Из ветра электричество: Электричество из ветра и солнца. Как регионы РФ осваивают альтернативные источники энергии — Экономика и бизнес

Posted on by alexxlab
Posted in Разное

Содержание

Новое рождение ветроэнергетики — Возобновляемые источники энергии

Ветроэнергия — технология применения потов воздуха для производства электрической энергии — представляет собой самый быстрорастущий во всем мире источник электрической энергии. [1] Ветроэнергия производится массивными многолопастными ветротурбинами, монтируемых на самом верху высоких башен и работающими подобно вентиляторам, но в обратном порядке. Вместо того чтобы использовать электроэнергию для получения воздушного потока, турбины используют ветер для получения электричества.

Автономная ветроэнергетика в современных условиях российской действительности – это направление развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, в развитии которых так нуждается Россия. Огромная территория Российской федерации с численностью населения более 9 млн. человек не имеет централизованного электроснабжения. Использование предлагаемых технологий позволит снизить не менее чем 50 % потребление органического топлива на дизельных электростанциях.

Внедрение таких технологий могло бы значительно снизить энергонапряженность, наблюдаемую в таких районах, как Приморский край, Сахалинская область, Камчатский край, Чукотский автономный округ. [13]

В общих чертах, устройство ветроэлектростанции выглядит следующим образом. Поток воздуха вращает лопасти, а лопасти крутят вал, который соединен с набором зубчатых колес, приводящих в действие электрогенератор. Крупные турбины для электроснабжения могут вырабатывать от 750 киловатт (киловатт = 1 000 ватт) до 1,5 мегаватт (мегаватт 1 миллиону ватт) электроэнергии. Для электроснабжения жилых комплексов, телекоммуникационных станций и в водяных насосов в качестве источника энергии применяются компактные одиночные ветряные турбины мощностью менее 100 киловатт. Это, прежде всего, характерно для отдаленных и труднодоступных районов, в которых отсутствует связь с энергосистемой общего пользования. [2]

В ветровых установках группы турбин связаны вместе, с целью выработки электроэнергии для энергосистем общего пользования. Электричество подается потребителям посредством ЛЭП и распределительных линий. 

Так и в нашем обсуждаемом вопросе о ветре. Если бы он дул постоянно с определённой силой и направлением, без порывов и остановок, — была бы идеальная ветроэлектростанция. Рассмотрим светлые и тёмные стороны характеристики этих сооружений.

Несомненные достоинства:

Такие электростанции по своей конструкции просты и понятны;

Получаем почти бесплатную электроэнергию;

Ветроэлектростанция экологически чистая и бесшумная;

Не требуется много проводов для доставки электроэнергии к месту потребления;

Совершенно безвредная установка для сохранения природного баланса;

Незаменимы в тех районах, где нельзя обеспечить доставку энергии обычным способом.

И досадные недостатки:

Ветер непостоянен и генератор работает неравномерно;

В любой момент, обычно самый неподходящий, может быть прекращена подача энергии;

Мощность ветряной электростанции используется не полностью;

Часто простаивает из-за отсутствия движения воздуха;

Ветроэлектростанции России не могут стать основой для энергопромышленности.

Для размещения ВЭС требуются большие, открытые всем ветрам, территории.

При всём кажущемся балансе плюсов и минусов, перевес всё же заметен в сторону ветряков. Их в России никак нельзя игнорировать.

Современные энергетические и коммунальные компании с целью стабильной работы систем энергообеспечения предпочитают в качестве основного источника выработки тока применять большие ветрогенераторные установки. По этой причине разработчики таких устройств, приложили много усилий, благодаря которым ветряки стали соответствовать не только техническим, но эстетическим и экономическим требованиям заказчиков. [5]

Отметим безопасность мегаватного ВЭУ. Ветрогенератор 1.5 МВатт на 690 Вольт с тремя лопастями и диаметром ветроколеса 70-87 метров относится к устройствам мегаваттного класса. Он был создан с учётом:

·                     применения всех существующих в настоящее время европейских норм и стандартов проектирования;

·                     использования строго контроля за качеством в процессе производства;

·                     норм, ограничивающих возможный шумовой уровень, который в процессе работы такого ВЭУ составляет в пределах 70db.

Полный вес турбины равен 61.500 килограммам. В случае приобретения этой ветряной электростанции в России, она способна будет вырабатывать электрический ток при условии полной безопасности для жизни и здоровью животных и людей. При помощи применения системы обеспечения безопасности возможна автоматическая молния и бурезащита. Такой ветряк не будет создавать помех вредных для работы бытовых устройств и электроприборов. В связи с этим нет необходимости в получении разрешения на его установку и эксплуатацию.

Работа ветряного генератора заключается в следующем. Он функционирует при средней скорости ветра, равной 13.5 м/сек. Если скорость увеличивается более 25 метров в секунду, то в этом случае срабатывают тормозящие лопасти. При скорости ветра меньшей 3,5 м/сек, такая ветровая установка электроэнергию не вырабатывает, потому что её лопасти крутиться не могут. Энергообеспечение строений электричеством в этом случае будет осуществляться при помощи накопленной во время работы мощных аккумуляторов энергии.

[11]

Кроме того, такие мега ВЭУ оснащены:

·                     необходимыми датчиками, при помощи которых осуществляется регулировка скорости и направления движения ветра;

·                     системой, позволяющей изменить углы установленных лопастей;

·                     системой управления, которая способна работать при помощи микропроцессоров через сеть компьютеров;

·                     системой, при помощи которой осуществляется принудительный поворот лопастей в сторону ветра.

Применение в процессе производства таких ВЭУ высококачественных материалов позволяет таким ветряным электростанциям в России проработать по гарантии не менее 5-ти лет и минимум двадцать пять лет в любых условиях.

После установки мега ветрогенератор на 1.5 МВатт на 690 Вольт сможет ежегодно вырабатывать в пределах восьми миллионов кВт-часов электроэнергии при средней скорости ветра более девяти метров в секунду.

За последнее время объемы отрасли по производству электрической энергии из ветра возросли, благодаря проведению правительством политики поддержки этой индустрии и работе, проводимой исследователями в рамках программы МЭ по энергии ветра, в сотрудничестве с партнерами в этой отрасли с целью создания инновационных и менее дорогостоящих технологий, создания внутренней конкуренции и выявлению новых сфер применения энергии ветра. [9]

Рассмотрим различия между ветровой фермой или ветровой электростанцией и тепловыми электростанциями:

Вид используемого топлива. Тепловые электростанции работают на ископаемом топливе типа угля, также в качестве горючего применяется нефть. На атомных электростанциях применяют ядерное топливо, например, уран и торий. Все эти виды горючего очень дорогостоящие, и расходуются в огромных количествах каждый день. Ветровым электростанциям не требуется какого-либо горючего. Они используют доступный в большом количестве и бесплатный атмосферный ветер.

Способ выработки электроэнергии. На тепловых и атомных электростанциях в больших бойлерах топливо превращает воду в пар. Пар в турбинах расширяется, заставляя их вырабатывать электричество. На ветровых фермах устанавливаются ветровые турбины, содержащие вентиляторы. Ветер приводит в движение лопасти вентиляторов, что приводит к вращению вала. Вал направляет свой импульс к другому валу посредством редуктора. Выходной вал редуктора с большой скоростью вращается в генераторе, который производит электричество. На ветровых электростанциях нет нужды в дорогих бойлерах и топливе. Энергия производится за счет ветра. [3]

Ветер — это возобновляемая энергия. На тепловых электростанциях постоянно требуется свежее ископаемое топливо для производства пара. Использованное ископаемое топливо превращается в пепел и гарь, которые нельзя применить повторно. Ветер в ветровых электростанциях — возобновляемый источник энергии. Ветер, который приводит в движение лопасти вентиляторов, возвращается обратно в атмосферу и может быть использован для производства энергии повторно.

Размер электростанции. Тепловые электростанции оправдывают себя только при больших размерах. Ветроэлектростанции подходят как для производства малого, так и большого количества энергии. Чтобы увеличить мощность ветроэлектростанции, достаточно лишь добавить больше ветровых турбин. Увеличение мощности тепловой электростанции — очень недешевое предприятие. По сути, отдельные ветровые турбины можно установить в доме или офисе для выполнения ими своих задач. Но сложно себе представить тепловую электростанцию для бытовых нужд. Можно установить у себя дома ветровую турбину, но никак не тепловую или атомную электростанцию.

Стоимость произведенной энергии. В настоящее время стоимость электричества, произведенного ветряными фермами, составляет 5-10 центов на единицу электричества (один киловатт-час), что немного выше, чем стоимость энергии, вырабатываемой на обычных заводах. Постоянный рост цен на традиционное топливо для ТЭС и снижение себестоимости производства ветрогенераторов привет к тому, что процент электроэнергии полученной при помощи потоков воздуха резко увеличится. [12]

Загрязнение окружающей среды. Одной из главных причин загрязнения атмосферы в наши дни является выброс частиц и гари в результате сжигания ископаемого топлива на тепловых электростанциях. Ежедневно на них сжигаются тонны топлива, что способствует загрязнению окружающей среды в крупных масштабах. Ветер, используемый ветровыми турбинами, — природное топливо, которое не оказывает никакого влияния на окружающую среду, поэтому ветровые электростанции являются безвредным источником энергии. [8]

Хотелось бы вспомнить о конструкции ветрогенератора. Ротор (лопасти ветряной электростанции) — преобразует энергию ветра в энергию вращения. Большинство современных роторов ветровых турбин состоит из трех лопастей.

·                     Современные лопасти ветряных электростанций в диапазоне 30 метров в длину, как правило, изготовлены из армированного стекловолокном полиэстера или древесно-эпоксидной смолы. Скорость вращения лопастей от 12 до 24 оборотов в минуту на низкой скорости.

·                     Редуктор повышает скорость вращения вала с низкой скорости (приблизительно от 12 до 24 оборотов в минуту) до высокой скорости вращения (примерно 1000 — 3000 оборотов в минуту), и приводит в движение генератор. Некоторые современные ветряки имеют генератор, подключенный напрямую к лопастям.

·                     Генератор использует магнитные поля, чтобы преобразовать результирующую вращательную энергию в электрическую энергию.

