Наземная ветряная энергетика | Возобновляемая энергия и ресурсы
Мировой рынок наземной ветряной генерации
По данным IRENA, в 2016 году установленная мощность наземной ветряной энергетики в мире составила 453 ГВт.
Количество запущенных наземных ветряных турбин в мире снизилось в 2018 году на 3% до 45 ГВт в связи с сокращением темпов ввода мощностей в Индии и Германии. В обеих Америках начали работать 11,7 ГВт ветряных мощностей, в Европе — 8,5 ГВт, в Африке и на Ближнем Востоке — 1 ГВт, а в Азии — 24,2 ГВт. Всего были запущены электростанции в 53 странах мира.
Инвестиции в наземную ветряную энергетику составили в 2018 году 100,8 млрд долл, показав рост на 2%. Крупнейшими проектами были портфель проектов Enel Green Power в ЮАР стоимостью 1,4 млрд долл, а также электростанция Xcel Rush Creek в США стоимостью 1 млрд долл.
Усредненная стоимость электричества, выработанного наземными ветряными электростанциями, снизилась в 2009-2018 гг на 41%.
Большую часть ветроэнергетического оборудования (57%) в 2018 году произвели четыре лидирующие на рынке компании — датская Vestas, китайская Goldwind, американская GE Renewable Energy и испанская Siemens Gamesa.
Перспективы наземной ветряной электроэнергетики в мире
В 2019 году ожидается взрывной рост ввода новых наземных ветряных электростанций на 32% до 60 ГВт.
Выработка электроэнергии наземными ветряными электростанциями удвоится в 2017-2021 гг.
Усредненная стоимость электричества, выработанного новыми наземными ветряными электростанциями снизится на 58% в 2018-2050 гг.
Затраты на производство энергии наземными ветряными электростанциями снизятся на 47% к 2040 году.
Строительство наземной ветряной электростанции
Производство и установка ветряных турбин составляет порядка 64-84% стоимости разработки наземного ветроэнергетического проекта. На строительство 50-мегаваттной электростанции, состоящей из 2 МВт турбин уходит примерно 23 тыс тонн бетона, 6 тонн стали, 680 тонн полимерных материалов 370 тонн стеклопластика, 170 тонн алюминия и его сплавов, а также другие материалы.
Последние новости области наземной ветряной генерации
- Nawrocko (Навроко) — наземная ветряная электростанция — 7 МВт, Польша, 2020 2020
- Peyton Creek (Пейтон Крик) — наземная ветряная электростанция — 151 МВт, США, 2020
- Китайская компания построит в Узбекистане ветропарк мощностью 1,5 ГВт
- Кочубеевская — наземная ветряная электростанция — 210 МВт, Россия
- Гуковская (Каменско-Красносулинская) — наземная ветряная электростанция — 198 МВт, Россия, 2020
- Кольская (Мурманская) — наземная ветряная электростанция — 201 МВт, Россия, 2021
- Oitis (Оичис) — наземная ветряная электростанция — 566,5 МВт, Бразилия, 2022
- Азовская — наземная ветряная электростанция — 90 МВт, Россия, 2020
- UNEP: Возобновляемая энергетика в мире выросла в четыре раза до 1650 ГВт за 2010-е гг
- Lockett Wind (Локет Винд) — наземная ветряная электростанция —194 МВт, США, 2019
Организации, работающие в сфере наземной ветряной энергетики
Компании, работающие в сфере наземной ветряной энергетики
Проекты наземной ветряной энергетики по всему миру
- Abour (Абур) — наземная ветряная электростанция — 52 МВт, Иордания, 2020
- Achiras (Ачирас) — наземная ветряная электростанция — 79,8 МВт, Аргентина, 2020
- Adelaide Wind (Аделаида Винд) — наземная ветряная электростанция — 102,4 МВт, Канада, 2014
- Ajos (Айос) — наземно-прибрежная ветряная электростанция — 42,4 МВт, Финляндия, 2017
- Amakhala Emoyeni (Амахала Эмоени) — наземная ветряная электростанция — 134 МВт, ЮАР, 2016
- Amistad (Амистад) — наземная ветряная электростанция — 200 МВт, Мексика
- Andali (Андали) — наземная ветряная электростанция — 36 МВт, Италия, 2019
- Ashtabula 1-3 (Аштабула) — наземная ветряная электростанция — 331 МВт, США, 2010
- Bäckhammar (Бекхаммар) — наземная ветряная электростанция — 130 МВт, Швеция, 2020
- Baldwin Wind (Болдуин Винд) — наземная ветряная электростанция — 102,4 МВт, США, 2010
- Beringen Albertkanaal (Беринген Альбертканаал) — наземная ветряная электростанция — 4,6 МВт, Бельгия, 2012
- Berrybank (Беррибанк) — наземная ветряная электростанция — 181 МВт, Австралия, 2020
- Blackwell Wind (Блэкуэлл Винд) — наземная ветряная электростанция — 59,8 МВт, США, 2012
- Blue Summit (Блю Саммит) — наземная ветряная электростанция — 135,4 МВт, США, 2012
- Bluewater Wind (Блюуотер Винд) — наземная ветряная электростанция — 60 МВт, Канада, 2014
- Bornish (Борниш) — наземная ветряная электростанция — 73 МВт, Канада, 2014
- Brady 1 и 2 (Брейди) — наземные ветряные электростанции — 300 МВт, США, 2016
- Brännliden (Бренлиден) — наземная ветряная электростанция — 42 МВт, Швеция, 2019
- Caney River (Кейни Ривер) — наземная ветряная электростанция — 200 МВт, США, 2011
- Carapé 1 и 2 (Карапе 1 и 2) — наземные ветряные электростанции — 95 МВт, Уругвай, 2017
- Changhua (Чжанхуа) — наземная ветряная электростанция — 18 МВт, Тайвань, 2019
- Cherry Tree (Черри Три) — наземная ветряная электростанция — 58 МВт, Австралия, 2020
- Chisholm View 1 и 2 (Чисхолм Вью 1 и 2) — наземные ветряные электростанции — 300 МВт, США, 2016
- Čibuk (Чибук) — наземная ветряная электростанция — 158 МВт, Сербия, 2019
- Cimarron Bend (Симаррон Бенд) — наземная ветряная электростанция — 400 МВт, США, 2017
США планируют ветряную электростанцию у берегов Нью-Джерси
Администрация Джо Байдена начала процедуру одобрения строительства крупной ветряной электростанции у побережья штата Нью-Джерси.
Строительство является частью усилий по выработке электроэнергии, которой будут снабжаться более 10 миллионов жилых домов по всей стране к 2030 году.
Белый дом сообщил, что достижение этой цели означает обеспечение занятости для более 44 тысяч работников и еще 33 тысяч человек в смежных отраслях.
Появление электростанции также поможет сократить углеродные выбросы в размере 78 миллионов тонн в год, что является ключевым шагом в борьбе администрации с глобальным потеплением.
«Президент Джо Байден считает, что перед нами открывается огромная возможность не только противостоять угрозам изменения климата, но и использовать эту ситуацию как шанс для создания миллионов хорошо оплачиваемых рабочих мест, которые будут способствовать экономическому восстановлению Америки», – заявила советник Белого дома по вопросам климата Джина Маккарти.
Администрация заявила о намерении подготовить официальный экологический анализ проекта «Океанский ветер» (Ocean Wind) у берегов Нью-Джерси. В случае реализации проекта, он может стать третьей по масштабу коммерческой ветряной электростанцией в США.
Бюро по управлению океанической энергетикой при министерстве внутренних дел США заявило, что оно нацелено на реализацию проектов по использованию морского ветра на мелководье между Лонг-Айлендом и побережьем Нью-Джерси.
