ЕВРОПЕ, РАЗВИВАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКУ УСКОРЕННЫМИ ТЕМПАМИ?

Нет, не так. Это самый живучий миф, не имеющий отношения к реальности. Его особенность ещё и в том, что живет этот миф в основном в России и среди тех людей, которые профессионально не занимаются ветроэнергетикой, но чего-то, когда-то, где-то об этом слышали.

Поскольку уже этот миф уже перекочевал в правительственные сферы, с ним следует разобраться подробно.

Во-первых, на грызунов (мыши, кроты, землеройки — предмет особой заботы отнюдь не экологов) действует вибрация. Промышленность изготавливает для садоводов специальные устройства для отпугивания грызунов, основанные на этом принципе. Но дело в том, что ветроустановки имеют мощнейший фундамент, который гасит вибрации башни. Влияние этой вибрации распространяется на несколько десятков метров, а расстояние между ВЭУ несколько сотен метров. Так что любители грызунов могут быть спокойны. Им ничего не угрожает, они только на несколько метров меняют свое место жительство.

Другой аспект угнетающего влияния на людей, животных и насекомых — звуковые волны с частотой менее 20 герц, так называемый «инфразвук», для людей особую неприятность составляют частоты 7-10 герц. Но дело в том, что эта опасность преодолена еще на заре ветроэнергетики.

Любопытное свидетельство по данному вопросу приводит EWEA. Ветростанции очень популярны среди фермеров, поскольку их земля продолжает использоваться для получения растущих урожаев зерновых или выращивания трав для пастбищ. Овцы, коровы и лошади не испытывают беспокойства от ветроустановок. Наряду с доходами от аренды земли под ветроустановки, фермеры продолжают получать доход от животноводства и растениеводства.

Неужели этих фактов недостаточно и миф о гибели грызунов будет возникать, как только речь будет заходить о строительстве ВЭС.

В заключении приводится перевод соответствующего раздела книги EWEA.

Звук низкой частоты, известный как инфразвук, может вызывать утомление и раздражение у чувствительных людей и поэтому широко изучается во всех странах. Самое главное состоит в том, что современные турбины, расположенные ветроколесом «на ветер» (up-wind) генерируют не очень мощный инфразвук, как правило, ниже порога восприятия.

Обозрение всех известных публикаций результатов измерений инфразвука от ветротурбин убедительно показывает, что ветротурбины типа «на ветер» генерируют инфразвук, величиной которого можно в оценке экологического эффекта пренебречь.

Опыт развития ветровых станций Европы свидетельствует, что шум от ветротурбин в общем очень мал. Сравнение многих устройств, генерирующих шум, с ветроустановками показывает, что шум от ветротурбин в Европе небольшая проблема. Информация из США также свидетельствует, что недовольство шумом от ветротурбин выражается весьма редко и обычно находится удовлетворительное решение. [Wind Energy — the facts, EWEA, London sterling, VA, 2009, p. 331].

КАК ВЕТРОУСТАНОВКИ ВЛИЯЮТ НА МИКРОКЛИМАТ МЕСТНОСТИ, В ЧАСТНОСТИ НА СКОРОСТЬ ВЕТРА И ЕГО ЭНЕРГИЮ? НЕ ЯВЛЯЮТСЯ ЛИ ВЕТРОСТАНЦИИ ЕЩЕ ОДНОЙ ПРИЧИНОЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА?

Этот вопрос можно отнести к заблуждениям. Во-первых, самое большое препятствие для ветра представляют леса. Но никто не призывает к их рубке, чтобы дать простор ветру. Но это так к слову.

Действительность же заключается в том, что высота приземного слоя воздуха, в котором «гуляют» ветра, как минимум составляют 10 км. Многочисленными примерами доказано, что скорость ветра после препятствия восстанавливается на расстоянии десяти высотам препятствия. Энергия ветра как бы восстанавливается из верхних слоев приземного слоя. Для дальнейших рассуждений еще нужно сказать, что современные ветроустановки с диаметром ветроколеса 80100 метров, устанавливаются друг от друга на расстоянии 5-10 диаметров ветроколеса, в нашем примере от 400 до 1000 метров.