·                     Анемометр и флюгер расположены на задней стороне корпуса ветровой турбины и измеряют скорость ветра. Собранная информация используется системой управления для того, чтобы вырабатывать максимальное количество энергии. Данные скорости ветра также используются для контроля работы и позволяют операционной системе начинать и останавливать турбину. Современная ветряная электростанция начинает вырабатывать энергию при скорости ветра от 4 м / с, и, выключается при скорости около 25 м / с. Механизм рыскания поворачивает ротор в преобладающее направление ветра.

·                     Башня ветрогенератора изготавливается из стальных труб, хотя решетчатые башни до сих пор используются в некоторых странах. Башни для современных ветровых электростанций бывают высотой от 60 метров до 100 метров.

·                     Трансформатор преобразует напряжение, которое требуется для электрической сети. Трансформатор может быть встроен в башню или расположен у основания башни.

Строительство ветряной электростанции производится следующим путем. Строительство ветряной электростанции может занять от 4 месяцев постройки одной башни ветрогенератора, до 2 лет — большой электростанции, состоящей из 20 и более турбин.

Расчётный срок работы ветрогенератора определен как 20-25 лет. Затем ветрогенераторы или меняются на новые или демонтируются полностью вся установка. Причем в прогрессивных странах демонтаж происходит самым тщательным образом — устраняются все следы человеческого вмешательства в природу, место установки через несколько лет полностью сливается с ландшафтом. [6]

Строительство ветряной электростанции включает следующие этапы:

·                     Временная строительная площадка — размером примерно 50 х 50 м.

·                     Из железобетона заливается фундамент ветряной башни. Бетонированная площадка (в том числе для стоянки автотранспорта), прилегающая к турбине — обеспечивает стабильную основу, на которой держится сама башня генератора.

·                     Здание контроля и управления — площадь примерно 6м х 6м, здание строится для размещения электрических распределительных устройств, приборов учета и т.д.

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии пользуются огромной популярностью во всем мире. Стоит отметить, что крупнейшая интернет компания Google, также использует для своего оборудования энергию ветровых электростанций. В Австралии, США, Канаде, Европе энергия воздушных потоков используется на благо цивилизации. Страны, имеющие возможность устанавливать ветрогенераторы, наращивают потенциал ветровой энергии, возможно, что в Европе и Северной Америке в ближайшем будущем основным источником энергии станет сила ветра (сейчас этот показатель составляет от 20 до 40 %). [10]

Ветроэнергетика сохраняет лидирующие позиции в отрасли, по итогам 2009 года ее доля в секторе альтернативной энергетики составила 44%. В 2011 году были введены в эксплуатацию около 41 ГВт новых мощностей, в результате чего совокупная мощность ветряных электростанций в мире увеличилась на 21% и составила 238 ГВт. В настоящее время ветровые энергетические установки инсталлированы в 75 странах мира. Страны — лидеры по развитию ветроэнергетики: Китай (в 2011 году введено в эксплуатацию 62 ГВт мощностей), США, Индия, страны ЕС, Канада. В России за прошлый год было установлено около 6 ГВт генерирующих мощностей. На территории нашей страны в основном используются промышленные ветряные установки. С развитием отрасли появились новые интересные модели ветряных электростанций для дома, а также для группы частных домов. [4]

В каких случаях покупка ветрогенератора в России является экономически выгодным решением?

Рассматривать вопрос о приобретении ветроэнергетической установки целесообразно только тогда, когда средняя скорость ветра в вашем регионе составляет не менее 4 м/c.

Покупка ветряной электростанции для дома — оптимальное решение, если на объекте отсутствует централизованная подача электроэнергии, а стоимость проведения линий электропередач к жилому дому является неоправданно высокой.

Для коттеджных поселков, удаленных от центрального электроснабжения, возможен вариант использования ветроэнергетической установки повышенной мощности, которая сможет удовлетворять энергетические потребности сразу для группы домов.

Также приобретение ветрогенератора оправданно для дачных участков при отсутствии центральных источников энергоснабжения

На основании выше изложенного можно сделать вывод, что сегодня ветроэнергетика переживает новое рождение, т.к. наука не стоит на месте. Ограниченный запас традиционного топлива и возрастающие потребности в энергии создают почву для поиска альтернативных (возобновляемых) источников энергии. Как один из вариантов решения этой задачи является энергия ветра.

Благодаря тому, что Россия имеет огромную территорию и разные климатические зоны, развитию ветроэнергетики способствует большой технический потенциал. Из — за большого расстояния между населенными пунктами больше половины территории в России не имеют централизованного электроснабжения. Как вариант решения этой задачи можно рассматривать ветроэнергетику, перспективы развития которой большие. Возможно, в будущем Россия займет лидирующее положение по переработке энергии ветра.

 

Список литературы:

1.      http://1gw.blogspot.com/2008/07/blog-post_1989.html

2.      http://www.wetroenergetika.ru/index.php

3.      Global Wind Installations Boom, Up 31 % in 2009

4.      World Wind Energy Report 2010 (PDF).

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).

7.      Design and Operation of Power Systems with Large Amounts of Wind Power», IEA Wind Summary Paper (PDF).

8.      Claverton-Energy.com (2009-08-28)

9.      Алексеев Б.А. Международная конференция по ветроэнергетике / Электрические станции. 1996. №2.

10. Безруких П.П. Экономические проблемы нетрадиционной энергетики / Энергия: Экон., техн., экол. 1995. №8.

11. Богуславский Э.И., Виссарионов В.И., Елистратов В.В., Кузнецов М.В. Условия эффективности и комплексного использования геотермальной солнечной и ветровой энергии // Международный симпозиум “Топливно-энергетические ресурсы России и др. стран СНГ». Санкт-Петербург, 1995.

12. Соболь Я.Г. «Ветроэнергетика» в условиях рынка (1992-1995 гг.) / Энергия: Экон., техн. экол. 1995. №11.

13. Перспективы развития ветроэнергетики в России. Салопихин Д.А., Омельченко Д. П., Чебанов К.А. Деловой журнал Neftegaz.RU. 2016. № 11-12. С. 50-54.

 

как предприниматель из Рубежного платит за электричество вдвое меньше

(Друкуємо мовою оригіналу)

Предприниматель из города Рубежное Луганской области экономит электричество с помощью альтернативной энергетики. Ветроустановка обеспечивает бесперебойное электроснабжение для производства. Аппарат мастер сделал своими руками после начала войны на востоке, а через три года – установил 18 солнечных панелей.

Чтобы найти ветрогенератор в Рубежном, нужно выйти из северодонецкого автобуса на остановке между гаражным кооперативом и кладбищем.

Лопасти ветряка видно издалека. Погода в июне жаркая, но ветренная, а это значит, что в этот момент аккумуляторы предпринимателя Леонида Кизяева заряжаются.

Между кладбищем и гаражами

«Кизяев Леонид Владимирович, 1975 года рождения, частный предприниматель…» – официально начинает рассказывать о себе мужчина с рыжей густой бородой, чашкой кофе и сигаретой.

Леонид Кизяев

«Занимался гранитной мастерской, теперь портретами на камне. Первое время делал всё руками, потом сделал станок, и ему была нужна электроэнергия без перепадов. Встал вопрос ветрогенератора – чтобы не было производственного брака. Самодельный генератор помогал сделать сын», – говорит Кизяев.

Когда ветер есть, энергия накапливается на аккумуляторы, а оттуда преобразовывается в «220 вольт».

Ветрогенератор своими руками

Предприятие Кизяева получает энергию не только от ветра, но и от солнца. На крыше гаража стоят 18 солнечных панелей. Вместе они дают 7 киловатт в день. Таким образом, у Кизяева могут вместе работать 5–6 станков одновременно. От электричества предприниматель не отказался, но с помощью «зелёной энергии» удалось сократить размер счетов на 60%.

«Когда началась война, как раз и света не было, выключали, а работу надо было делать. Ветрогенератор сделал быстро, вложил на то время где-то 5 тысяч гривен. Потом переделывал, куча экспериментов было. Лопасти сначала были мои, а потом заказал в Харькове», – говорит он.

Главная функция ветряка сейчас – он помогает избегать скачков напряжения.

«Любая техника работает на блоке питания, они сгорают, всё это тянет за собой убытки», – рассказывает предприниматель.

Леонид Кизяев

Ветрогенератор Кизяев спроектировал и соорудил самостоятельно. Сначала он был маленький, с мачтой высотой в шесть метров. Потом она «выросла» до 13 – чем выше, тем лучше. Информацию о том, как сделать ветряк, мужчина брал из интернета, но много чего приходилось переделывать.

По образованию Кизяев – столяр. Также занимается авиамоделированием.

Кто сможет сэкономить на ветрогенераторе?

«Иногда у меня спрашивают, можно ли поставить такой в деревню на дачу, чтобы насос качать или смотреть телевизор. Я говорю: качайте руками, зачем столько вкладывать в насос? Это невыгодно просто для хозяйства, а для производства – да», – разъясняет Кизяев.

Он убеждён, что энергия ветра и солнца идеально подходит для небольшого предприятия, которое даёт доход. Крайний вариант – установка генератора там, где света нет вообще.

Кизяев уверен, что ветрогенератор и солнечные панели друг друга дополняют. Но еще один ветряк ставить не собирается – нет для него места и надобности.

Его ветрогенератор окупился сразу – благодаря непрерывному производству.

Леонид Кизяев в гаражном кооперативе имеет собственную мастерскую: здесь он делает рисунки портретов на могильных плитах.

Мужчина не учился в художественной школе, рисовать его научил отец. Кизяев считает, что рисовать может каждый – было бы желание.

«Научиться можно всему, но человек всегда пугается и говорит: «Нет, я такое не могу, лучше заплатить. Но я хочу делать всё сам», – говорит Кизяев.

На вопрос, чему бы еще он хотел научиться, отвечает с улыбкой: «Например, сделать машину времени», – и сразу добавляет: «Мне всё интересно, многому хочется научиться, но жизнь коротка, всё не ухватишь, главное – детей выучить».

Работа вместе с сыном

Рубежное, как и все ближайшие города, получает энергию от Луганской теплоэлектростанции, что стоит возле города Счастье.

Кизяев с семьёй живёт в обычном многоквартирном доме и платит за домашнее электричество, как и все. Он говорит, что есть мысли устанавливать маленькие ветряки между подъездами, но эта идея требует разработки.

В гараже у Леонида несколько комнат. Среди производственного беспорядка неопытный посетитель не сразу заметит 3D-принтер, и не один, а сразу три.

Их предприниматель сделал тоже сам. Первый из них – четыре года назад. Принтеры делают детали и станки.