Недавнее исследование показало, что этот район может поддержать создание до 25 тысяч рабочих мест в области развития и строительства к 2030 году, сообщили в министерстве.
Планируется, что электростанция «Океанский ветер», расположенная в 24 километрах от Нью-Джерси, после ее введения в эксплуатацию в 2024 году будет производить около 1100 мегаватт в год, чего будет достаточно для снабжения электроэнергией 500 тысяч домов.
Министерство ранее объявило о проведении экологического анализа проектов ветряных электростанций «Виноградниковый ветер» (Vineyard Wind) в Массачусетсе и «Южная вилка» (South Fork) примерно в 56 километрах от Монтока на Лонг-Айленде в штате Нью-Йорк.
Ожидается, что первая будет производить около 800 мегаватт электроэнергии, а вторая – около 132 мегаватт.
Несмотря на огромный интерес к морской ветряной энергетике, она все еще находится в зачаточном состоянии в США, значительно уступая по уровню развития европейской.
Небольшая ветряная электростанция работает у острова Блока в водах, контролируемых штатом Род-Айленд. Еще одна небольшая ветряная электростанция работает у побережья Вирджинии.
Три упомянутых крупных проекта, которые находятся в стадии разработки, принадлежат европейским компаниям или их дочерним структурам.
Однако не все рады развитию морской ветряной энергетики. Рыболовецкие организации от штата Мэн до Флориды выразили опасения, что крупные морские ветряные электростанции могут сделать огромные океанские акватории недоступными для их деятельности.
Российские ученые смогли повысить КПД ветровых электростанций до 40% благодаря новому алгоритму
Новый алгоритм позволяет снизить колебания токов статора и ротора, которые вызываются падением напряжения.
Москва, 17 апр — ИА Neftegaz.RU. Российские ученые разработали алгоритм, который позволяет повысить коэффициент полезного действия (КПД) ветровых электростанций, что может значительно повысить рентабельность ветровых установок.
Об этом сообщила пресс-служба проекта «5-100» со ссылкой на статью в научном журнале IEEE Transactions on Power Electronics.
Новый алгоритм позволяет снизить колебания токов статора и ротора, которые вызываются падением напряжения.
Они могут быть значительно уменьшены, но при этом останутся в заданных пределах безопасности.
При этом внедрение нового ПО не требует замены контроллеров.
Разработчики программы полагают, что благодаря этому ветроэнергетика станет рентабельной для тех регионов мира, где ветры дуют непостоянно или с малой силой.
Один из авторов исследования, профессор Южно-Уральского государственного университета в Челябинске Е. Соломин, отметил, что для совершенствования работы ветровых установок, помимо разработки нового ПО также важно совершенствовать устройство самих турбин и различных электрических компонентов энергоустановок.
Обычно ветряные станции ставят только там, где постоянно дуют ветра, потому как в остальных регионах установка будет стоить больше, чем станция позволит сэкономить.
Ветер — один из самых чистых источников энергии, однако станции необходимо модернизировать, разрабатывать новые решения, чтобы технология была также экономически выгодной. Выгоднее, чем, например, ТЭС.
Одна из самых актуальных проблем ветряных установок — низкая стойкость к резким скачкам и просадкам в напряжении и силе тока.
Дело в том, что турбина ветряков устроена таким образом, что она может реагировать на резкие изменения в скорости ветра, при необходимости ускоряя свое движение или замедляя его, а для этого ее ротор и статор собраны так, что они постоянно нуждаются в притоке электричества из электросети.
Из-за резких просадок в напряжении работа турбины нарушается, иногда она даже останавливается, в результате чего КПД ветряка падает.
Инженеры придумали встраивать в ротор шунтирующие вентили, которые сглаживают подобные скачки напряжений и силы тока.
Однако это в итоге усложняет производство, а значит, повышает стоимость электроэнергии ветра.
Эффективность тоже падает.
Российские ученые смогли найти решение проблемы в программном обеспечении.
Они предложили менять напряжение, которое поступает в другой важный ее компонент, статор.
Эти манипуляции можно проводить программным путем, не меняя конструкцию турбин.
Первые тесты показали, что алгоритм повышает КПД экспериментального лабораторного ветряка мощностью в 5,5 киловатт на 15-40%.
Аналогичных результатов ученые добились, создав компьютерную модель промышленной ветровой турбины мощностью в 1,6 МВт.
Это исследование поможет сделать ветровую энергетику более выгодной, а также позволит ей стать экономически рентабельной на территории России и других регионов мира, где ветра относительно слабы или дуют непостоянно.
В Финляндии будет построена крупнейшая ветровая электростанция 400 МВт
Эта крупнейшая в стране ветровая электростанция будет состоять из 72 турбин высотой 240 метров каждая.
Строительство должно начаться в течение года. Объект будет построен без государственных субсидий.
Годовое производство электроэнергии составит примерно 1,4 ТВт*ч, что соответствует 2% общего производства электроэнергии в Финляндии.
Помимо 72 турбин, проект включает строительство новой электрической подстанции и 55 км линий электропередачи 400 кВ.
Глава муниципалитета Лестиярви Эско Ахонен отметил: «Для муниципалитета чрезвычайно важно, чтобы проект был передан в компетентные руки и его реализация была подтверждена… Ветровая электростанция ежегодно будет приносить муниципалитету около 2,5 млн евро налога на недвижимость — примерно 3500 евро на человека. Это позволит профинансировать новую школу и обеспечит нас капиталом для развития и поддержания благополучия в нашем муниципалитете».
По данным Финской ассоциации ветроэнергетики, установленная мощность сектора в Финляндии по итогам 2020 года достигла 2,6 ГВт, а выработка электроэнергии ветровыми электростанциями 7,8 ТВт*ч.
Помимо электростанции в Лестиярви в стране планируются и строятся и другие объекты ветроэнергетики.
Читайте также:
Консорциум с участием Heineken и Philips финансирует ветровую электростанцию в Финляндии.
Финны планируют самую северную офшорную ветровую электростанцию.
Уважаемые читатели!
Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.
Яндекс Кошелёк
QIWI Кошелёк
Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241
Главная / Продукция / Ветровые электростанции, инвертора Ветровая электростанция WIND2
Ветровая электростанция WIND4
Ветровая электростанция WIND7
Ветровая электростанция WIND10
Ветровая электростанция WIND16
Инвертор 7F1
Инвертор 14F1
Инвертор 21F3
|
Такой инвертор рассчитан на крупный загородный дом с большим уровнем энергопотребления и трехфазными потребителями. В пиковую нагрузку 21F3 может обеспечить бесперебойное снабжение электропотребителей суммарной мощностью до 30 кВт.Морской ветер обеспечит Европу энергией
Морские ветрогенераторы должны производить четверть европейской электроэнергии к 2050 году. Значит, появятся новые заводы, портовая инфраструктура и рабочие места в прибрежных регионах и не только.
Турбины для голландцевМорская ветроэнергетика превосходит по потенциалу ископаемое топливо, предлагая чистую и более доступную энергию из возобновляемого источника. Европа готовится к пуску нескольких крупных зеленых энергообъектов. Среди них — ветряная электростанция Borssele 1 & 2 в Северном море, в 22 километрах от побережья Нидерландов.
Стивен Энгельс, генеральный менеджер группы Ørsted, ведущей строительство, рассказывает и показывает: «Вы можете сами оценить масштаб, площадка очень велика, мы с вами стоим под уже работающей турбиной, она просто гигантская».
94 турбины крепят к морскому дну на глубине от 14 до 40 метров. Это крупнейшая морская ветряная станция в Нидерландах.