Определим максимально какую долю энергии отнимает ветроустановка с диаметром ветроколеса 100 метров от приземного слоя 1 км. При этом знать нужно немного, что энергия, отнимаемая ветроустановкой пропорциональна площади, а ометаемая площадь, то есть площадь вращающегося ветроколеса равна S=πR 2 , то есть квадрату радиуса умноженному на коэффициент π = 3, 14. Также необходимо знать, что ветроустановка «отнимает» от энергии набегающего ветра в лучшем случае половину, к_в=0, 5. Отсюда, энергия, отбираемая нашей ветроустановкой пропорциональна площади равной kS = 0, 5*3, 4*50 2 = 3925 м 2 .

Энергия ветра, пролетающего мимо ветроустановки, пропорциональна высоте приземного слоя h = 1000 м, и расстоянию между ветроустановками l=500 м, то есть S_верх =l*h = 1000 * 500 = 500000 м 2 . Отсюда доля энергии ветра, отбираемая ветроустановкой от приземного слоя составляет 3925/500000 х 100 = 0, 785%.

Всякому здравомыслящему человеку ясно, что такая величина не в состоянии как — либо повлиять на изменение местного климата.

ПРАВДА ЛИ, ЧТО ВЕТРОУСТАНОВКИ ОБЛАДАЮТ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ ПОЛЕМ, УГНЕТАЮЩЕ ДЕЙСТВУЮЩИМ НА ПТИЦ И ПРОЧУЮ ЖИВНОСТЬ?

Это даже не миф и не заблуждение, а забвение школьного курса физики. Электростатическое поле возникает между двумя неподвижными зарядами: положительным и отрицательным.

Электростатическое поле могло бы возникнуть при трении воздуха о пластиковую лопасть. Но заряды от лопасти отводятся в систему заземления. Так что электростатического поля на ВЭС нет. Но там, где есть электричество, там есть электромагнитное поле. Оно есть и от мобильных телефонов, электролампочки и любого бытового прибора. Но его интенсивность настолько мала, что в жизни мы его не замечаем.

Птицы его не замечают, когда сидят на проводах, а аисты умудряются строить гнезда на опорах ЛЭП 6-10 киловольт.

Птицы гибнут от столкновения с ветряками и этот вопрос подробно рассмотрен в ответе на вопрос № 59.

СКОЛЬКО НУЖНО ЗЕМЛИ ДЛЯ ВЕТРОСТАНЦИИ?

Собственно под ветроустановку нужно 200-400 квадратных метров, плюс дорога к ней, длина которой зависит от общей схемы дорог.

СУЩЕСТВУЕТ МНЕНИЕ, ЧТО ВЕТРОСТАНЦИИ НЕ СНИЖАЮТ ОБЪЕМ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ: ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРОДОЛЖАЮТ РАБОТАТЬ ИЗ-ЗА НЕСТАБИЛЬНОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ОТ ВЕТРОСТАНЦИЙ. ТАК ЛИ ЭТО?

Нет, конечно не так. Во-первых, количество вредных выбросов прямо пропорционально количеству сожженного топлива. А количество сожженного топлива на тепловых электростанциях (ТЭС) напрямую зависит от количества выработанной энергии. Здесь нужно взять поправку на снижение кпд тепловой станции при снижении нагрузки, но это несоответствие составляет несколько процентов. Значит, с выдачей энергии от ВЭС снижается энергия, вырабатываемая на ТЭС и, следовательно, снижается объем вредных выбросов.

Во-вторых, регулирование мощности в энергосистеме ведут обычно гидростанции, поэтому небольшие изменения мощности от ВЭС воспринимаются гидростанциями.