Вместе с Леонидом работает его двадцатилетний сын. В этом году он заканчивает факультет механики нефтеперерабатывающего предприятия и вместе с отцом работает над моделью для защиты диплома – аппаратом наподобие бетономешалки производственного назначения.

Леонид показывает изобретение – наглядное пособие модели в масштабе 1:10. «Бетономешалка» открывается, имеет лестницу и стойку.

Мужчина объясняет, что в составление модели входит программирование, энергозатратный ресурс. Плюс нужно учитывать цену на пластик, из которого принтер делает детали. Такой пластик изготовляют в Украине из специальных гранул, которые покупают за границей, например, в Индии.

Сын захотел работать с Леонидом с момента появления первого принтера.

«Он может всему научиться, потому что есть возможность попробовать. Он иногда смотрит на изготовленные модели и говорит: «Да я и сам от себя в шоке. Только что это всё было в 3D-виде, а вот уже всё напечатано», – рассказывает Кизяев.

«Это называется созидание»

Леонид Кизяев сознается, что проводит в гараже большинство своего времени, а домой ездит только ночевать. И добавляет: работа приносит ему огромное удовольствие.

Зимой в помещении гаража не холодно. В углу одной из комнат стоит печка. Отопление обеспечивают дрова, в системе нагревается вода. Такое изобретение отапливает два гаража и употребляет 5 кубов дров на три года.

«Отдыхаю только ночью. Жена, дети, тёща – им всё свободное время, которое у меня есть. У меня работа – это и есть моё свободное время. Получаю колоссальное удовольствие, когда изобретение заработало. Ты его делал-делал, включил, а оно производит красоту. Это называется созидание. Потому что некоторые уничтожают, а я созидаю. Должно быть равенство», – говорит Леонид Кизяев.

(Радіо Свобода опублікувало цей матеріал у рамках спецпроекту для жителів окупованої частини Донбасу)

Дания — мировой лидер в производстве электричества из ветра

Дания установила мировой рекорд по вкладу ветра в общее энергопроизводство страны, сообщает он-лайн версия издания Copenhagen Post. По итогам 2015 года ветряные генераторы выработали 42.1% всего электричества в королевстве, пишет газета Berlingske. Власти страны провозгласили свей целью добиться того, чтобы к 2050 году за счёт энергии ветра вырабатывалась половина электричества, потребляемого в Дании. Многие эксперты полагают, что цель может быть достигнута гораздо раньше.

В июле 2015 года в Дании было несколько очень ветреных дней, когда перепроизводство электричества достигало 40% по сравнению с запланированной дневной нормой. Энергетикам пришлось срочно искать желающих купить «лишнюю» энергию. Однако, несмотря на то, что датские «ветряки» вращались гораздо быстрее, чем обычно, система ни одной секунды не работала на полную мощность.

В настоящее время, многие электростанции в Дании используют в качестве горючего уголь или биотопливо, однако, роль ветра в производстве энергии постоянно растёт. В 2005 году ветряные турбины вырабатывали 18.7% всей электроэнергии в королевстве, за пять лет их доля выросла до 22 %. К 2014 году она составляла уже 39.1%. Ещё через год — на 2% больше. Это, однако, не означает, что 42 из каждой сотни заряженных частиц «задуты» в любую датскую розетку ветром.

Датчане продают своё постоянно электричество соседям, а не только в моменты неожиданных пиковых нагрузок, вроде упомянутых июльских, и сами покупают энергию в других странах. Таким образом, соседние государства по всему миру решают проблему неравномерного потребления электричества в течение суток: часто в то время, как в одних странах люди уже приступают к работе, их соседи по другую строну границы только садятся завтракать.

Датчане продают своё электричество в Германию, Швецию и Норвегию. Взамен они получают энергию, выработанную на норвежских гидроэлектростанциях, шведских АЭС и немецких комплексах солнечных батарей.

Текст: ScandiNews Источник
Предыдущая Volvo представила автомобиль, способный двигаться по шоссе без участия водителя Следующая В Таллинне и Стокгольме заработают беспроводные сети 5 поколения

польза на службе у человека и принцип работы

Атмосфера Земли представляет собой огромный и неиссякаемый источник энергии. Постоянное движение воздушных масс имеет гигантскую кинетическую энергию, об истинных размерах которой можно только догадываться. Достаточно рассмотреть последствия любого урагана или просто шквалистого ветра, чтобы получить представление о масштабах имеющихся запасов энергии, использование которой пока еще ведется на минимальном уровне.

Наличие более эффективных способов производства электроэнергии ограничило активность исследовательских работ в этой области, которые были возобновлены относительно недавно. Нехватка углеводородных источников, разразившийся топливно-энергетический кризис заставляют пересматривать отношение к альтернативным вариантам производства электроэнергии, лидером среди которых является ветроэнергетика.

Энергия ветра на службе у человека

На сегодняшний день существуют полноценные электростанции, вырабатывающие электроэнергию при помощи потоков ветра. Их довольно много, во всем мире таких станций насчитывается около 20 тыс. При этом, утверждать, что человек подчинил себе энергию ветра и использует ее вполне эффективно, преждевременно. Несмотря на значительные объемы полученной энергии, возможности ветроэнергетики пока еще далеки от идеала.

Существующие установки обладают недостаточной эффективностью, вызванной сложностью условий эксплуатации и невозможностью регулирования воздушных потоков. Их неравномерность — одна из ключевых причин, сдерживающих развитие отрасли. Ведущиеся исследования в этой области выдают предельную величину КПД ветроустановок — 59,3 %, что намного выше, чем реально существующие значения, но недостаточно в целом.

Понимание важности и большого потенциала ветроэнергетики в обществе постоянно укрепляется. Больших успехов в этой области достигли Китай и Индия, обладающие самыми мощными на сегодня ветроэлектростанциями.

Особенностью отрасли является возобновляемый характер источника энергии, возможность бесконечного пользования ресурсом. В этом отношении ветроэнергетика является наиболее устойчивой по сравнению с другими способами производства электричества.

Исследования и разработки ведутся постоянно, их интенсивность в последнее время заметно усилилась. Появляются совершенно новые модели, использующие методики, отличные от распространившихся ныне. Активность конструкторов и исследователей сама по себе является свидетельством возрастания роли ветроэнергетики и гарантией увеличения количества ветрогенераторов в будущем.

Устройство для преобразования

Для того, чтобы кинетическую энергию ветра трансформировать в электрическую, необходимо использовать соответствующее оборудование. Наиболее распространенным устройством для преобразования является ветрогенератор. Это агрегат, состоящий из нескольких узлов, выполняющих задачи по приему, передаче и преобразованию энергии потока ветра в электричество.

Существует множество вариантов конструкции ветряков, выполняющих одну и ту же функцию при помощи рабочего колеса с лопастями. Отличие всех видов конструкции состоит в направлении оси вращения и в конструкции вращающегося узла — ротора.

Ветрогенераторы делятся на две большие группы, имеющие разное расположение оси вращения:

  • горизонтальные
  • вертикальные

Наиболее эффективными считаются горизонтальные устройства, напоминающие пропеллер самолета. Поток ветра, воздействующий на лопасти, используется максимально возможным образом, практически без потерь. При этом, имеется постоянная необходимость коррекции положения оси в зависимости от направления ветра, что вынуждает использовать дополнительные приспособления и устройства. Наиболее простым и эффективным среди них является хвостовой стабилизатор, аналогичный хвосту самолета, автоматически устанавливающий ветряк по ветру.

Вертикальные конструкции имеют важное достоинство — независимость от направления ветра. При этом, эффективность таких устройств несколько ниже, так как поток одновременно воздействует как на рабочую, так и на обратную сторону лопастей, создавая уравновешивающее усилие. Оно останавливает вращение ротора, вынуждая прибегать к различным конструктивным ухищрениям. Так, используются различные кожухи, закрывающие обратные стороны лопастей.

Также применяют наружные конструкции, прикрывающие доступ потока к тыльным частям лопастей, спрямляющие устройства, направляющие поток в нужную сторону и т.д.

Практические результаты показали наибольшую эффективность горизонтальных установок в составе промышленных электростанций и выгоду использования вертикальных конструкций для обеспечения энергией отдельных домовладений.

Принципы работы ветрогенератора

Ветрогенератор является агрегатом, состоящим из нескольких узлов. Они выполняют отдельные задачи, являясь звеньями в цепи последовательных изменений вида энергии.

  • поток воздуха, взаимодействуя с крыльчаткой ветряка, заставляет ее вращаться
  • движение вала передается на генератор, который производит электрический ток
  • с генератора напряжение через выпрямитель подается на аккумулятор, заряжая его
  • за уровнем заряда следит специальное устройство — контроллер, отключающее питание и включающее его снова по необходимости
  • с аккумулятора заряд подается на инвертор, приводящий полученный ток в соответствующее состояние (220 В, 50 Гц) и передающий его потребителям

Небольшие устройства иногда работают по упрощенной схеме, подавая напряжение непосредственно с генератора потребителям. Это возможно для питания водяных насосов или освещения участка, теплицы и т.д.

Производительность ветрогенератора зависит от параметров собственно генератора, размеров и конструкции крыльчатки. Кроме того, важным параметром является преобладающая скорость ветра в регионе, обеспечивающая базовый режим вращения ротора и определяющая производительность всего комплекса.

Рекомендуемые товары

Солнце и ветер бьют электричеством по ценам – Бизнес – Коммерсантъ

Растущий уровень развития альтернативной энергетической инфраструктуры в Великобритании и США начинает, пусть пока и эпизодически, оказывать влияние на ценовую конъюнктуру энергорынка. В марте в Калифорнии цены на солнечную энергию упали до отрицательного уровня, а британские ветряные станции в первом квартале снизили цены на электричество в стране на 10%.

По данным Управления по энергетической информации США, в марте объемы выработанной энергии с солнечных установок в Калифорнии достигли столь высоких уровней, что 11 марта, в период с 8 утра до 14 часов дня цена на нее на спотовом рынке упала до нуля и даже чуть ниже. Управление отмечает, что такое произошло впервые в истории и вызвано целым рядом факторов — как ростом числа энергоустановок, так и установившейся в прошлом месяце в Калифорнии особенно солнечной погодой. В целом же по итогам марта в Калифорнии было выработано количество электроэнергии, позволяющее покрыть 40% всей потребности штата в электричестве. Только в 2016 году в этом штате рост энергомощности от солнечных установок составил 50% к предыдущему и достиг 14 ГВт.