Руководитель строительного проекта Клаасяп Буис поясняет: «Этот кабель проложен по морскому дну. Он проводится в основание будущей вышки, фиксируется там, внизу, и позже будет подключен к распределительному щиту. Выше мы закрепим башню с турбиной, и установка будет готова».
Эта ветряная электростанция обеспечит электроэнергией миллион голландских семей.
А еще — прибрежные предприятия, например, новый электролизный завод для производства экологически чистого водорода.
«Детальный план производства водорода уже готов. Всё продумано, осталось только запуститься», — комментирует Стивен Энгельс.
ЕС задает направлениеПри всём размахе сегодняшних проектов — они лишь капля в море по сравнению с масштабами завтрашнего дня. Вектор развития задан в новой «Стратегии ЕС в области морских возобновляемых источников энергии», которая ставит целью Евросоюза замещение импортных углеводородов, создание нового промышленного потенциала и «зеленых» рабочих мест. Ожидается, что через 30 лет более четверти европейской электроэнергии будет производиться в море: сегодня этот показатель составляет лишь 2%.
Инвестиции в развитие отрасли огромны. «Аполлон» — одно из недавно построенных монтажных судов. Оно перевозит компоненты турбин между портами и морскими ветряными электростанциями.
Команды в порту Остенде в Бельгии работают днем и ночью, семь дней в неделю, завершая очередную крупную ветряную станцию в 45 км от берега. Погрузить лопасти длиной 81 метр на судно нелегко — особенно в ветреную погоду. Георг Хорват, старший менеджер по строительству в группе Siemens Gamesa комментирует: «Прямо сейчас мы видим транспортировку одной лопасти типа B81 на причал для погрузки. Мы перевозим лопасти одну за другой и закрепляем на борту «Аполлона». Всю эту часть порта мы задействуем для предварительной сборки боле крупных комплектующих».
Некоторые новые порты сразу строятся с прицелом на обслуживание офшорных ветряных станций, другие, в частности, порт в Остенде, модернизируются.
«В большинстве портов, которые не строились специально для этих нужд, требуются вложения, денежные и временные. Это позволяет адаптировать их к нашим потребностям. Вот, например, рампа, которую мы задействуем при загрузке и отгрузке оборудования с судна — ее понадобилось укрепить, чтобы она смогла выдерживать большой груз наших комплектующих», — рассказывает Хорват.
Вся логистическая цепочка должна обеспечивать возможность транспортировки крупногабаритных деталей, которые изготавливаются в разных странах ЕС.
Ян Клас, старший менеджер проекта, Siemens Gamesa, предлагает представить масштабы сооружений: «А380», крупнейший в мире коммерческий авиалайнер, может пролететь между нашими лопастями, — уточняет он. — Площадь их вращения сопоставима с тремя футбольными полями Лиги чемпионов.
Ветряные турбины становятся все крупнее для удовлетворения растущего спроса на «зеленую» энергию. Это означает, что нанимаются специалисты, строятся заводы, создаются монтажные терминалы».
Стартапы вслед за гигантамиТехнологические разработки ведутся главным образом промышленными гигантами. Однако и мелкие инновационные стартапы предлагают новые методы эксплуатации офшорных возобновляемых источников энергии. Такие, как этот прототип: здесь солнечные батареи дополнены вертикальными осевыми ветряными турбинами. Разработка профинансирована ЕС. Эти энергетические понтоны могут быть размещены в море, например, для нужд опреснения воды в развивающихся странах и на малых островах.
Ивон Тиммерман, менеджер проекта и соучредитель группы Blue Power Synergy поясняет: «На такую продукцию большой спрос. Нужно понимать, что развивающиеся страны, например,— это миллиардный рынок, пресная вода — тоже миллиардный… Они активно расширяются и там нужны новые решения».
По мнению экспертов, оптимизация планирования поможет улучшить экономические показатели сектора офшорных возобновляемых источников энергии. Будущий ветропарк Kriegers Flak расположен на шельфе между Данией и Германией. Его подключают к электросетям обеих стран, что позволит поставлять энергию туда, где спрос и цена выше.
Некоторые затраты могут быть снижены благодаря новым технологиям — таким, как плавучие ветряки. А испанские разработчики испытали телескопические башни, которые монтируются без тяжеловесных судов, позволяя сократить расходы на треть.
В секторе ветряных турбин сегодня заняты 62 тысячи европейцев, спрос на квалифицированных специалистов растет, особенно в прибрежных районах. Завод LM Wind Power в Шербуре производит самые большие в мире лопасти для ветряных турбин, они достигают 107 метров в длину.
Директор Эрик Пёти поясняет: «Наш завод расположен прямо рядом с портом — это удобно, лопасти легко грузить на судно и доставлять на близлежащие ветряные электростанции. У нас работает около 400 сотрудников, и в наших планах — выход через год на ежемесячное производство четырёх лопастей».
Предприятие нанимает на работу сотни новых сотрудников. Предыдущий опыт работы неважен — обучение можно пройти на месте.
Ариан Мера готовит кадры. Она рассказывает: «Нужно активнее обучать людей, у нас не хватает кадров на производстве. Длина нашей лопасти — 107 метров, ее сборка требует одновременной командной работы. В секторе ветряной энергии очень много вакансий: нам нужны операторы производства, специалисты по контролю качества, у нас есть вакансии в логистическом отделе, в отделе техподдержки».
Компания недавно получила сертификат на коммерческое использование своей турбины мощностью 12 МВт. Теперь ей необходимо наладить массовый выпуск лопастей.
Директор по персоналу завода Флоренс Мартинес-Флорес уточняет: «Это растущий сектор. Запуск объекта в Шербуре привел к созданию более 550 прямых рабочих мест на заводе и 2000 сопутствующих рабочих мест в нормандском регионе».
Массивное расширение офшорного ветроэнергетического сектора имеет свою цену: по расчетам Еврокомиссии, до 2050 года потребуется 800 миллиардов евро инвестиций, в основном от частных компаний. Глоток свежего воздуха для восстановления экономики после пандемии и попутный ветер для перехода Европы к чистой и устойчивой энергетике.
Готов ли кто-нибудь жить рядом с ними? И еще 8 вопросов про ветровые турбины
Восприятие эстетики всегда субъективно. Кому-то может не нравиться внешний вид турбин, но так думают далеко не все.
Например, Лео Мюррей, один из руководителей организации «10:10», их большой поклонник: «Мне всегда нравился вид ветровых турбин в ландшафте — по-моему, они выглядят элегантно и величественно. Меня, как человека, весьма обеспокоенного проблемой изменения климата, вид работающей ветровой электростанции радует и обнадеживает — возможно, нам в конце концов действительно удастся справиться с этой проблемой».
И, как оказалось, многие согласны с Лео. Опрос показал, что 66% населения Великобритании считают внешний вид наземных ветровых электростанций приемлемым. Так что, положительное отношение к внешнему виду ветровых турбин — это нормально. Для многих людей, как, например, для Лео, сам образ турбин выглядит эстетично: для них это символы величия и мощи, а также проблески надежды на лучшее. Некоторые даже превращают турбины в искусство.
Волне ожидаемо, что люди, которые знают и любят местность, в которой они живут, привыкли к тому, как она выглядит, и считают, что большое количество ветровых турбин нарушает привычный ландшафт. Это одна из причин, по которой организация «10:10» поддерживает привлечение местного населения к процессу планирования — ведь вопросы эстетики относятся и к установке солнечных ферм, а не только шельфовых и наземных ветровых турбин. Очень важно, чтобы при строительстве любой новой энергетической инфраструктуры местные жители участвовали в принятии решений о ее размещении.