В-третьих, даже если в энергосистеме регулирование мощности ведут тепловые станции, то, как показывают исследования, при вводе ветростанции мощностью 100 МВт, дополнительная мощность для регулирования на ТЭС требуются всего около 2 МВт.

Так что сокращение вредных выбросов при работе ВЭС является неоспоримым фактом.

КАК ВЛИЯЮТ ВЕТРОУСТАНОВКИ НА КАЧЕСТВО ВОЗДУХА?

ВЕТРОУСТАНОВКИ ИСКАЖАЮТ СИГНАЛЫ РАДАРОВ И РАДИО?

Помехи, вызванные отражением электромагнитных волн лопастями ветровых турбин, могут сказываться на качестве телевизионных и микроволновых радиопередач, а также на работе различных навигационных систем в районе размещения ветрового парка ВЭС на расстоянии нескольких километров. ВЭУ становится препятствием для сигналов военных радаров.

ЧТО ДЕЛАЮТ ПРОИЗВОДИТЕЛИ, ЧТОБЫ СНИЗИТЬ УРОВЕНЬ ШУМА?

Таких направлений несколько. Среди них.

• Ориентация на ветер. Раньше практиковалось две конструкции ветротурбин. Одна, когда ветер набегает на ветроколесо («на ветер»), вторая, когда ветер сначала встречает гондола, а затем ветроколесо («под ветер»). На конструкции «под ветер» ориентация ветроколеса происходит за счет давления ветра и никаких дополнительных устройств поворота не нужно. В конструкциях «на ветер» ориентация происходит с помощью специального механизма поворота, действующего от датчика направления ветра — флюгера. Это существенно усложняет конструкцию ветроустановки, но именно эту конструкцию приняли все современные фирмы и именно потому, что она издает гораздо меньше шума. В конструкциях «под ветер», набегающий поток ветра встречает гондолу, турбулизируется ею и начинает издавать импульсы скачков шума. Поэтому в настоящее время почти все мощные ветроустановки выполняются с ориентацией «на ветер».
• Башни и гондолы обтекаемой формы. Для башни принята за базу коническая стальная труба. Решетчатые башни на мощных ВЭУ применяются крайне редко, хотя они гораздо дешевле. Причина такая: стремление уменьшить турбулизацию потока и снизить шум. Если раньше кабина была угловатой формы, то сейчас практически все кабины обтекаемой формы.
• Усиление звукопоглощения кабин и применение других конструктивных решений по оборудованию. Внутренность кабины обшивается специальными звукопоглощающими материалами. Источники технического шума, в первую очередь редукторы, покрываются звукопоглощающими кожухами, крепление к несущей раме оборудования (редуктор, генератор, подшипник) осуществляется с применением демпфирующих прокладок, что снижает вибрацию и механический шум.
• Лопасти ветроколеса становятся более эффективными. С накоплением опыта все более совершенствуется аэродинамический профиль лопастей, они становятся более эффективными и одновременно менее шумными.

ЧТО МОЖНО СКАЗАТЬ О ШУМНОСТИ МАЛЫХ ВЕТРОУСТАНОВОК?

• скорость вращения ветроколеса и соответственно концов лопастей малых ВЭУ выше, чем у больших;
• гораздо больше средств выделяется на исследования по снижению шума от больших машин, чем для малых.

КАКИЕ РЕАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ?

Согласно исследованию, проведенному группой ученых и специалистов, экономический потенциал ветроэнергетики составил 33 млрд кВт*ч в год, то есть такое количество электроэнергии экономически выгодно вырабатывать на ВЭС уже в настоящее время.

В 2010 году в России всеми электростанциями произведено 1036, 8 млрд кВт*ч, следовательно возможности ветроэнергетики составляют около 3, 2% от общего производства. Даже если экономический потенциал и уменьшить в два раза, то и в этом случае возможности ветроэнергетики нельзя недооценивать.