В Великобритании же рынок испытал на себе ощутимое воздействие от ветряной энергетики. По данным исследовательской компании EnAppSys, в первом квартале сильная ветряная погода привела к рекордным показателям выработанной энергии, которые опустили цены на электричество в стране на 10% по сравнению с четвертым кварталом 2016 года, когда энергии от ветряных установок в стране было произведено на 23% меньше.

Всего по итогам первого квартала 40,7% всего потребленного электричества в Великобритании было произведено на парогазовых электростанциях, 23,4% — на установках возобновляемой энергетики (ветер, солнце и др. ), 20,1% — на АЭС, 11,8% — на угольных электростанциях, 3,9% — от межсистемных ЛЭП. Исследователи отмечают, что энергомощности альтернативных станций будут только расти. «К февралю 2018 года мощность солнечных установок в стране достигнет 13,5 ГВт. Для рынка, где средний уровень потребления летом составляет 30 ГВт, это уже станет серьезным вкладом в общий котел энергогенерации»,— заявил глава EnAppSys Пол Веррил.

Евгений Хвостик


Почему дешевая нефть не затмила ветер и солнце

По итогам 2015 года инвестиции в альтернативную энергетику и ввод новых энергомощностей во всем мире достигли нового рекорда. Эксперты отмечали, что интерес к альтернативной энергетике не снизился даже на фоне упавших цен на нефть. Треть мировых инвестиций в альтернативную энергетику пришло из Китая. Читайте подробнее

Датская плавучая электростанция вырабатывает электричество одновременно из ветра и волн

Датская компания Floating Power Plant в настоящее время является единственным в мире предприятием, сумевшим объединить технологии производства энергии с использованием силы ветра и волн, пишет интернет-издание The Copenhagen Post. Инженеры компании разработали плавучую платформу для установки в открытом море. Она способна собирать и преобразовывать в электричество энергию воды и ветра.

«Если мир намерен достичь поставленных целей по борьбе с изменением климата, и морской ветер должен стать значительной частью этого рынка, тогда ветряные турбины должны дрейфовать по воде», – заявил директор компании Андерс Кёхлер (Anders Køhler) в интервью телекомпании «ТВ Эст».

Плавучие электростанции Floating Power Plant состоят из отдельных секций, которые напоминают огромные педали ножных швейных машин. Сверху на платформе установлены ветрогенераторы. С энергосистемой на берегу электростанция соединена кабелями, протянутыми по дну. К месту работы «ветро-волновые электростанции» доставляют обычные портовые буксиры. Платформу размещают на якоре, на котором она свободно вращается. Благодаря этому, плавучая электростанция постоянно оказывается «лицом» к ветру и волнам, то есть, в самой выгодной позиции для производства энергии. Удары волн поднимают и опускают «педали», из которых состоит платформа, приводя в действие гидравлическую систему, вырабатывающую энергию. Как утверждают во Floating Power Plant, в зависимости от погоды, эффективность созданной ими системы составляет от 25% до 35%.

По замыслу разработчиков, в отличие от прибрежных ветровых электростанций, новые платформы должны располагаться в открытом море на глубине, превышающей 45 метров. «Мы хотим быть там, где много ветра, много волн и большая глубина», – объяснил Андерс Кёхлер.

Датская компания испытывала пробные образцы своих «ветро-волновых электростанций» на протяжении предыдущих двух лет. Сейчас в Floating Power Plant утверждают, что являются единственными в мире обладателями технологии, способной одновременно превращать энергию ветра и волн в электрическую.

«Наша мечта – построить компанию, которая будет поставлять глубоководные ветряные электростанции по всему миру», – сказал Андерс Кёхлер.

Датская фирма заключила два соглашения с ирландской компанией DP Energy о строительстве двух плавучих электростанций по своей оригинальной технологии у побережья Шотландии и Уэльса. Первая из них закачается на волнах уже в 2019 году.

Доля солнца и ветра в производстве электричества в мире достигла 10% в первом полугодии 2020 г

Британская консалтинговая компания Ember опубликовала статистический отчёт о развитии мировой электроэнергетики в первой половине 2020 года. 

Ранее, в июле она представила европейскую статистику, согласно которой ВИЭ впервые опередили ископаемое топливо в генерации электроэнергии в ЕС.

В глобальном обзоре показано, что в первой половине текущего года выработка электроэнергии на основе ветра и солнца выросла на 14% по сравнению с первым полугодием 2019 года. Солнечная и ветровая энергетика суммарно выработали почти десятую часть (9,8%) мировой электроэнергии. Определенную роль в достижении такой высокой доли  сыграла пандемия COVID-19, приведшая к падению потребления электроэнергии в мире на 3% за рассматриваемый период.

В 48 проанализированных странах выработка электричества на основе ветра и солнца выросла с 992 тераватт-часов в первом полугодии 2019 года до 1129 тераватт-часов в соответствующем периоде 2020 года.

Авторы отчета подчеркивают, что в 2015 году, в котором было подписано Парижское соглашение, суммарная доля солнца и ветра составляла 4,6%. То есть к сегодняшнему дню она выросла в два раза.

Солнечные и ветровые электростанции выработали в первом полугодии текущего года почти столько же энергии, сколько атомные, доля которых составила 10,5%.

Во многих странах десять и более процентов электроэнергии в настоящее время вырабатывается на основе ветра и солнца. Среди них Китай (10%), США (12%), Индия (10%), Япония (10%), Бразилия (10%), Турция (13%). В ЕС и Великобритании доля намного выше — 21% и 33% соответственно. В Европейском Союзе доля Германии выросла до 42%. Россия пока что является крупнейшей страной, «избегающей ветра и солнца»: всего 0,2% ее электроэнергии вырабатывается за счет этих источников.

В первой половине 2020 года выработка электроэнергии на основе угля в мире упала на 8,3% по сравнению с первым полугодием 2019 года. Это стало новым рекордом после падения на 3% в годовом исчислении в 2019 году, что на тот момент было самым большим падением, по крайней мере, с 1990 года.  

Доля угля в производстве мирового электричества снизилась до 33%. Для сравнения, в 2015 году она составляла 37,9%.

КИУМ угольной генерации в мире в первом полугодии 2020 г впервые упал ниже 50%, говорят авторы.

В заключение отмечается, что тенденции в электроэнергетике не соответствуют сценарию МГЭИК по ограничению глобального потепления 1,5 градусами Цельсия. Для достижения этой цели доля угольной генерации в выработке мировой электроэнергии должна снизиться до 6% к 2030 году, и среднегодовое падение должно составлять 13%. Но траектория пока другая, даже в условиях глобальной пандемии COVID-19 производство электричества из угля сократилось только на 8% в первой половине 2020 года.

Дорогие читатели!

Если вам понравилась статья, окажите, пожалуйста, посильную поддержку RenEn:

Яндекс Кошелёк или

Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241

Преимущества и проблемы ветроэнергетики

Вы здесь

Энергия ветра предлагает множество преимуществ, что объясняет, почему это один из самых быстрорастущих источников энергии в мире. Исследовательские усилия направлены на решение проблем более широкого использования энергии ветра. Читайте дальше, чтобы узнать больше о преимуществах энергии ветра и некоторых проблемах, над решением которых она работает.

  • Энергия ветра рентабельна. Ветер наземного коммунального предприятия — один из самых дешевых источников энергии, доступных сегодня, стоимость 1–2 цента за киловатт-час после вычета налога на производство.Поскольку электроэнергия от ветряных электростанций продается по фиксированной цене в течение длительного периода времени (например, 20+ лет), а ее топливо является бесплатным, энергия ветра снижает ценовую неопределенность, которую затраты на топливо добавляют к традиционным источникам энергии.
  • Ветер создает рабочие места. В ветроэнергетическом секторе США занято более 100 000 рабочих, и техник ветряных турбин — одна из самых быстрорастущих вакансий в Америке. Согласно отчету Wind Vision Report , к 2050 году ветер может обеспечить более 600 000 рабочих мест в сфере производства, установки, технического обслуживания и вспомогательных услуг.
  • Wind обеспечивает рост промышленности США и конкурентоспособность США. Новые ветряные проекты приносят в экономику США более 10 миллиардов долларов в год. Соединенные Штаты обладают обширными внутренними ресурсами и высококвалифицированной рабочей силой и могут конкурировать на мировом уровне в области экологически чистой энергетики.
  • Это чистый источник топлива. Энергия ветра не загрязняет воздух, как электростанции, которые работают на сжигании ископаемых видов топлива, таких как уголь или природный газ, которые выделяют твердые частицы, оксиды азота и диоксид серы, вызывая проблемы со здоровьем человека и экономический ущерб.Ветровые турбины не производят выбросов в атмосферу, которые вызывают кислотные дожди, смог или парниковые газы.
  • Ветер — это внутренний источник энергии. Ветровой запас страны богат и неисчерпаем. За последние 10 лет мощность ветроэнергетики в США росла на 15% в год, и теперь ветер является крупнейшим источником возобновляемой энергии в Соединенных Штатах.
  • Это экологично. Ветер — это на самом деле форма солнечной энергии. Ветры вызываются нагревом атмосферы солнцем, вращением Земли и неровностями земной поверхности.Пока светит солнце и дует ветер, произведенная энергия может использоваться для передачи энергии по сети.
  • Ветряные турбины можно строить на существующих фермах или ранчо. Это очень выгодно для экономики в сельской местности, где находится большинство лучших ветряных станций. Фермеры и владельцы ранчо могут продолжать обрабатывать землю, потому что ветряные турбины используют только часть земли. Владельцы ветряных электростанций выплачивают арендную плату фермерам или владельцам ранчо за использование земли, обеспечивая землевладельцам дополнительный доход.
  • Энергия ветра должна по-прежнему конкурировать с традиционными источниками генерации по стоимости. Несмотря на то, что стоимость ветровой энергии резко снизилась за последние несколько десятилетий, ветровые проекты должны быть в состоянии экономически конкурировать с самым дешевым источником электроэнергии, а в некоторых местах может быть недостаточно ветрено, чтобы быть конкурентоспособными по стоимости.
  • Хорошие наземные ветряные станции часто расположены в удаленных местах, далеко от городов, где требуется электричество. Линии электропередачи должны быть построены для передачи электричества от ветряной электростанции в город. Однако строительство всего нескольких уже предложенных линий электропередачи могло бы значительно снизить затраты на расширение ветроэнергетики.
  • Освоение ветровых ресурсов может быть не самым прибыльным видом использования земли. Земля, подходящая для установки ветряных турбин, должна конкурировать с альтернативными видами использования земли, которые могут быть более ценными, чем производство электроэнергии.
  • Турбины могут вызывать шум и эстетическое загрязнение. Хотя ветряные электростанции оказывают относительно небольшое воздействие на окружающую среду по сравнению с обычными электростанциями, существует озабоченность по поводу шума, производимого лопастями турбины, и визуального воздействия на ландшафт.
  • Ветряные электростанции могут влиять на местную дикую природу. Птиц погибло в результате попадания во вращающиеся лопасти турбины. Большинство этих проблем было решено или значительно уменьшено за счет развития технологий или правильного размещения ветряных электростанций.Летучие мыши также были убиты лопастями турбин, и в настоящее время ведутся исследования по разработке и совершенствованию решений по снижению воздействия ветряных турбин на эти виды. Как и все источники энергии, ветровые проекты могут изменить среду обитания, в которой они построены, что может изменить ее пригодность для определенных видов.