Разумеется, мы также хотим сохранить нетронутым вид дикой природы или, по крайней мере, привычный для нас сельский ландшафт — например, поля с пасущимися на них овцами. Поэтому мы считаем, что планирование ветровых электростанций должно быть хорошо продумано с учетом оптимального расположения и мнения местных жителей.
Однако главное, что мы хотели бы отметить: если вас действительно волнует сохранение природы, то важно понимать, что самой большой угрозой для нее является изменение климата. А ветровые турбины — одно из ключевых решений для его предотвращения.
Оценка и характеристика ветровых ресурсов
На карте, показанной выше, обозначены районы по всей стране, которые имеют средний коэффициент ветроэнергетики 35% или больше при высоте ступицы турбины 140 метров (459 футов), что соответствует запланированному усовершенствованию турбин.
На дополнительной карте указаны области с такой же потенциальной мощностью при высоте ступицы турбины 110 метров (361 фут), что отражает последние достижения в технологии турбин. В отчете Министерства энергетики «Включение ветровой энергии в масштабах всей страны» подтверждается, что ключом к раскрытию потенциала ветровой энергии во всех 50 штатах является доступ к более сильным и устойчивым ветрам, которые встречаются на большей высоте над землей.Узнайте больше об исследованиях и разработках, чтобы получить доступ к этому ресурсу на нашей веб-странице по производству ветроэнергетики.
Избранные проекты
Проект улучшения прогнозов ветра
В партнерстве с NOAA Управление ветроэнергетических технологий Министерства энергетики США возглавило проект улучшения прогнозов ветра (WFIP) с использованием целевых наблюдений за ветром и передовых моделей прогнозов и алгоритмов для управления вкладом энергии ветра в электрические сети. На первом этапе проекта, WFIP 1, изучалось влияние улучшенных начальных условий на передовые модели прогнозов, что привело к увеличению точности на 8%.Вторая фаза проекта, WFIP 2, была сосредоточена на атмосферных процессах, влияющих на прогнозы ветра в регионах со сложным рельефом, и полевые работы начались в 2015 году.
Оценка морских ресурсов и условия проектирования
Морская энергетическая отрасль требует точной метеорологической и океанографической информации для оценки энергетического потенциала, экономической целесообразности и инженерных требований объектов морской энергетики. Управление ветроэнергетических технологий работает над удовлетворением этих потребностей посредством распространения данных, совершенствования оборудования и наблюдений, а также разработки инструментов нового поколения.Открытое собрание Министерства энергетики по оценке ресурсов и условиям проектирования стало первым шагом в устранении этих информационных пробелов и помогло определить дальнейший путь для будущих приоритетов.
В качестве последующего шага в рамках программы AWS Truepower была профинансирована разработка национального метеорологического ресурса ветроэнергетики и условий проектирования на базе Интернета, доступного для поиска, Центра данных метеорологического океана для морских возобновляемых источников энергии (USMODCORE). Инвентаризация данных включает ресурсы федеральных агентств, правительств штатов, региональных альянсов, исследовательских институтов, коммерческих проектов и международных организаций.
Кроме того, буи для определения характеристик ветровых ресурсов WindSentinel Министерства энергетики будут предоставлять долгосрочные данные о профиле ветра в море, которые поддержат исследования, необходимые для ускорения использования энергии ветра в море в Соединенных Штатах. Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики США развернула плавучие лидарные буи у берегов Вирджиния-Бич, штат Вирджиния, и Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси, для сбора данных о погоде и волнении, которые будут играть важную роль как в проектировании ветряных электростанций, так и в обеспечении финансирования проекта.Получите доступ к данным в архиве данных и портале «Атмосфера для электронов» (A2e).
Инициатива от атмосферы к электронам
Низкая производительность ветряных электростанций, которая в настоящее время в некоторых случаях достигает 20%, представляет большие возможности для Управления ветроэнергетических технологий по повышению производительности ветряных электростанций и снижению стоимости ветроэнергетики. Инициатива Министерства энергетики США по исследованию атмосферы в электроны (A2e) направлена на повышение производительности и надежности ветряных электростанций за счет беспрецедентного понимания того, как атмосфера Земли взаимодействует с ветряными электростанциями, и разработки инновационных технологий для максимального извлечения энергии из ветра.
Инициатива A2e предусматривает комплексный портфель исследований для координации и оптимизации достижений в четырех основных областях исследований:
- Производительность предприятия и оценка финансовых рисков
- Наука об атмосфере
- Аэродинамика ветровой установки
- Технология ветряных электростанций нового поколения.
Цель A2e — обеспечить размещение, строительство и эксплуатацию будущих заводов таким образом, чтобы производить наиболее рентабельные электроны — в виде полезной электроэнергии — от ветра, проходящего через установку.Узнайте больше об инициативе A2e.
Федеральное партнерство
Управление ветроэнергетических технологий Министерства энергетики работает с другими правительственными учреждениями, университетами и представителями отрасли для оценки и характеристики ветровых ресурсов США. Затем результаты оценки становятся общедоступными, что позволяет ветроэнергетической отрасли определять области, наиболее подходящие для развития будущих наземных и морских ветряных электростанций.
Характеристика погодозависимых и океанических возобновляемых источников энергии
С 2011 года Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики действует в соответствии с Меморандумом о взаимопонимании (MOU) с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) Министерства торговли по вопросам погоды -Зависимая и океаническая характеристика возобновляемых источников энергии для повышения точности, точности и полноты информации о ресурсах для технологий энергии ветра и воды.Сочетая технический опыт Министерства энергетики с передовыми возможностями NOAA в области предсказания, картирования и прогнозирования океанических и атмосферных условий, два агентства работают над безопасным и эффективным использованием погодозависимых и океанических технологий возобновляемой энергии.
Скоординированное развертывание морской ветровой, морской и гидрокинетической энергии на внешнем континентальном шельфе США
В 2010 году Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики подписало меморандум о взаимопонимании с Бюро управления океанской энергией Министерства внутренних дел о скоординированном развертывании Морская ветровая и морская и гидрокинетическая энергия на Ю.
С. Внешний континентальный шельф. Меморандум о взаимопонимании учредил рабочие группы из сотрудников агентства для совместной работы над конкретными тематическими областями, необходимыми для развертывания морских энергетических систем. Рабочая группа по оценке ресурсов и проектным условиям координирует исследовательскую деятельность, чтобы лучше понять основные атмосферные и океанические условия, относящиеся к прибрежным возобновляемым источникам энергии.
Участвующие федеральные партнеры: Министерство энергетики США, Министерство торговли США, Министерство внутренних дел США, U.S. Министерство обороны, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Национальный научный фонд и Администрация президента
Как работает ветряная электростанция? — Американская энергетика и газ
Многие люди соглашаются с тем, что они обязаны коммунальным службам, таким как газовые, водопроводные и энергетические компании, которые предоставляют им удобные домашние удобства. Однако, когда вы начнете сравнивать цены на энергию, не займет много времени, чтобы понять, что чистая, зеленая энергия дешевле в производстве.Это в дополнение к экологическим аспектам использования энергии солнца, ветра и воды.
Тем не менее, мы не все можем позволить себе большие расходы на установку солнечных панелей или ветряных турбин в жилых домах. Хорошая новость заключается в том, что есть поставщики энергии, ищущие альтернативы сжиганию ископаемого топлива.
Это в значительной степени связано с принятием законов, призывающих к увеличению доли чистой энергии в течение следующих нескольких лет. Однако появляется все больше и больше потребителей, требующих альтернативных источников энергии, которые причиняют меньше вреда планете.
Многие из нас имеют четкое представление о том, как и почему работают солнечные батареи. Однако большинство из них не имеют ни малейшего представления о том, как ветер можно преобразовать в полезную энергию, даже если вы видели поля турбин, идущих вдоль определенных шоссе.