КАКИЕ СУБЪЕКТЫ РФ МОГЛИ БЫ РАССЧИТЫВАТЬ НА СУЩЕСТВЕННОЕ УЧАСТИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В ПОКРЫТИИ СВОИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ НУЖД?

Зонами эффективного применения ветроустановок являются по субъектам Российской Федерации области: Архангельская, Астраханская, Волгоградская, Калининградская, Камчатская, Ленинградская, Магаданская, Мурманская, Новосибирская, Пермская, Ростовская, Тюменская; края: Краснодарский, Приморский, Хабаровский; республики: Дагестан, Калмыкия, Карелия, Хакасия, Саха (Якутия); автономные округа: Коми-Пермятский, Ненецкий, Чукотский, Ямало-Ненецкий.

КАКИЕ МЕРЫ ПОДДЕРЖКИ СЛЕДОВАЛО БЫ ПРИНЯТЬ В РОССИИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ?

Итак, на уровне государства за рубежом практикуются следующие меры, которые успешно можно применять и в России:

• обязанность тарифного органа устанавливать фиксированный тариф на срок до 5-6 лет на выработанную ВЭУ электроэнергию, обеспечивающий простой срок окупаемости сооружения ВЭУ за 4-5 лет;
• субсидии на каждый кВт*ч выработанной электроэнергии (в виде прямой выплаты или налоговой скидки). В Канаде за каждый кВт*ч выплачивается 1 цент, в США — налоговая скидка 2, 5% за кВт*ч;
• инвестиционные субсидии (гранты, ссуды, благоприятные налоговые льготы) для компенсации высоких удельных капитальных вложений; при строительстве объектов возобновляемой энергетики как для общего, так и для индивидуального пользования;
• установление стандарта, обязывающего производителей или дис- трибюторов электрической энергии вырабатывать определенный процент на базе возобновляемых источников энергии либо собственными силами, либо приобретением «зеленых сертификатов»;
• введение в тариф на электроэнергию, вырабатываемую на базе органического топлива, дополнительной составляющей за вредный выброс;
• разрешение энергообъединениям введение для покупателей энергии специального повышенного тарифа «зеленая энергия», как средства участия населения в добровольном софинансировании объектов возобновляемой энергетики;
• меры по стимулированию инвесторов, упрощающие доступ инвесторов к получению кредитов под сниженную кредитную ставку;
• установление государственных целей по вводу мощности ВЭС к 2010, 2015 и 2020 году;
• разработка и принятие программы по финансовой поддержке достижения целей установленных правительством, например «ввод 1000 МВт к 2015 году;
• установление ускоренной амортизации на оборудование возобновляемой энергетики;
• разработка программы стимулирования рынка в виде «Плана действий по изменению климата», устанавливающей цели по снижению эмиссии парниковых газов от электроэнергетики.

На уровне субъектов Российской Федерации может быть реализована:

• активная поддержка и контроль установления тарифов на электроэнергию, вырабатываемую на ВЭС местного значения, обеспечивающего окупаемость в 3-4 года;
• обеспечение недискриминационного подключения к сетям общего пользования объектов возобновляемой энергетики;
• установление требования к местным производителям энергии производить определенную часть на базе возобновляемых источников;
• постановление правительства субъектов об обеспечении некоторого процента электроэнергии, потребляемой муниципальными пользователями за счет «зелёной энергии» (т. е. по повышенным тарифам), подавая пример для участия в процессе добровольного финансирования ВИЭ предприятиям и индивидуальным владельцам;
• снижение местных налогов.

Предложенные выше мероприятия не исчерпывают всех возможных мер поддержки. При этом не требуется вводить все сразу. На первом этапе достаточно было бы двух-трех основных экономического плана и столько же организационно-политических мероприятий.