Этот вид ветряной электростанции с воздуха показывает, как группа ветряных турбин может производить электроэнергию для коммунальной сети. Электроэнергия направляется по линиям передачи и распределения в дома, предприятия, школы и так далее.

Просмотрите анимацию ветряной турбины, чтобы увидеть, как она работает.

В отчете Wind Vision Управления технологий ветроэнергетики дана количественная оценка затрат и выгод устойчивого будущего ветроэнергетики во всех 50 штатах.

Подпишитесь на информационный бюллетень WETO

Будьте в курсе последних новостей, событий и обновлений ветроэнергетики.

WINDExchange: слайд-шоу WINDExchange

WINDExchange распространяет достоверную информацию о развертывании энергии ветра.В рамках этой работы команда разработала слайд-шоу, которые быстро передают факты об энергии ветра и могут быть легко переданы другим заинтересованным сторонам. Ищите новые дополнения к серии слайд-шоу в ближайшие месяцы.

Остров Блок и за его пределами: морской ветер в США

Это слайд-шоу представляет собой краткое введение в оффшорную ветроэнергетику в Соединенных Штатах, включая первую в стране установку у побережья Блок-Айленда, Род-Айленд. Темы включают:

  • Оффшорные ветровые проекты в разработке и технический потенциал U.С. оффшорный ветер
  • Требования к строительству морских ветроэнергетических объектов
  • Примеры выгод, предоставляемых проектом Block Island
  • Проблемы развития морской ветроэнергетики в США
  • Примеры инвестиций Министерства энергетики США в морскую ветроэнергетику США.

Версия PowerPoint слайд-шоу Block Island and Beyond: Offshore Wind в США

Ветровые установки и радары взаимодействия

Это слайд-шоу предоставляет информацию о воздействии ветряных электростанций, взаимодействии радаров и стратегиях смягчения последствий.Темы включают:

  • Характеристики радара
  • Инструмент предварительной проверки и информационная служба Министерства обороны
  • Федеральная межведомственная стратегия уменьшения помех от радиолокационных станций ветряных турбин
  • Инструмент для публичной проверки NEXRAD Национального управления океанических и атмосферных исследований.

PowerPoint версия слайд-шоу «Взаимодействие с ветровыми станциями и радаром»

Интеграция ветроэнергетики

Это слайд-шоу предоставляет информацию об интеграции энергии ветра в электросеть, в том числе:

  • Примеры энергии ветра, вносящей значительный вклад в энергетические портфели по всему миру
  • Страны-лидеры рынка ветроэнергетики
  • Как энергия ветра может повысить надежность системы во время суровых погодных явлений
  • Как улучшенные инструменты прогнозирования ветра и ветровые технологии помогают интеграции в энергосистему.

PowerPoint версия слайд-шоу по интеграции ветроэнергетики

Преимущества ветроэнергетики

В этом слайд-шоу представлены основные преимущества энергии ветра:

  • Обеспечивает занятость, доход и экономические выгоды от использования конкурентоспособного источника энергии
  • Диверсифицирует национальный энергетический портфель
  • Чистый, неиссякаемый ресурс, не использующий воду
  • Имеет низкие эксплуатационные расходы
  • Может использоваться в различных приложениях
  • Может быть интегрирован с минимальным увеличением затрат.

PowerPoint версия слайд-шоу «Преимущества ветроэнергетики»

Воздействие ветровой энергии

Это слайд-шоу помогает развеять некоторые распространенные заблуждения об энергии ветра и затрагивает следующие темы:

  • Дикая природа
  • Воздействие на здоровье человека
  • Мерцание тени
  • Удары радиолокационных и коммуникационных сигналов
  • Визуальные воздействия.

PowerPoint версия слайд-шоу «Воздействие энергии ветра»

Распределенные ветряные постановления

Это слайд-шоу представляет собой введение в распределенные ветровые проекты и краткий обзор тем, которые следует учитывать при разработке закона о распределенной ветровой энергии:

  • Ограничения по высоте турбины
  • Требования к отступлению
  • Звуковые стандарты
  • Разрешение.

PowerPoint версия слайд-шоу Distributed Wind Ordinances

Энергия ветра и виды птиц: понимание воздействий и стратегии смягчения

Это слайд-шоу предоставляет информацию о взаимодействии птиц с развитием ветроэнергетики и стратегиях, которые помогают минимизировать и смягчить эти взаимодействия. Представленная информация включает в себя обзор:

  • Рекомендуемые действия для оценки перед началом строительства
  • Оценка рисков для конкретного объекта
  • Меры по минимизации в течение срока службы проекта.

Версия слайд-шоу «Энергия ветра и виды птиц в формате PowerPoint»

Энергия ветра

Энергия ветра — одна из самых быстрорастущих технологий возобновляемой энергетики. Количество пользователей во всем мире растет, отчасти потому, что снижаются затраты. Согласно последним данным IRENA, глобальная установленная мощность ветроэнергетики на суше и на море увеличилась почти в 75 раз, увеличившись с 7,5 гигаватт (ГВт) в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.В период с 2009 по 2013 год производство ветровой электроэнергии увеличилось вдвое, а в 2016 году на ветровую энергию приходилось 16% электроэнергии, производимой из возобновляемых источников. Во многих частях света сильный ветер, но лучшие места для выработки энергии ветра иногда находятся в удаленных местах. Оффшорная ветроэнергетика предлагает огромный потенциал.

Ветряные турбины впервые появились более века назад. После изобретения электрического генератора в 1830-х годах инженеры начали попытки использовать энергию ветра для производства электроэнергии. Производство энергии ветра имело место в Соединенном Королевстве и Соединенных Штатах в 1887 и 1888 годах, но считается, что современная ветроэнергетика была впервые разработана в Дании, где в 1891 году были построены ветряные турбины с горизонтальной осью и началась ветряная установка длиной 22,8 метра операция 1897 г.

Ветер используется для производства электричества с использованием кинетической энергии, создаваемой движущимся воздухом. Она преобразуется в электрическую энергию с помощью ветряных турбин или систем преобразования энергии ветра. Сначала ветер попадает на лопасти турбины, заставляя их вращаться и вращать присоединенную к ним турбину.Это изменяет кинетическую энергию на энергию вращения, перемещая вал, который подключен к генератору, и тем самым вырабатывает электрическую энергию за счет электромагнетизма.

Количество энергии, которое может быть получено от ветра, зависит от размера турбины и длины ее лопастей. Мощность пропорциональна размерам ротора и кубу скорости ветра. Теоретически, когда скорость ветра удваивается, потенциал ветровой энергии увеличивается в восемь раз.

Мощность ветряных турбин со временем увеличивалась.В 1985 году типичные турбины имели номинальную мощность 0,05 мегаватт (МВт) и диаметр ротора 15 метров. Сегодняшние новые ветроэнергетические проекты имеют турбинную мощность около 2 МВт на суше и 3-5 МВт на суше.

Имеющиеся в продаже ветряные турбины достигли мощности 8 МВт с диаметром ротора до 164 метров. Средняя мощность ветряных турбин увеличилась с 1,6 МВт в 2009 году до 2 МВт в 2014 году.

Согласно последним данным IRENA, производство ветровой электроэнергии в 2016 году составило 6% электроэнергии, произведенной с помощью возобновляемых источников энергии.Во многих частях света сильный ветер, но лучшие места для выработки энергии ветра иногда находятся в удаленных местах. Оффшорная ветроэнергетика предлагает огромный потенциал.

Часто задаваемые вопросы по ветроэнергетике (FAQ)

Земля окружена атмосферой, состоящей из воздуха. Воздух представляет собой смесь газа, твердых и жидких частиц. Энергия Солнца неравномерно нагревает атмосферу и Землю.

Холодный воздух содержит больше частиц воздуха, чем теплый. Поэтому холодный воздух тяжелее и опускается вниз через атмосферу, создавая зоны с высоким давлением. Теплый воздух поднимается вверх по атмосфере, создавая зоны с низким давлением. Воздух пытается уравновесить области низкого и высокого давления — частицы воздуха перемещаются из областей высокого давления (холодный воздух) в области низкого давления (теплый воздух). Это движение воздуха известно как ветер.

На ветер также влияет движение земли.Когда он вращается вокруг своей оси, воздух не перемещается напрямую из областей с более высоким давлением в области с более низким давлением. Вместо этого воздух выталкивается на запад в северном полушарии и на восток в южном полушарии. Это известно как сила Кориолиса. Щелкните, чтобы увидеть схему того, как движение Земли влияет на ветер.

Поверхность Земли отмечена деревьями, зданиями, озерами, морем, холмами и долинами, которые также влияют на направление и скорость ветра. Например, там, где встречаются теплая земля и прохладное море, разница температур создает тепловые эффекты, которые вызывают местные морские бризы.

Ветер обычно измеряется по его скорости и направлению. Атласы ветра показывают распределение скоростей ветра в широком масштабе, давая графическое представление средней скорости ветра (для заданной высоты) по территории. Они составляются на основе измерений местной метеорологической станции или других зарегистрированных данных, связанных с ветром.

Традиционно скорость ветра измеряется анемометрами — обычно тремя чашами, которые фиксируют ветер, вращающийся вокруг вертикальной оси (на фото ниже).Направление ветра измеряется с помощью флюгера.