Как работают ветряные электростанции и что они могут означать для нашего будущего? Вот несколько основ.
Как работает турбина?
В ветряных турбинах очевидно то, что у них есть две или три лопасти, похожие на пропеллер, которые могут ловить ветер, заставляя их вращаться.Эти лопасти соединяются с валом, который вращает ротор. Именно это движение создает энергию, которая затем накапливается в генераторе для отправки пользователям, домам и предприятиям.
Есть и другие типы ветряных турбин. Хотя описанный выше тип работает на горизонтальной оси, существуют также модели с вертикальной осью, которые выглядят как двумерные взбиватели для яиц, воткнутые в землю за ручку (хотя они также могут иметь три лезвия).
Ветряные турбины также бывают разных размеров.Некоторые из них предназначены для использования в жилых помещениях и предназначены для питания одного дома, в то время как другие имеют промышленный размер и предназначены для обеспечения электроэнергией нескольких сотен домов. Они могут быть расположены на суше или в море — везде, где есть ветер.
Чего большинство людей не знают об энергии ветра (или, может быть, забыли на уроках естествознания в старшей школе), так это того, что энергия ветра на самом деле является формой солнечной энергии. Ветер возникает, когда солнце неравномерно нагревает неровные поверхности Земли. Вращение планеты также играет роль.
Что такое ветряные фермы?
Ветряные электростанции — это совокупность крупномасштабных турбин, предназначенных для подачи энергии в электрическую сеть, которая затем распределяется между тысячами пользователей. В то время как небольшие, жилые или коммерческие турбины могут иметь размер от менее 1 кВт до примерно 100 кВт (при среднем доме, как правило, требуется около 10 кВт или меньше), промышленные турбины могут работать в диапазоне нескольких мегаватт. Одна турбина такого размера может привести в действие несколько сотен или даже несколько тысяч домов, в зависимости от размера и местоположения.
Количество энергии, вырабатываемой ветряной турбиной, зависит от нескольких факторов. Хотя большие турбины могут питать многие дома, их мощность, очевидно, ограничена количеством солнца и ветра в данной области. Они могут быть более или менее эффективными в зависимости от количества энергии, потребляемой пользователями.
Тем не менее, объединение ветряных турбин в фермы является наиболее экономичным способом использования ветра для производства энергии. Поскольку средний домовладелец не обязательно может позволить себе установку ветряной турбины, срок действия налоговых льгот истекает, а доступ к ветровой энергии является необходимым условием, ветряные фермы являются идеальным решением для обеспечения доступной экологически чистой энергии.
Каковы преимущества и возможные недостатки?
Так же, как компании, занимающиеся добычей природного газа во Флориде, понимают преимущества снижения зависимости от иностранной нефти, так и большинство людей осознают преимущества, которые они могут получить от перехода на альтернативные источники энергии. Сокращение выбросов углерода не только полезно для здоровья планеты и ее жителей, но и инвестирование в зеленую энергию ведет к созданию новых инноваций, промышленности и рабочих мест.
Самый большой потенциальный недостаток создания ветряных электростанций — это первоначальные расходы.Благодаря тому, что энергия поступает от природы, затраты окупятся со временем.
Как работает ветряная турбина?
Что такое ветряная турбина?
Ветряная турбина — это самая современная версия ветряной мельницы. Проще говоря, он использует силу ветра для производства электричества. Наиболее заметны большие ветряные турбины, но вы также можете купить небольшую ветряную турбину для индивидуального использования, например, для обеспечения энергией каравана или лодки.
Что такое ветряная электростанция?
Ветряная электростанция — это группа ветряных турбин. Довольно впечатляет мысль о том, что электричество, которое так сильно влияет на нашу жизнь — от зарядки наших телефонов, до того, как мы можем приготовить чашку кофе и, все чаще, заправлять наши автомобили — могло начаться с простого порыва ветра.
.
Как работает ветряная турбина?
Сначала давайте начнем с видимых частей ветряной электростанции, которые мы все привыкли видеть — этих высоких белых или бледно-серых турбин.Каждая из этих турбин состоит из набора лопаток, коробки рядом с ними, называемой гондолой, и вала. Ветер — а это может быть просто легкий ветерок — заставляет лопасти вращаться, создавая кинетическую энергию. Вращающиеся таким образом лопасти также заставляют вращаться вал в гондоле, а генератор в гондоле преобразует эту кинетическую энергию в электрическую.
Что будет дальше с электричеством, вырабатываемым ветряной турбиной?
Для подключения к национальной сети электрическая энергия затем пропускается через трансформатор на объекте, который увеличивает напряжение до уровня, используемого в национальной электроэнергетической системе.Именно на этом этапе электричество обычно направляется в передающую сеть National Grid, готовую к передаче, чтобы в конечном итоге ее можно было использовать в домах и на предприятиях. В качестве альтернативы, ветряная электростанция или отдельная ветряная турбина могут вырабатывать электроэнергию, которая используется частным образом отдельным лицом или небольшой группой домов или предприятий.
Почему ветряки обычно белые или бледно-серые?
Ветряные турбины обычно бывают белыми или очень бледно-серыми — идея состоит в том, чтобы сделать их визуально ненавязчивыми, насколько это возможно.Обсуждается, следует ли их перекрашивать в другие цвета, особенно в зеленый, в некоторых условиях, чтобы помочь им лучше вписаться в окружающую среду.
Насколько сильным должен быть ветер для работы ветряной турбины?
Ветровые турбины могут работать при любых скоростях ветра — от очень слабого до очень сильного. Они генерируют около 80% времени, но не всегда на полную мощность. При очень сильном ветре они отключаются, чтобы предотвратить повреждение.
Где расположены ветряные электростанции?
Ветряные электростанции, как правило, располагаются в самых ветреных местах, чтобы максимально использовать энергию, которую они могут производить — вот почему вы с большей вероятностью увидите их на склонах холмов или на побережье.Ветряные электростанции, расположенные в море, называются оффшорными ветряными электростанциями, а расположенные на суше — наземными ветряными фермами.
Где была первая ветряная турбина и первая ветряная электростанция?
Самая первая ветряная турбина, вырабатывающая электричество, была создана профессором Джеймсом Блайтом в своем загородном доме в Шотландии в 1887 году. Она была 10-метровой высоты и имела парусину.
Первая в мире ветряная электростанция открылась в Нью-Гэмпшире в США в 1980 году.
Вредны ли ветряные электростанции для птиц?Дело в том, что изменение климата представляет собой самую серьезную долгосрочную угрозу для птиц и других диких животных.А возобновляемые источники энергии, ключевым компонентом которых являются ветряные турбины, необходимы для сокращения парниковых газов .
Королевское общество защиты птиц Великобритании ( RSPB ) признает эту более широкую картину, заявляя: «Переход на возобновляемые источники энергии сейчас, а не через 10 или 20 лет, необходим, если мы хотим стабилизировать выбросы парниковых газов в атмосфера на безопасном уровне ».
Разработчики ветряных электростанций работают в тесном сотрудничестве с RSPB и местными экологическими группами в рамках процесса консультаций по выбору ветряных электростанций, чтобы продолжить рост наземной и морской ветроэнергетики, сбалансировав любой потенциальный вред птицам в результате потери среды обитания, нарушения и столкновения .
A В отчете США сделан вывод о том, что влияние энергии ветра на популяции птиц относительно невелико по сравнению с падением жертвой кошек и столкновениями с высотными зданиями.
Сколько энергии в Великобритании вырабатывается ветром?
Узнайте, сколько энергии в Великобритании вырабатывается ветром, с помощью приложения National Grid ESO для Google Play или Apple iOS .