Применение промышленных ветрогенераторов

после преобразований в контроллере и инверторе, приобретает нужные потребителю характеристики (частоту 50 Гц, мощность 220 В). Накапливается энергия в аккумуляторах.

Для производства электричества в промышленных масштабах используют ветрогенераторы большой мощности. Обычно — это гигантские трехлопастные ветряки с параллельной осью вращения (так называемая классическая конструкция), но турбинные ветровые установки также получили распространение. Коммерческие ветрогенераторы могут быть построены по иной схеме, но большинство компаний предпочитают использовать ветрогенераторы классической конструкции.

Целесообразность установки

Ветрогенераторы целесообразно устанавливать в местности, где средняя скорость ветра более 8 м/с. Лопасти больших генераторов начинают вращательное движение при ветре 4 м/с; максимальное КПД достигается при 12 м/с. Мощность 3-х лопастного ветрогенератора с горизонтальной осью оценивается по формуле:

• P – расчетная мощность, кВТ;
• r – расстояние от центральной точки ротора до конца лопасти, м;
• v – средняя скорость, м/с;
• ¶=3,14.

Например, если расстояния от центра ротора до конца крыльев 6 м, скорость ветра 9 м/с, мощность составит примерно 49,5 кВт.

Большинство промышленных электростанций – это обширные области в долинах, на пустынных местностях, где большую часть времени дует ветер, на которых установлено множество одновременно вращающихся генераторов. Также ветряные «фермы» строят прямо в морях.

Грандиозные проекты

Один из самых великих проектов ветроэнергетики — строительство ветряка «Энеркон Е-126». Это крыльчатый генератор с горизонтальной осью вращения и 3-мя лопастями. На сегодняшний день enercon является самым большим и мощным ветряком в мире.

Самый большой в мире промышленный ветрогенератор Enercon E-126

Длина одного крыла 63 м, диаметр окружности, описываемой лопастями – 127 м, высота основания – 135 м. Вес этой огромной конструкции порядка 6000 тонн. Максимальная мощность генератора 7,58 МВт.

Установлено это чудо технической мысли рядом с немецким городом Эмдене в 2007 году. Лопасти ветряка совершают 5-11,7 оборотов/мин, а минимальная скорость ветра для вращения крыльев 3 м/с.

Ветрогенератор Vestas V164-8.0 MW

Компания Vestas возвела ветровой генератор того же типа V164-8.0 MW мощностью 8 МВт. Высота мачты составила 140 м, длина одного крыла 80 м.

Большой плавучий ветряк был воздвигнут японцами после взрыва на АЭС Фукусима. Высота мачты около 105 м, мощность 7 МВт.

Ветряная электростанция San Gorgonio Pass, Калифорния. Включает 3218 ветряных генераторов, производящих 615 МВ электроэнергии.

Ветроэлектростанция Мэпл Ридж — крупнейшая в штате Нью-Йорк. Введена в эксплуатации в 2006 году. Ферма на 75% удовлетворят потребности Нью-Йорка в электричестве.

Ветряная ферма Lynn and Dowsing, Линкольншир, Великобритания, работает с 2008 года. Обеспечивает энергией 130 000 домов.

Ветровая электростанция на острове Роса в Антарктиде производит 999 кВт (3 турбины, каждая генерирует по 333 кВт). Установлена ферма на холме Кратер Хил для снабжения станций Скотта (Новая Зеландия) и Макмердо (США). Ветряки на 11% удовлетворяют нужды исследовательских станций.

Арктический поселок Амдерма

Электростанция на ветряных генераторах в российском арктическом поселке Амдерма. Состоит из 4-х турбин, генерирующих до 677,2 МВт (38,6% от потребляемой жителями энергии). Цена 1 кВт ветроэнергии составляет порядка 20 руб, против 65,51 руб, которые жители Амдерма платят за электричество, вырабатываемое дизельным генератором. Дизель, используемый в местных электростанциях, дорог и сильно загрязняет природу. Применение ветрогенераторов позволяет заметно удешевить энергию и улучшить экологическую обстановку. А некоторые северные умельцы мастерят ветрогенераторы своими руками.