После измерения данных о ветре не менее одного года можно рассчитать среднегодовую скорость ветра. Статистика скорости и направления ветра отображается в виде розы ветров, показывая статистическое распределение скорости ветра по направлению.

Статистика ветра показывает лучшие места для размещения ветряных электростанций в соответствии с лучшими ветровыми ресурсами. Они также предоставляют дополнительную информацию о том, как турбины должны быть расположены по отношению друг к другу и каким должно быть расстояние между турбинами.

Ветряная турбина — это машина, преобразующая кинетическую энергию ветра в механическую или электрическую энергию. Ветрогенераторы состоят из фундамента, башни, гондолы и ротора. Фундамент предотвращает падение турбины. Башня удерживает ротор и гондолу (или коробку).

Гондола содержит крупные основные компоненты, такие как главный мост, редуктор, генератор, трансформатор и система управления. Ротор состоит из лопастей и ступицы, которая удерживает их в нужном положении при вращении.Большинство коммерческих ветряных турбин имеют три лопасти ротора. Длина лопастей может составлять более 60 метров.

Посмотрите, как работает ветряная турбина!

Средний размер береговых турбин, производимых сегодня, составляет около 2,5–3 МВт, с длиной лопастей около 50 метров. Он может обеспечивать электроэнергией более 1500 средних домашних хозяйств в ЕС.

Средняя оффшорная ветряная турбина мощностью 3,6 МВт может обеспечить электроэнергией более 3312 средних домашних хозяйств в ЕС.

В 1985 году ветряные турбины были мощностью менее 1 МВт с диаметром ротора около 15 метров.
В 2012 году средний размер составляет 2,5 МВт при диаметре ротора 100 метров.

Турбины мощностью 7,5 МВт — самые большие на сегодняшний день с лопастями длиной около 60 метров — более половины длины ротора диаметром более 120 метров — длиннее футбольного поля. Планируется, что турбины мощностью 15 МВт, а турбины мощностью 20 МВт считаются теоретически возможными.

Башни в основном трубчатые, из стали или бетона, обычно окрашены в светло-серый цвет. Лезвия изготавливаются из стекловолокна, армированного полиэстера или древесно-эпоксидной смолы.Они светло-серые, потому что незаметны при большинстве условий освещения. Поверхность матовая, чтобы уменьшить отраженный свет.

При проектировании ветряной электростанции учитывается множество факторов. В идеале, зона должна быть как можно более широкой и открытой в направлении преобладающего ветра, с небольшим количеством препятствий. Необходимо учитывать его визуальное влияние — несколько больших турбин обычно лучше, чем многие меньшие.

Турбины должны быть легко доступны для обслуживания и ремонта, когда это необходимо.Уровни шума можно рассчитать, чтобы ферма соответствовала уровням шума, предусмотренным национальным законодательством. Поставщик турбины определяет минимальное расстояние между турбинами, принимая во внимание влияние, которое одна турбина может оказывать на соседние турбины, — «эффект следа».

Затем необходимо выбрать правильный тип турбины. Это зависит от ветровых условий и особенностей ландшафта местности, местных / национальных правил, таких как высота турбины, уровень шума и охрана природы, риск экстремальных явлений, таких как землетрясения, насколько легко транспортировать турбины на площадку и местная доступность кранов.

Время строительства обычно очень короткое — ветряную электростанцию ​​мощностью 10 МВт легко построить за два месяца. Более крупная ветряная электростанция мощностью 50 МВт может быть построена за шесть месяцев.

Стоимость варьируется, но самая большая стоимость — это сама турбина. Это капитальные затраты, которые должны быть оплачены заранее и обычно составляют 75% от общей суммы.

Когда турбина запущена и работает, нет никаких затрат на топливо и углерод, только затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M), которые минимальны по сравнению с e.грамм. газовая электростанция, где ЭиТО составляет 40-70% общих затрат, а остальная часть затрат — топливо.

Ветровые турбины начинают работать при скорости ветра от 4 до 5 метров в секунду и достигают максимальной выходной мощности со скоростью около 15 метров в секунду. При очень высоких скоростях ветра, то есть при ураганном ветре 25 метров в секунду, ветряные турбины отключаются. Современная ветряная турбина вырабатывает электроэнергию в 70-85% случаев, но вырабатывает разную мощность в зависимости от скорости ветра.

В течение года он обычно дает около 24% от теоретической максимальной производительности (41% на море).Это известно как коэффициент мощности. Коэффициент мощности обычных электростанций составляет в среднем 50% -80%. Из-за остановок для обслуживания или поломок ни одна электростанция не вырабатывает электроэнергию в течение 100% времени.

Оптимальное количество лопастей для ветряной турбины зависит от работы, которую она должна выполнять. Турбины для выработки электроэнергии должны работать на высоких оборотах, но не требуют большого крутящего момента. Эти машины обычно имеют три или два лезвия. С другой стороны, ветряным насосам требуется вращающее усилие, но не большая скорость, и поэтому у них много лопастей.

Большинство современных коммерческих ветряных турбин имеют три лопасти, так как они производят оптимальную мощность.

Двухлопастные станки дешевле и легче, с более высокими скоростями хода, что снижает стоимость коробки передач, и их легче установить. Они работают почти так же хорошо, как трехлопастные турбины. Однако они могут быть более шумными и не такими визуально привлекательными, выглядя «дерганными» при повороте.

Турбины иногда необходимо останавливать для обслуживания, ремонта компонентов или в случае неисправности, которую необходимо проверить.Другой причиной может быть слишком слабый или слишком сильный ветер: если ветер слишком сильный, турбину необходимо остановить, поскольку она может быть повреждена.

В ветроэлектростанциях сами турбины занимают менее 1% площади суши. Вокруг них могут развиваться существующие виды деятельности, такие как сельское хозяйство и туризм, и при этом не беспокоить таких животных, как коровы и овцы.

Все больше и больше домовладельцев, сообществ и малых предприятий заинтересованы в выработке собственной электроэнергии с помощью небольших ветряных турбин, установленных на крышах домов или в садах.Если вас интересует, как можно привести в действие свой дом или бизнес с помощью собственной турбины, обратитесь в национальную ассоциацию ветроэнергетики для получения дополнительной информации о том, как это работает в вашей стране.

Щелкните здесь, чтобы найти свою национальную ассоциацию.

Просмотрите наш Каталог участников, чтобы увидеть полный список производителей ветряных турбин.

В настоящее время береговая ветроэнергетика более экономична, чем морская разработка. Кроме того, развитие морских ветряных электростанций занимает больше времени, поскольку море по своей природе является более враждебной средой.Поэтому ожидать, что оффшор станет единственной разрешенной формой ветроэнергетики, означало бы обречь нас на невыполнение наших целей в области возобновляемых источников энергии и приверженности делу решения проблемы изменения климата.

Однако в ближайшие годы, когда морские турбины будут производиться в больших масштабах, цены снизятся, что сделает морскую ветроэнергетику все более конкурентоспособной. Над европейскими морями дует ветер, достаточный для того, чтобы семь раз запитать Европу, что делает использование морского ветра очень жизнеспособным вариантом.

В 2010 году в ЕС было 70 488 наземных ветряных турбин и 1132 морских турбин.По мере развития технологий турбины становятся больше и эффективнее, поскольку выработка того же количества энергии может быть достигнута с меньшим количеством машин.

В настоящее время в ЕС установлено 19,5 МВт ветроэнергетической мощности на 1 000 км суши, с самой высокой плотностью в Дании и Германии. Хотя 25 из 27 стран-членов ЕС в настоящее время используют ветроэнергетику, все еще существует значительный объем ветроэнергетических мощностей в таких странах, как Франция, Великобритания и Италия.Более….

Ветровые турбины могут вырабатывать электроэнергию в течение 20-25 лет. В течение своего срока службы они будут непрерывно работать до 120 000 часов. Это сопоставимо с расчетным сроком службы двигателя автомобиля, который составляет от 4000 до 6000 часов.

Лезвия вращаются со скоростью 15-20 оборотов в минуту с постоянной скоростью. Однако все большее количество машин работает с переменной скоростью, при которой скорость ротора увеличивается и уменьшается в зависимости от скорости ветра.

Информационный бюллетень по ветроэнергетике

| Центр устойчивых систем

Ветровые ресурсы и потенциал

Примерно 2% солнечной энергии, падающей на поверхность Земли, преобразуется в кинетическую энергию ветра. Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в электричество без выбросов. 1 Средняя годовая скорость ветра 6,5 м / с или выше на высоте 80 м обычно считается коммерчески выгодной. Новые технологии, однако, расширяют ветровые ресурсы, доступные для коммерческих проектов. 3 Менее 3% электроэнергии в США было получено за счет энергии ветра в 2019 году, но мощность ветра быстро растет. 4

  • Высокая скорость ветра дает больше энергии, потому что энергия ветра пропорциональна кубу скорости ветра. 5
  • Скорость ветра ниже у поверхности Земли и выше на больших высотах. Средняя высота ступицы современных ветряных турбин составляет 88 метров. 6
  • Глобальный потенциал наземной и морской ветроэнергетики на высоте коммерческих турбинных ступеней может обеспечить 840 000 ТВтч электроэнергии в год. 7 Общее глобальное потребление электроэнергии из всех источников в 2017 году составило около 22 347 ТВтч. 8 Аналогичным образом, годовой ветровой потенциал континентальной части США в 68000 ТВтч значительно превышает годовое потребление электроэнергии в США, составляющее 3896 ТВтч. 4,7
  • Исследование 2015 года, проведенное Министерством энергетики США, показало, что ветер может обеспечивать 20% электроэнергии США к 2030 году и 35% к 2050 году. 9
Ветровые ресурсы США, наземные и морские
2
(ВЫСОТА 80 МЕТРОВ)