Как работает энергия ветра
Современные ветряные турбины — это эволюция традиционных ветряных мельниц.А собрание ветряных турбин в одном месте называется ветром ферма.
Современная ветряная турбина состоит из четырех основных частей:
- фундамент
- башня
- гондола
- лезвие в сборе
Турбина установлена на железобетонном фундаменте , размеры которого зависят от размера турбины. Фундамент — это прочная конструкция, предназначенная для того, чтобы турбина выдерживала очень сильный ветер.Он всегда находится ниже уровня земли и не виден после завершения строительства.
Башни обычно строятся из стальных труб, хотя некоторые турбины имеют решетчатые башни (больше похожие на пилон для передачи электроэнергии).
Стальные башни обычно окрашивают в светлый цвет, используя своего рода неотражающую краску. Это поможет им лучше слиться с фоном.
Гондола — это большой корпус наверху башни. Он содержит генератор и другие важные компоненты, такие как редуктор и оборудование управления.
Анемометр и флюгер, которые, соответственно, измеряют скорость и направление ветра, находятся наверху гондолы.
Большинство ветряных турбин имеют три лопасти или (реже) две лопасти, которые вращаются вокруг центральной ступицы на горизонтальной оси. Лезвия изготавливаются из различных материалов, таких как стекловолокно, углеродное волокно или древесный ламинат.
Турбина с длинными лопастями может улавливать больше энергии ветра и, следовательно, вырабатывать больше электроэнергии, чем турбина с более короткими лопастями.
Производство электроэнергии
Ветряные турбины вырабатывают электроэнергию, используя естественную энергию ветра. Лопасти ветряной турбины похожи на крыло самолета: когда воздух проходит мимо лопасти, он вызывает подъемную силу, которая создает вращающую силу.
Вращающиеся лопасти вращают вал внутри гондолы, который входит в коробку передач. Коробка передач увеличивает скорость вращения генератора, который использует магнитные поля для преобразования энергии вращения в электрическую.В некоторых турбинах используется технология прямого привода, которая соединяет вращающуюся ступицу непосредственно с генератором. Электроэнергия от генератора поступает по кабелям к трансформатору, а затем на подстанцию ветряной электростанции, где преобразуется в напряжение, подходящее для сети или местной сети. Электросеть или местная сеть передает электроэнергию в дома и на предприятия.
В ветряных турбинах используются анемометр и флюгер наверху гондолы для определения наилучшего положения турбины. Когда ветер меняет направление, двигатели поворачивают гондолу и лопасти вместе с ней лицом против ветра (это движение называется рысканием).Лопасти также имеют «наклон» или угол, чтобы гарантировать, что от ветра извлекается оптимальная мощность.
Как работают ветряные турбины?
Энергия ветра — самый быстрорастущий сектор возобновляемой энергии, опережающий даже солнечную. Это означает, что ветряные турбины и ветряные электростанции становятся все более распространенной частью нашего ландшафта. Хотя в отличие от солнечных батарей, ветряные турбины — это почти исключительно крупномасштабные проекты, построенные промышленными и коммерческими производителями. Таким образом, средний человек вряд ли знаком с принципом работы ветряной турбины.Продолжайте читать, чтобы узнать, что такое ветряные турбины и как они производят электричество.
Энергия ветра быстро становится самым быстрорастущим сектором энергетики.Источник: Викимедиа / Патрикмак
Как ветряные турбины вырабатывают электричество?
Самый распространенный способ выработки электроэнергии — вращение турбины, соединенной с генератором. Это обычно применяется к ископаемому топливу, когда топливо сжигается, создавая сжатый пар или газ, который вращает турбину, вырабатывающую электричество.Ветряные турбины работают по той же схеме, но используют ветер. Лопасти ветряной турбины улавливают кинетическую энергию ветра, заставляя их вращаться. Затем это вращательное движение генерирует электричество.
Шаг 1: Ветер ударяет в турбину
Прежде чем вы сможете использовать энергию ветра, вам нужно, чтобы ветер дул. Ветер ударяет по лопастям, вращая ротор. Лопасти в форме аэродинамического профиля, похожие на крылья самолета, создают подъемную силу. Это сила, генерирующая электричество.Поскольку лопасти всегда находятся в движении, ветер ударяет по лопастям под относительным углом, а не прямо вперед. Лопасти разработаны с учетом этого, с поворотами и углами, чтобы использовать угловой момент и захватить как можно больше энергии.
Шаг 2: турбина вращается
Когда турбина вращается, энергия ветра передается в редуктор. Сама ветряная турбина вращается слишком медленно, чтобы вырабатывать электричество, поэтому для усиления крутящего момента необходимы шестерни. Коробка передач состоит из тихоходного вала и быстроходного вала.Лопасти соединены с тихоходным валом, который соединяется с высокоскоростным валом. Высокоскоростной вал соединяется с генератором.
Шаг 3: Электричество!
Коробка передач похожа на воронку, нагнетающую большое количество энергии в небольшой ротор, который вращает электромагнит внутри генератора. Электричество генерируется, когда механическая энергия ветра преобразуется в электрическую.
Шаг 4: Передача энергии
Электроэнергия проходит через кабели в башне к трансформатору в основании ветряной турбины.Генераторы в большинстве ветряных турбин вырабатывают энергию переменного тока, поэтому нет необходимости преобразовывать постоянный ток в переменный, как на традиционной электростанции. Трансформатор усиливает напряжение для крупномасштабного распределения.
Направление и скорость ветра
Скорость и направление ветра имеют большое влияние на мощность, вырабатываемую ветряными турбинами. Более сильный ветер производит больше электроэнергии, хотя есть предел. Турбины отключаются, когда скорость ветра превышает 55 миль в час, чтобы предотвратить повреждение, и есть случаи, когда турбины полностью разрушаются сильным ветром во время шторма.Точно так же слишком низкая скорость ветра не позволяет производить энергию. Большинство ветряных турбин отключаются, когда скорость ветра опускается ниже 8 миль в час.
Турбины работают лучше всего, когда ветер перпендикулярен плоскости роторов или когда роторы и направление ветра образуют угол 180 градусов. КПД турбины падает, когда угол начинает отклоняться. Природа несовершенна, и направление ветра может внезапно измениться без особого уведомления, поэтому большинство ветряных турбин оснащены системой отклонения от курса и двигателем, который ориентирует турбину по направлению ветра.
Upstream vs Downstream
Upstream — это место, откуда дует ветер, или область перед турбиной. Вниз по течению — это место, где дует ветер, или позади ветряной турбины. Поскольку ветряные турбины извлекают энергию из ветра, скорости ветра вниз по течению всегда будут ниже, чем скорости ветра вверх по течению. Скорость ветра, протекающего через плоскость или рабочую часть турбины, представляет собой среднее значение скоростей вверх и вниз по потоку. Эффективность турбины наивысшая, когда скорость ветра ниже по потоку составляет одну треть скорости ветра выше по потоку.Эффективность ветряных турбин ограничена пределом Бетца, который гласит, что ни одна ветровая турбина не может извлекать более 59,3% доступной энергии ветра.
Какие части ветряка?
Со стороны конструкция ветряка кажется достаточно простой. Это просто гигантский веер, правда? Неправильный. Получение максимальной эффективности за счет того, что в конструкцию ветряной турбины вложено множество инженерных, физических и гидродинамических аспектов. Это сложная система частей, которые работают, чтобы извлечь как можно больше энергии.
Лопасти и ротор
Главной особенностью ветряной турбины являются лопасти. У большинства их три, хотя в некоторых конструкциях требуется всего два лезвия. Лопасти имеют форму аэродинамического профиля, как крылья самолета. Такой аэродинамический дизайн создает больше подъемной силы, чем сопротивления, вызывая вращение лопастей.