Tehachapi Pass, Калифорния, одна из старейших станций, эксплуатируемых ныне. Станция возведена в 1980 году, периодически ремонтируется и обновляется.

Ферма Уитли, Шотландия, включает 140 установок, обеспечивая электричеством 180 000 домов. Это одна из самых мощных станций Европы.

Китайская ветроферма Ганьсу мощностью порядка 8 ГВт. Построена в городе Цзюцюань и постоянно модернизируется. В 2017 году мощность планируется поднять до 17 ГВт, к 2020 – до 20 ГВт.

Летающий ветряк Buoyant Airborne Turbine

Летающий ветряк Buoyant Airborne Turbine – трехлопастной генератор с горизонтальной осью в специальном дирижабле. Находится установка на Аляске, в 600-х метрах над уровнем земли. Рабочим газом дирижабля является гелий. Мощность вентрогенератора 30 кВт.

Ветроферма в российском поселке Усть-Камчатск, Камчатка, вырабатывающая 1 МВт. В комплекс входит 4 ветровых машины.

Ветроэнегростанция Муппандал, Индия, производящая 1500 МВт. Построена в штате Тамил Наду в 2011 году.

Электростанция на ветряках Джайсалмер, Индия, штат Раджистан, производит 1063 МВт. Введена в эксплуатацию в 2012 году.

Электростанция Альта, Калифорния, выдает 1020 МВт энергии. Запущена в 2010 году.

Honda возвела ветровую электростанцию в Бразилии для снабжения своего автомобильного завода. Мощность установки 95 000 МВт/год.

Ветряные фермы Южной Австралии до половины потребляемой энергии. Одна из наиболее мощных станций – Woodlawn.

2 больших ветрогенератора, суммарной мощностью 1520 МВт, построили в Жамбылской области Казахстана.

Строительство другой, более мощной ветровой машины «Sea Titan», ведет американская компания AMSC. Длина лопасти, согласно проекту, будет 95 м. Предполагается, что это будет самый мощный ветрогенератор в мире.

Популярные производители

Промышленные ветровые генераторы российского и импортного производства можно свободно приобрести на российском рынке. Наиболее известные компании-производители ветряков представлены ниже.

1. «Algatec Solar». Это российский филиал немецкой компании «Algabel Solar» по производству ветрогенераторов и солнечных батарей.
2. «ALTAL GRUP» — российская компания, специализирующаяся на производстве ветряков и тепловых насосов для различных климатических зон, включая районы крайнего севера.
3. «Vestas» (реализует продукцию через официальных дилеров) – старейшая немецкая компания по изготовлению ветряков. Основана в 1898 году как кузнечная мастерская, с 1979 производит ветровые установки.
4. «EDS Group» производство и продажа оборудования для областей энергетики.
5. «ЭнерджиВинд» — российская компания, выпускающая недорогие ветряки хорошего качества. Ветровой генератор мощностью 1 кВт стоит 54 000 руб.
6. «Махаон» — российский производитель малошумных ветряков с вертикальной осью.
7. «ГРЦ-Вертикаль» — Россия, Миасс – производитель альтернативных устройств генерации энергии. Выпускает много разных модификаций ветряков мощностью от 0,1 до 30 кВт.
8. «СКБ Искра» — производитель ветряков различной конструкции. Стоимость установок до 400 000 руб.
9. «Сапсан-Энергия» — Московская компания, занимающаяся разработкой и производством агрегатов, генерирующих электричество с помощью экологически чистых источников.
10. «Ветро Свет» — Санкт-Петербург, производитель ветрогенераторов мощностью до 2-х кВт.

Все чаще отечественные потребители обращаются к альтернативным источникам электропитания, таким как ветрогенераторы.