Ветровые технологии и воздействия

Ветряные турбины с горизонтальной осью

  • Ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) — это преобладающая конструкция турбин, используемых сегодня. Ротор HAWT состоит из лопастей (обычно трех), симметрично установленных на ступице. Ротор через вал соединен с коробкой передач и генератором. Эти компоненты в гондоле размещаются на башне, стоящей на бетонном фундаменте. 10
  • HAWT бывают разных размеров: от 2,5 метров в диаметре и 1 кВт для жилых помещений до 100+ метров в диаметре и 10+ МВт для морских применений.
  • Теоретический максимальный КПД турбины составляет ~ 59%, также известный как предел Беца.Большинство турбин извлекают ~ 50% энергии от ветра, проходящего через область ротора. 9
  • Коэффициент мощности ветряной турбины — это средняя выходная мощность, деленная на ее максимальную мощность. 9 На суше коэффициенты вместимости варьируются от 0,26 до 0,52. 11 Средний коэффициент использования мощности в 2018 г. по проектам, построенным в период с 2014 по 2017 гг., Составил 41,9%. В США средний коэффициент загрузки автопарка составил 35%. 6
  • Морские ветры обычно сильнее, чем на суше, и коэффициенты мощности в среднем выше (ожидается, что они достигнут 51% к 2022 году для новых проектов), но морские ветряные электростанции дороже в строительстве и обслуживании. 11,12,13 Морские турбины в настоящее время размещаются на глубине до 40-50 м (около 131-164 футов), но технологии плавучих морских ветроэнергетических установок могут значительно расширить потенциал генерации, поскольку 58% всех технических ресурсов ветра в США составляют глубины более 60м. 14,15
Схема ветряной турбины с горизонтальной осью 10,16

Установка, изготовление и стоимость

  • В США установлено более 59900 ветряных турбин коммунального назначения.С., Суммарной мощностью 107,4 ГВт. В период с 2010 по 2020 год мощность ветроэнергетики в США увеличилась на 166%, что представляет собой среднегодовой рост на 10%. 17 В период с 2009 по 2019 год глобальная ветровая мощность увеличивалась в среднем на 15% ежегодно, достигнув 651 ГВт в 2019 году. 18
  • Средняя мощность турбин в США составила 2,43 МВт в 2018 году, что на 5% больше по сравнению с 2,32 МВт в 2017 году. 6
  • Средний коэффициент мощности увеличился с менее 25% для проектов, установленных в период с 1998 по 2001 год, до примерно 42% для проектов, построенных в период с 2014 по 2017 год. 6
  • На основе средневзвешенной мощности стоимость ветроэнергетических проектов снизилась примерно на 3330 долларов США / кВт в период с начала 1980-х по 2018 год. В 2018 году затраты составили 1470 долларов США / кВт. 6
  • Установленная стоимость небольшой (<100 кВт) турбины составляет примерно 10850 долларов за кВт в 2017 году. 19
  • В 2017-2018 годах новые контракты на закупку ветровой энергии в среднем составляли 1,3-1,8 / кВтч, в то время как средняя цена на электроэнергию для жилых домов составляла 13,0 / кВтч в 2019 году.
  • Техас (29 407 МВт), Айова (10 644) и Оклахома (8 173 МВт) являются ведущими штатами по общей установленной мощности ветра. 17 Айова вырабатывала более 40% электроэнергии за счет ветра и в 2019 году занимала третье место по величине годовой выработки электроэнергии среди всех штатов.
  • В ветроэнергетике США на полной ставке работают 120000 человек, а в 2018 году турбины и компоненты были произведены на 530 предприятиях в 43 штатах. 21
  • Для крупных (> 20 МВт) ветроэнергетических проектов требуется ~ 85 акров земли на МВт установленной мощности, но 1% или менее этой общей площади заняты дорогами, фундаментами турбин или другим оборудованием; остаток доступен для других целей. 9
  • Для фермеров ежегодные арендные платежи обеспечивают стабильный доход в размере около 3000 долларов США на МВт турбинной мощности, в зависимости от количества турбин на участке, стоимости вырабатываемой энергии и условий аренды. 9 Ферма площадью 250 акров с доходом от ветра около 55 долларов за акр могла бы иметь годовой доход от аренды ветряков в размере 14 000 долларов. 22
Мощность ветра США
17

Глобальная мощность ветра, 2019
18

Энергоэффективность и воздействие на окружающую среду

  • Ветровые турбины могут уменьшить воздействие, связанное с традиционным производством электроэнергии. Использование ветроэнергетических мощностей в США в 2019 году позволило избежать выбросов CO 2 на 189 миллионов метрических тонн и сократить потребление воды примерно на 103 миллиарда галлонов по сравнению с обычными электростанциями. 17,23
  • Согласно исследованию 2015 года, если к 2050 году 35% электроэнергии в США будет вырабатываться ветром, выбросы парниковых газов в электроэнергетике сократятся на 23%, что приведет к сокращению выбросов CO 2 ежегодно на 510 миллиардов кг или 12,3 триллиона кг в совокупности с 2013 года и сокращение водопотребления на 15%. 9
  • Исследование 2013 года показало, что окупаемость инвестиций (EROI) (поставленная энергия / вложенная энергия) для ветроэнергетики составляет 18-20: 1. 24
  • Ежегодная смертность птиц от столкновений с турбинами составляет 0,2 миллиона по сравнению со 130 миллионами смертей из-за линий электропередач и 300-1 000 миллионов из-за зданий. Лучший способ минимизировать смертность — это аккуратное размещение. 9 Смертность летучих мышей от ветряных турбин менее изучена. Исследования показывают, что большой процент столкновений летучих мышей происходит у мигрирующих видов в летние и осенние месяцы, когда они наиболее активны. 9,25 Ветряная промышленность испытывала методы, которые потенциально снижают смертность летучих мышей более чем на 50%. 9
  • Шум в 350 м от типичной ветряной электростанции составляет 35-45 дБ. Для сравнения: в тихой спальне это 35 дБ, а при скорости 40 миль в час на расстоянии 100 м — 55 дБ. 26
  • По состоянию на 2013 год, несколько исследований окончательно определили, что звук, производимый ветряными турбинами, не влияет на здоровье человека. 9

Решения и устойчивые действия

Политика поощрения возобновляемых источников энергии

Политика поддержки ветра и других возобновляемых источников энергии может учитывать внешние факторы, связанные с обычным электричеством, такие как воздействие на здоровье от загрязнения, экологический ущерб от добычи ресурсов и долгосрочное хранение ядерных отходов.

  • Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS) требуют, чтобы поставщики электроэнергии получали минимальную долю энергии из возобновляемых источников. 27
  • Зеленые тарифы устанавливают минимальную цену за кВт / ч, выплачиваемую производителям возобновляемой электроэнергии розничными распределителями электроэнергии. 27
  • Чистые измерения, предлагаемые в 39 штатах, округе Колумбия и четырех территориях США, позволяют клиентам продавать излишки электроэнергии обратно в сеть. 28
  • Скидки за мощность — это единовременные авансовые платежи для проектов строительства возобновляемых источников энергии в зависимости от установленной мощности (в ваттах).
  • Федеральный налоговый кредит на производство (PTC) обеспечивает льготу 1-2 ¢ / кВтч в течение первых десяти лет эксплуатации ветроэнергетического объекта для проектов, начатых до 31 декабря 2020 года. 29 Небольшие (<100 кВт) установки могут получать налог кредиты в размере 22-26% от стоимости капитальных и монтажных работ в зависимости от даты начала строительства. 30
  • Квалифицированные облигации энергосбережения (QECB) — это варианты беспроцентного финансирования проектов возобновляемых источников энергии на уровне штата и местного самоуправления. 31
  • Раздел 9006 Закона о сельском хозяйстве — это Программа «Энергия в сельских районах для Америки» (REAP), которая финансирует гранты и гарантии ссуд для сельскохозяйственных производителей и малых предприятий в сельской местности на покупку и установку систем возобновляемой энергии. 32
  • Плата за системные льготы оплачивается всеми потребителями коммунальных услуг для создания фонда для поддержки малообеспеченных, возобновляемых источников энергии, повышения эффективности и проектов НИОКР, которые вряд ли будут реализованы на конкурентном рынке. 33

Что вы можете сделать

  • Сделайте свой образ жизни более эффективным, чтобы уменьшить количество потребляемой энергии.
  • Инвестируйте в инфраструктуру производства неископаемого электричества, покупая «зеленую энергию» у своего коммунального предприятия.
  • Купить сертификаты возобновляемой энергии (REC). РЭУ продаются производителями возобновляемой энергии по цене несколько центов за киловатт-час, клиенты могут приобретать РЭУ, чтобы «компенсировать» потребление электроэнергии и помочь возобновляемой энергии стать более конкурентоспособной. 27
  • Подумайте об установке собственной ветровой системы, особенно если вы живете в штате, который предоставляет финансовые льготы или имеет чистые счетчики.

Энергия ветра — один из самых дешевых источников электроэнергии, и он становится все дешевле

Ранее в этом месяце Министерство энергетики США (DOE) выпустило последнюю версию своего годового отчета о рынке ветроэнергетических технологий, в котором собрано множество данных отслеживать тенденции в стоимости, производительности и росте ветроэнергетики.

В отчете установлено, что ветровая энергия в США по-прежнему будет одной из самых дешевых технологий производства электроэнергии, при этом долгосрочная цена на ветровую электроэнергию, доступную по соглашению о закупке электроэнергии, составляет примерно половину ожидаемых затрат на простую эксплуатацию электростанция на природном газе.

Кроме того, жесткая конкуренция со стороны как природного газа, так и солнечной энергии может подтолкнуть ветроэнергетику к достижению еще более низких цен и более высокой производительности за счет разработки более крупных турбин, предназначенных для максимальной производительности даже в регионах с менее чем оптимальной скоростью ветра.

В этом посте будут рассмотрены несколько основных тенденций в области ветроэнергетики США, отслеживаемых в отчете Министерства энергетики США. Чтобы получить полное изложение, я предлагаю вам проверить полный отчет и связанную с ним колоду слайдов.

Энергия ветра — один из самых дешевых источников электроэнергии в США

В то время как общая цена энергии ветра напрямую зависит от скорости ветра в конкретном месте, изучение национальных тенденций в установленной стоимости энергии ветра однозначно показывает, что энергия ветра стала чрезвычайно недорогим источником электроэнергии.

Средний потребитель в США платит за электроэнергию около 12 центов за киловатт-час. Эта цена включает стоимость производства электроэнергии, проводов, по которым она доставляется от генераторов к нашим домам, а также стоимость ведения коммунального хозяйства. Фактическая стоимость производства электроэнергии составляет от 2 до 4 центов за киловатт-час — это цена, с которой энергия ветра должна конкурировать, чтобы быть успешной.

Согласно данным, собранным в Отчете о рынке ветряных технологий, ветровая энергия стабильно стоит на уровне или ниже рыночной цены на электроэнергию.Энергия ветра часто приобретается крупными блоками по долгосрочному контракту, который называется договором купли-продажи электроэнергии (PPA). На рисунке ниже показана историческая цена контрактов PPA на ветроэнергетику с 1996 года. Диаметр каждого круга — это размер построенной ветряной электростанции в мегаваттах, а высота круга на оси Y — цена контракта в долларах за мегаватт. -час (или долларов за 1000 киловатт-часов).