Поскольку лопасти вращаются, они воспринимают ветер относительным образом. Хотя ветер перпендикулярен лопастям, наибольший ветер испытывает верхний конец профиля. Поэтому дизайнеры наклоняют лопасти по направлению ветра, чтобы добиться максимальной эффективности.Относительная скорость и направление ветра немного меняются по мере продвижения от основания лопасти к кончику. У наиболее эффективных лезвий есть небольшой поворот, чтобы извлечь выгоду из этого эффекта.
Лопасти прикреплены к ступице конической формы. Вместе лопасти и ступица образуют ротор, который вращается под действием ветра.
Коробка передач
Сами по себе ветряные турбины вращаются слишком медленно, чтобы производить энергию самостоятельно. Чтобы генератор раскручивался достаточно быстро для выработки электроэнергии, необходима коробка передач для ускорения вращения.Коробка передач состоит из быстроходного и тихоходного валов. Ротор соединен с тихоходным валом, который соединяется с высокоскоростным валом и, в свою очередь, соединяется с генератором. Коробка передач гарантирует, что крутящий момент или энергия вращения достигает генератора, достаточного для выработки электроэнергии.
Генератор
Генератор — это место, где производится электричество. Крутящий момент, создаваемый ротором, усиливается в коробке передач и затем преобразуется в электрическую энергию. Как и большинство электрических генераторов, генератор в ветряной турбине вращает ротор, соединенный с электромагнитом, который производит электричество.
Скоростные тормоза
Для предотвращения повреждений при сильном ветре ветряные турбины оснащены скоростными тормозами. Если скорость ветра превышает 55 миль в час, включаются тормоза, останавливая вращение лопастей. Это защищает лопасти, редуктор и генератор от возможного повреждения.
Гондола
Все вышеперечисленные детали расположены внутри гондолы. Гондола — это коробка за лопастями и ротором. Он защищает коробку передач, поломку и генератор от воздействия элементов.
В гондоле находится основная электроника турбины, включая генератор.Источник: Wikimedia / Basotxerri
Анемометр и флюгер
Анемометр — это устройство, измеряющее скорость ветра. Анемометр подает сигнал на скоростной тормоз, когда скорость ветра слишком велика или низкая. Флюгер измеряет направление ветра и посылает сигнал на электронное устройство, которое контролирует систему рыскания. Анемометр и флюгер расположены на гондоле, обычно сзади.
Система рыскания
Система рыскания удерживает ветряную турбину в правильном направлении. Как мы уже говорили ранее, максимальная эффективность достигается, когда роторы турбины перпендикулярны направлению ветра. Система рыскания получает сигнал от флюгера относительно направления ветра и соответствующим образом ориентирует турбину. Он состоит из системы двигателей и тормозов и для вращения использует либо электрические редукторы, либо гидравлические подшипники. Система рыскания расположена там, где гондола встречается с башней.
Башня
Ветер, как правило, сильнее на больших высотах, поэтому ветряные турбины размещаются на больших башнях, чтобы использовать преимущества более высоких скоростей ветра. Высота башни важна при оценке потенциальной выработки электроэнергии. Увеличение или уменьшение высоты башни может сильно повлиять на предполагаемую мощность. В то время как проектная мощность Индианы составляла 30 000 МВт, эта цифра выросла до 40 000 МВт, когда высота башни была увеличена с 50 до 70 м. Средняя высота башни около 65 метров.Чтобы избежать коробления, удвоение высоты башни требует удвоения диаметра башни и увеличения количества материала в четыре раза.
Внутри башни, глядя на гондолу.Источник: Wikimedia / VanGore
Большинство башен сделаны из стали и составляют от 30% до 65% от общего веса турбины. Исследователи и инженеры изучают сплавы стали более высокого качества, которые весят меньше, но при этом обеспечивают стабильность. Сталь имеет свои недостатки, поскольку она недостаточно прочна, чтобы выдержать строительство башен высотой более 90 метров.В настоящее время проводятся исследования стали, смешанной с предварительно напряженным бетоном, которые могут быть использованы для строительства сверхвысоких ветряных турбин.
В башне проложены кабели, по которым электричество подводится к преобразователю мощности в ее основании. В большинстве турбин вырабатываемая электроэнергия уже представляет собой переменный ток, который можно пропустить через трансформатор для повышения или понижения напряжения, а затем направить непосредственно в электрическую сеть.
Типы ветряных турбин
Самым распространенным типом ветряных турбин является ветряная турбина с горизонтальной осью, сокращенно HAWT.Конструкция HAWT сегодня производит подавляющее большинство энергии ветра. Это просто самый эффективный и хорошо проработанный дизайн. Лопасти HAWT создают подъемную силу, заставляя турбины вращаться и вырабатывать электричество. В отличие от других конструкций, HAWT должны быть направлены против ветра, чтобы быть эффективными, и оснащены системой рыскания, чтобы обеспечить постоянный угол 180 градусов. Большинство HAWT имеют три лезвия, но также распространены и двухлопастные.
VAWT или ветряные турбины с вертикальным доступом используются реже.Как следует из названия, VAWT имеют вертикально ориентированные турбины, которые вращаются вокруг центрального вала. Основным преимуществом VAWT является то, что их не нужно направлять на ветер, что отлично подходит для районов с переменным направлением ветра. Хотя некоторые VAWT являются крупномасштабными проектами, большинство из них, как правило, используются в небольших масштабах, например, для энергоснабжения отдельного здания или небольшого сооружения.
Ветряные турбины Дарье довольно эффективны, но из-за отсутствия стабильности они используются в меньших масштабах. Эта турбина находится в Квебеке.Источник: Wikimedia / guillom
VAWT Сапониуса и VAWT Дарье — две наиболее распространенные конструкции. VAWT Сапониуса являются одними из самых простых способов генерировать энергию ветра, сделанную с помощью нескольких аэродинамических поверхностей или совков, соединенных в центральный вращающийся вал. Они самозапускаются, но имеют низкую эффективность, поскольку вырабатывают энергию за счет сопротивления, а не за счет подъемной силы. В турбинах Дарье используются два больших изогнутых аэродинамического профиля, прикрепленных к вершине и основанию центрального вала. VAWT Дарье довольно эффективны, поскольку они вырабатывают электроэнергию с помощью лифта, но они страдают от структурных недостатков.Им также нужен вечный источник энергии, чтобы начать работу.
Ветряные электростанции
Группа ветряных турбин, вырабатывающих электроэнергию в одном месте, называется ветровой электростанцией. Ветряная электростанция может быть разной по размеру — от нескольких ветряных турбин до нескольких сотен. Количество ветряных электростанций растет по всему миру, и по мере того, как ветряные турбины становятся все более эффективными, требуется меньше ветряных турбин на единицу мощности. Ветряные электростанции могут быть наземными или оффшорными. Самая крупная береговая ветряная электростанция — ветряная электростанция Ганьсу в Китае.Текущая мощность фермы составляет 8 ГВт, и инженеры планируют расширить ферму до 20 ГВт. Крупнейшая оффшорная ферма — Hornsea 1 в Великобритании мощностью 1,2 ГВт. Когда весь проект Hornsea будет завершен, его общая мощность составит 6 ГВт.
Ветряная электростанция на перевале Сан-Горгонио в Южной Калифорнии расположена на ветреном горном перевале.Источник: Викимедиа / Эрик Уайлд
Сколько электроэнергии может производить ветряная турбина?
Большие ветряные турбины могут обеспечивать мощность от нескольких сотен киловатт до нескольких мегаватт, но, поскольку скорость ветра часто меняется, меняется и выходная мощность ветряной турбины.Если ветряная турбина рассчитана на 1,5 МВт, то на практике ожидается, что она будет вырабатывать значительно меньше энергии. Вообще говоря, морские ветряные турбины больше, чем береговые, и поэтому могут генерировать больше энергии. Самые большие морские ветряные турбины имеют выходную мощность до 8 МВт.
Новые ветряные турбины специально спроектированы так, чтобы не работать на полную мощность. Небольшая часть энергии накапливается либо в генераторе, либо в электрической сети на время необходимости, например, при отказе в электрической системе.Эта дополнительная энергия также используется в периоды низкой скорости ветра для поддержания постоянного электроснабжения.
Где следует размещать ветряные турбины?
Любой регион с сильными ветрами является желательным местом для установки ветряной электростанции. Вообще говоря, самые сильные ветры бывают непосредственно у берегов и в горных перевалах. Горные перевалы, как правило, являются идеальным местом, так как на них дуют сильные, устойчивые ветры с одного направления. Доступ к электрическим системам, географическое положение и местные цены на электроэнергию также играют важную роль.Некоторые из самых ветреных мест в мире находятся недалеко от полюсов, но из-за сильного холода и отсутствия густонаселенных районов нет оснований для строительства ветряной электростанции.
Часто задаваемые вопросы
Как ветряные турбины вырабатывают электроэнергию?Ветровые турбины улавливают энергию ветра. Затем эта энергия усиливается с помощью редуктора, который вращает ротор генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую. Ветряные турбины имеют КПД от 40% до 50%, но их эффективность ограничена пределом Бетца, который гласит, что ветровая турбина не может извлекать больше 59.3% энергии ветра.
Какие бывают типы ветряных турбин?Ветряные турбины с горизонтальным доступом, или HAWT, или наиболее распространенные ветряные турбины. HAWT более эффективны и стабильны. У большинства HAWT есть два или три лезвия, и они используют сопротивление для создания жизни. HAWT должны быть эффективны против ветра. Ветровые турбины с вертикальным доступом или VAWT менее распространены. VAWT обычно используются в меньших масштабах для питания отдельных зданий или небольших построек.
Где находится самая большая ветряная электростанция в мире?Ветряная электростанция Ганьсу в Китае является крупнейшей в мире, ее текущая мощность составляет 8 ГВт, хотя в планах на будущее общая мощность составляет 20 ГВт.Самая большая оффшорная ветряная электростанция в мире находится недалеко от побережья Англии. Мощность Hornsea 1 составляет 1,2 ГВт, но после завершения четырехэтапного проекта мощность проекта Hornsea будет составлять 6 ГВт.
Каковы лучшие ветровые условия для ветряных турбин?Сильный ветер лучше всего подходит для выработки энергии ветра. В идеале ветер должен быть от 8 до 50 миль в час и идти с одного направления. Также должно быть постоянное течение ветра, без турбулентности или резких порывов ветра.
Джордж Дюваль — писатель и эксперт в области устойчивого развития и экологических исследований. После получения степени бакалавра искусств Получив диплом Международного университета Флориды по устойчивому развитию, Джордж начал посвящать свою жизнь исследованию новых способов сделать мир более зеленым. Его опыт варьируется от органического садоводства до возобновляемых источников энергии и растительных диет. В настоящее время он пишет и редактирует ряд публикаций, большинство из которых посвящено окружающей среде.
Последние сообщения Джорджа Дюваля (посмотреть все)Как работает энергия ветра?
В U.8. 8% наших мощностей по выработке энергии приходится на ветряные турбины — это больше, чем у любого другого возобновляемого ресурса, — а энергия ветра выросла более чем в три раза за последнее десятилетие. Более половины этой емкости приходится всего на пять штатов: Техас, Айова, Оклахома, Калифорния и Канзас. По данным Американской ассоциации ветроэнергетики, по всей стране насчитывается более 56 000 ветряных турбин, которые обеспечивают мощность ~ 96 000 мегаватт, что достаточно для питания более 15 миллионов домов. Министерство энергетики прогнозирует, что к 2050 году мощность ветровой энергии увеличится до более чем 400 гигаватт.
Как вы можете участвовать в растущей активности ветроэнергетики? Многие электроэнергетические компании позволяют подключаться к ветровым и другим возобновляемым источникам энергии, если вы заплатите немного больше за «зеленый» вариант. Больше потребителей, подписывающихся на зеленую энергию, означает, что эти коммунальные предприятия будут работать над ее получением. Давайте посмотрим, как работают ветряные турбины, и рассмотрим возможные плюсы и минусы.
Как работают ветряные турбины?
Энергия ветра на самом деле начинается с Солнца. Чтобы подул ветер, Солнце сначала нагревает участок земли вместе с воздухом над ним.Этот горячий воздух поднимается вверх, поскольку данный объем горячего воздуха легче, чем такой же объем холодного воздуха. Затем более холодный воздух врывается, чтобы заполнить пустоту, оставленную этим горячим воздухом, и вуаля: порыв ветра.
Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии описывает ветряную турбину как «противоположность вентилятора». Проще говоря, турбина забирает энергию ветра и преобразует ее в электричество. Так как же это сделать?
Во-первых, ветер оказывает давление на длинные тонкие лопасти, обычно 2 или 3 из них, заставляя их вращаться, подобно тому, как ветер толкает парусную лодку по воде.Затем вращающиеся лопасти заставляют ротор или конический колпачок на турбине, а также внутренний вал вращаться со скоростью около 30-60 оборотов в минуту.
Конечная цель состоит в том, чтобы вращать набор магнитов в генераторе, который будет генерировать напряжение в катушке с проволокой благодаря электромагнитной индукции. Однако генераторы требуют более высоких оборотов, поэтому коробка передач обычно соединяет этот вал с более низкой скоростью с валом с более высокой скоростью, увеличивая скорость вращения примерно до 1000–1800 оборотов в минуту.Эти коробки передач дороги и тяжелы, поэтому инженеры стремятся разработать больше генераторов с «прямым приводом», которые могут работать на более низких скоростях.
»Читать далее« Как работает энергия ветра? » на QuickAndDirtyTips.com
Как ветряные мельницы могут вырабатывать электричество, если они так часто двигаются медленно?
Короткий ответ: если они двигаются медленно, они производят меньше энергии. Но если скорость ветра увеличится вдвое, то при соответствующих условиях ветряная мельница сможет производить в восемь раз больше энергии.
Если ветер слишком слабый, а лопасти движутся слишком медленно, ветряная турбина больше не вырабатывает электричество. Турбина начинает вырабатывать мощность с так называемой скоростью включения. Выходная мощность продолжает расти по мере увеличения скорости ветра, но более медленными темпами, чем сразу после точки включения. Затем турбина достигает максимальной номинальной скорости ветра, выше которой выходная мощность остается стабильной в идеальных условиях, обычно от 22 до 36 миль в час, в зависимости от типа ветряной мельницы.
Конечно, слишком сильный ветер может повредить турбину, поэтому у ветряных мельниц тоже есть отключение скорости. После этого тормоз останавливает вращение мельницы.
Ветряные мельницы обычно рассчитаны на мощность, которую они производят в идеальных условиях. Это означает, что номинальная мощность может отличаться от фактической производимой мощности, поскольку ветровые условия зависят от сезона и времени суток.
Например, проект Cape Wind — 130 турбин, которые планируется разместить у мыса Кейп-Код — рассчитан на выработку до 468 мегаватт энергии ветра.Но средняя мощность составит всего 170 мегаватт, в зависимости от различных условий, таких как скорость ветра и регулярность ветра. Эти оценки основаны на измерениях ветра, сделанных до строительства участка, так что ветряная электростанция может быть спроектирована так, чтобы использовать максимальную доступную мощность.