Ветряки состоят из трех крупных частей — гондолы, колонны и лопастей. Для перевозки второй и третьей используют специальную технику.

Энергия ветра – бесплатная, возобновляемая, безопасная энергия. Установкой, преобразующей энергию воздушных потоков в электрическую

Задайте свой вопрос или оставьте комментарий

интересует стоимость ветряка до 100 кв

сколько стоит устоновка 100кв.

Наша компания «Ghrepower» находится в Китае,в городе Шанхае,мы производитель ветрогенератор с 5квт-100квт,продаж ВЭУ малыми мощностями уже 40 лет,вышла на первой позиции в мире в отрасли производства ВЭУ мылых и средних мощностей.

Стоимость ветряка и оборудования подсчитывается исходя из конкретных условий и задач. Присылайте данные (у нас есть специальная форма-объекта, которую необходимо заполнять) для расчета на электронную почту.

Здравствуйте ,как представитель( учредитель) ООО «Сирийско-Российской фирмы Мурекс » реестр за №11527 от 11.12.2017 г . Пригород Дамаска , Ялда , заинтересован в строительстве электростанций( ветровых ,на солнечных батареях ,газе ,мазуте) в Сирийской Арабской Республике. Характеристики : частота 50 Гц, напряжение 220 в., накапливается энергия в аккумуляторах , мощность от 2 Мвт .Требуется общая мощность порядка 2 ГВт. Прошу предложить варианты , и сделать официальное предложение для обсуждения . С уважением ,Владимир.

По комплектации электростанций дайте контакты для отправки данных

Здравствуйте. Вы можете написать сюда: info@tcip.ru

Для открытия производства нужен участок земли. А там, где рядом есть электрические сети, земля дорогая.
Для создания конкурентного производства, необходимо наличие собственной электростанции, вырабатывающей дешевую электроэнергию. Это позволит снизить себестоимость продукции, сделав ее более конкурентно способной.
Построить свою ТЭС мощностью 100 МВт., не считая стоимости самого топлива и его доставки, обойдется в $200 млн.
Ветрогеренаторы мощностью 100 МВт. обойдутся в $100 млн.
Но ветрогеренаторы работают всего 11% времени в году. Значит надо строить станцию из ветрогенераторов на 900 МВт . А для стабильной подачи энергии потребуется ГАЭС (гидро аккумулирующая электро станция).
ИТОГО: $1млрд, с учетом ГАЭС.

Р Е Ш Е Н И Е
Предлагаю заменить ТЭС на парусный ветро генератор (ПВГ).
ПВГ располагается в более верхних слоях, где больше ветра и ПВГ не нужно останавливать ни при слабом, ни сильном ветре.
Змеек представляет из себя парашюты, в которые вшиты емкости для легкого газа (водород или гелий). Емкости всегда будут постоянно удерживать парашют в воздухе, чтобы он не падал на землю и не запутывался в стропах.
Чтобы сильный ветер не положил парашют на землю, парашют имеет форму крыла, подъемная сила которого будет тем выше, чем сильнее ветер.
В отличие ранее публиковавшейся конструкции ПВГ, в моей конструкции предусмотрено:
1. Генератор имеет непрерывный привод от каната с парашютами и от гидротурбины.
2. Автоматическое открытие парашютов в нижней мертвой точке и автоматическое гашение парашютов в верхней мертвой точке.
3. Непрерывное вращение электрогенератора.
Стоимость ПВГ-100 (100 МВт) стоит $100млн. При этом ПВГ дает в год в 9 раз больше электроэнергии, чем пропеллерные ветрогенераторы такой же мощности.
Часть высвободившихся денег можно потратить на ГАЭС и завод.
На 6 часов работы гидротурбины мощностью 100 МВт емкость верхнего резервуара ГАЭС =1 млн. кубов. при перепаде высот 300м. и с КПД=79%.
Все комплектующие для ПВГ можно купить в России.