На этом рисунке сравнивается цена контракта по соглашению о закупке электроэнергии (PPA) для энергии ветра (кружки) с приведенной стоимостью природного газа (черные полосы), основанной на прогнозах Управления энергетической информации (EIA). Диаметр каждого круга представляет мощность ветряной электростанции в мегаваттах. Энергия ветра, производимая внутри США, с 2011 года соответствует или ниже долгосрочных прогнозов цен на газ. В последние годы цена на внутренний ветер упала ниже 20 долларов за мегаватт-час, или 2 цента за киловатт-час. Предоставлено: Отчет о рынке ветряных технологий Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

В последние годы было закуплено огромное количество энергии ветра по цене 20 долларов за мегаватт-час или ниже, или всего 2 цента за киловатт-час.Это по любым параметрам конкурентоспособно с ценами типичного оптового рынка электроэнергии.

Но важно отметить, что цена на ветровую энергию, предлагаемую через PPA, представляет собой полную цену, которая включает эффект субсидий, таких как федеральный налоговый кредит на производство ветровой энергии, который обеспечивает налоговую субсидию в размере от 18 до 23 долларов за мегаватт-час. произведенной энергии. Если исключить налоговую льготу на производство и посмотреть на приведенную стоимость энергии (LCOE) от внутреннего ветра, она по-прежнему будет стоить менее 50 долларов за мегаватт-час (5 центов за киловатт-час). Для сравнения, Управление энергетической информации оценивает LCOE лучшей в своем классе электростанции на природном газе с комбинированным циклом около 54 долларов за мегаватт-час (5,4 цента за киловатт-час). Таким образом, даже если учесть эффект федерального налогового кредита на производство ветровой энергии, энергия ветра остается чрезвычайно конкурентоспособным генерирующим ресурсом.

Приведенная стоимость энергии (LCOE) отражает среднюю стоимость энергии ветра без учета любых федеральных налоговых льгот или других субсидий. Внутренний ветер, построенный в 2014 и 2015 годах, имеет LCOE менее 50 долларов за мегаватт-час или 5 центов за киловатт-час.Для сравнения, по оценке Управления энергетической информации, лучшая в своем классе электростанция на природном газе с комбинированным циклом имеет LCOE около 54 долларов за мегаватт-час, или 5,4 цента за киловатт-час. Предоставлено: Отчет о рынке ветряных технологий Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Конкуренция поднимает ветер, чтобы быть дешевле, больше и лучше

Одно из преимуществ того, что энергия ветра становится полностью конкурентоспособной по сравнению с традиционным производством электроэнергии на ископаемом топливе, заключается в том, что она оказывает значительное давление на ветроэнергетику, которая требует постоянного повышения стоимости и производительности своих ветряных турбин, чтобы оставаться на шаг впереди конкурентов.

Отраслевые данные показывают, что ветряные турбины, развернутые в 2016 году, имеют роторы большего диаметра, что позволяет им улавливать больше ветра в целом, и более высокую высоту ступицы, что позволяет им улавливать более устойчивые ветры, доступные на больших высотах. Средний диаметр ротора в 2016 году составил 108 метров, что на 13 процентов больше, чем в среднем за предыдущие 5 лет, в то время как средняя высота ступицы в 2016 году составила 83 метра, что на 1 процент выше среднего показателя за предыдущие 5 лет. В результате средняя генерирующая мощность вновь установленных ветряных турбин в США в 2016 году составила 2.15 мегаватт, что на 11 процентов выше среднего показателя за предыдущие 5 лет.

Усовершенствования в конструкции ветряных турбин не только помогли увеличить максимальную мощность, которую они могут производить (или их генерирующую мощность), но и их коэффициент мощности, то есть показатель того, как часто они фактически производят энергию. Средний коэффициент мощности проектов, установленных в 2014 и 2015 годах, составил более 40 процентов, то есть они произвели 40 процентов максимально возможной энергии, которую они могли бы произвести, если бы было очень ветрено 24 часа в сутки, 365 дней в году.

Совершенствование конструкции ветряных турбин привело к значительному увеличению коэффициента использования ветряных электростанций — показателя того, как часто они фактически производят энергию. Средний коэффициент мощности среди проектов, построенных в 2014 и 2015 годах, составлял 42,6 процента по сравнению со средним показателем 32,1 процента среди проектов, построенных с 2004 по 2011 год, и 25,4 процента среди проектов, построенных с 1998 по 2001 годы. Фото: Отчет о рынке ветряных технологий Lawrence Berkeley National Лаборатория

Как насчет затрат на интеграцию, связанных с изменчивостью ветра?

Здесь вы можете спросить, а как насчет всех затрат, связанных с изменчивостью ветра? Разве нам не нужны хранилища, чтобы управлять колебаниями выработки энергии ветра? К сожалению, нет кратких ответов на вопрос, каковы затраты на интеграцию переменного источника электроэнергии, такого как ветер.Ответ однозначный: «как бывает».

Одна вещь, которую мы можем сделать, — это посмотреть, как количество ветра, принудительно уменьшенное или ограниченное операторами сети, изменилось, поскольку количество энергии ветра в сети увеличилось. На приведенном ниже рисунке показаны как скорость проникновения ветра, так и скорость ослабления ветра в период с 2008 по 2016 год для семи независимых системных операторов США (ISO) (карта ISO США здесь).

Эта цифра отслеживает изменения в проникновении ветра и ограничении ветра, или количестве ветровой генерации, которая принудительно снижается оператором сети, на семи U.S. независимый системный оператор (ISO) регионов. Несмотря на то, что проникновение ветра значительно увеличилось, сокращение ветровой нагрузки на уменьшилось на из-за инвестиций в передачу и других операционных изменений, направленных на использование энергии ветра. Предоставлено: Отчет о рынке ветряных технологий Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Если посмотреть на общее изменение проникновения ветра и ограничения ветра по всем семи ISO, сокращение фактически уменьшилось на , хотя проникновение ветра значительно увеличилось.Это не означает, что затраты на внедрение ветроэнергетики незначительны. Фактически, главная причина, по которой сокращение выбросов сократилось с момента его пика в 2009 году, заключается в том, что регионы вкладывают средства в крупномасштабные линии электропередачи, чтобы направлять энергию ветра с равнин в города и лучше сбалансировать выработку энергии ветра со спросом. Например, в регионе Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) коммунальные предприятия инвестировали 7 миллиардов долларов в линии электропередачи, соединяющие ветреный Западный Техас с восточными и центральными городами, что значительно сократило количество сокращений.Как и все инвестиции в линии электропередачи, эти затраты были распределены по всей клиентской базе, поэтому они не отражены в стоимости энергии ветра, показанной на диаграммах выше. Но когда вы распределяете миллиардные инвестиции между миллионами клиентов, затраты на одного покупателя относительно невелики.

Поскольку исключительно низкая цена на ветровую энергию в США стимулирует дальнейшее строительство ветряных электростанций, будет интересно посмотреть, как операторы сетей в США решают задачу интеграции ветровой энергии с остальной сетью. По крайней мере, до сих пор они были успешными. Но директивные органы и регулирующие органы должны осознавать необходимость в новых мощностях передачи и других модернизациях сети для интеграции ветряных электростанций, поскольку все больше турбин устанавливается в большем количестве мест. Определение инвестиций с наименьшими затратами для интеграции наиболее возобновляемой энергии — непростая задача, но она будет становиться все более жизненно важной, поскольку возобновляемые источники энергии избавляются от ярлыка «альтернативной энергии» и становятся основным источником электроэнергии в США.

Энергия ветра: преобразование ветра в электричество

Два сектора ветроэнергетики развивались параллельно друг другу: наземных ветряных турбин , в настоящее время наиболее многочисленных и наиболее совершенных, и морских ветровых турбин , установленных в море, где ветер более сильный и регулярный.

Европа была пионером в развитии ветроэнергетики и по-прежнему занимает второе место в мире по темпам роста ветряных турбин. Франция занимает 3-е место в Европе после Германии и Испании. В мировом масштабе Китай и США имеют самые большие отрасли ветряных электростанций.

Наземные ветряки

Более простые в эксплуатации, наземных ветряных турбин были использованы первые .

Однако, потенциал энергии ветра на суше ограничен:

  • максимальная мощность только чуть выше 3-4 МВт
  • иногда плохая приемлемость для общества (визуальное и шумовое загрязнение, воздействие на флору и фауну)
  • отсутствие доступных участков (например, в Дании, которая производит более 40% электроэнергии с помощью ветряных турбин, но где ландшафт насыщен).

Морские ветряные турбины

Оффшорная ветроэнергетика набирает обороты в последние несколько лет. Более крупные и мощные (от 6 до 10 МВт или даже 12 МВт для некоторых будущих моделей) ветряных турбин, установленных в море, вырабатывают больше энергии на одну машину , чем ветряные турбины на суше. Они оказывают ограниченное влияние на ландшафт, что позволяет создавать большие ветряные парки с большим количеством турбин.

Существует двух типов морских ветряных турбин в зависимости от их расположения:

  • Стационарные ветряные турбины : на глубине до 50 метров, с ветровыми турбинами, прикрепленными к морскому дну.Технологии стационарной морской ветроэнергетики уже доступны, но для снижения эксплуатационных расходов потребуются более мощные и мощные турбины. В Европе по установленной мощности лидирует Великобритания, за ней следуют Германия, Нидерланды и Дания.
  • Плавающие ветряные турбины : на глубине более 50 метров крепление к морскому дну становится слишком дорогим и сложным. Таким образом, ветряные турбины соединяются с плавающей опорой на поверхности воды или чуть ниже нее.Они могут быть расположены дальше от берега и, следовательно, получают более сильные и регулярные ветры. Этот сектор все еще находится на стадии демонстрации на пилотных фермах, так как конструкция более сложна, но в ближайшие несколько лет ожидается создание первых коммерческих ветряных парков.

    No related posts.

Как первый раз заряжать новый смартфон первый раз: Как правильно заряжать аккумулятор смартфона первый раз? – Как заряжать новый смартфон первый раз

Ибп 6 вольт: Аккумуляторы 6v (6 вольт), есть все габариты AGM батарей, купить – Купить Батареи Ибп 6 Вольт оптом из Китая

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *