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

Содержание

Ветряные электростанции ВЭУ

Ветряные электростанции — принцип работы

Ветряные электростанции производят электричество за счет энергии перемещающихся воздушных масс — ветра. Для ветряных электростанций с горизонтальной осью вращения минимальная скорость ветра составляет:

  • 4-5 м/сек — при мощности >= 200 кВт
  • 2-3 м/сек — если мощность <= 100 кВт.

Ветроэлектростанция  —  это  мачта, наверху которой размещается контейнер с генератором и редуктором. К оси редуктора ветряной электростанции прикреплены лопасти. Контейнер электростанции поворачивается в зависимости от направления ветра.

Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения менее популярны. Сам генератор находится под мачтой, и главное, необходимость ориентации на ветер отсутствует. Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения требуют для стабильной работы более высоких скоростей ветра и предварительного запуска от внешнего источника энергии.

Ветряные электростанции — основные проблемы

Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. Невозможно иметь от одной ветроэлектростанции стабильное поступление определенных объемов электроэнергии.

Ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии,  для более равномерной и стабильной работы системы. По этой же причине возникает необходимость объединения ветряных электростанций в энергосистемы и комплексы с иными способами получения электроэнергии. Это, прежде всего газовые генераторы, микротурбины, солнечные электростанции — батареи на фотоэлементах.

Ветряные электростанции — преимущества

  • Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
  • Ветровая энергия, при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками.
  • Источник энергии ветра — природа — неисчерпаема.

Как самому сделать ветрогенератор?

Ветряные электростанции — недостатки

  • Ветер от природы нестабилен, с усилениями и ослаблениями. Это затрудняет использование ветровой энергии. Поиск технических решений, которые позволили бы компенсировать этот недостаток — главная задача при создании ветряных электростанций.
  • Качественные ветрогенераторы очень дороги и практически неокупаемы.
  • Ветряные электростанции создают вредные для человека шумы в различных звуковых спектрах. Обычно ветряные установки строятся на таком расстоянии от жилых зданий, чтобы шум не превышал 35-45 децибел.
  • Ветряные электростанции создают помехи телевидению и различным системам связи. Применение ветряных установок — в Европе их более 26 000, позволяет считать, что это явление не имеет определяющего значения в развитии альтернативной электроэнергетики.
  • Ветряные электростанции причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования.

Ветряные электростанции — производители — мировые лидеры

  • VESTAS
  • NORDEX
  • PANASONIC
  • VERGNET
  • ECOTECNIA
  • SUPERWIND

Ветряные электростанции — география применения

Ветроэлектростанции применяются в странах, имеющих подходящие скорости ветра, невысокий рельеф местности и испытывающих дефицит природных ресурсов. Мировым лидером в использовании ветряных электростанций является Германия, в которой за небольшой промежуток времени построено ~9000 МВт мощности.

Единичная мощность ветроэлектрических станций увеличилась до 3 МВт. В Германии продолжается интенсивное строительство ветряных электростанций. Производство ветряных электростанций стало значительной частью экспорта Дании и Германии.

Производство ветряных электростанций обеспечило работой в Европе 60 000 человек. За рубежом приняты постановления на государственном уровне, содействующие внедрению возобновляемых источников энергии.

Ветряные электростанции в России

В России, за последние десятилетие, построено и пущено в эксплуатацию лишь несколько ветряных электростанций.

В Башкортостане установлены четыре ветряных электростанции мощностью по 550 кВт.

В Калининградской области, смонтировано 19 установок. Мощность парка ветряных электростанций составляет ~5 МВт.

На Командорских островах возведены две ветротурбины по 250 кВт.

В Мурманске вошла в строй ветроустановка мощностью 200 кВт.

Но совокупная мощность ветроэлектростанций России не превысила в 2004 году 12 МВт. 

Российская Федерация — это страна с большой территорией, расположенной в разных климатических зонах, что определяет высокий потенциал использования ветряных электростанций. Технический потенциал составляет более 6200 миллиардов киловатт часов, или в 6 раз превышает всё современное производство электроэнергии в нашей стране.

Как самому сделать ветрогенератор?

Альтернативная энергия — обузданный ветер — Экология и промышленная безопасность

Потенциал ветровой энергии РФ составляет более 50 000 миллиардов кВт*ч/год

Ветряные мельницы до XIX века

Долгие столетия благодаря ветру человек передвигался по морям и океанам, используя для «ловли» воздушных потоков паруса. Примерно II-I веками до н.э. датируются первые известные ветряные мельницы, найденные в Египте возле города Александрия. Это были каменные мельницы барабанного типа. У них колесо с широкими лопастями монтировалось в специальном барабане таким образом, что половина колеса находилась снаружи, и ветер, давя на лопасти, вращал колесо, которое, в свою очередь, приводило в движение жернов.

Более совершенные ветряные мельницы крыльчатой конструкции в VII веке н.э. стали использовать персы, проживавшие на территории современного Ирана. С VIII-IX веков ветряные мельницы распространились по Европе и Руси. Поначалу эти мельницы мололи зерно, но постепенно человек начал применять их также для откачки воды и приведения в действие различных механизмов. В частности, голландцы таким образом осушали польдеры — участки земли, обнесенные дамбами.

Персидская ветряная мельница

До середины XVI столетия в Европе были распространены так называемые мельницы на козлах (иначе — немецкие мельницы). Их недостатками являлись ненадежность (опрокидывались бурей) и ограниченная производительность ввиду того, что козловые мельницы поворачивались вручную в сторону ветра с помощью козел (отсюда и название), а значит — строились не слишком большими.

Но в середине XVI века в Голландии изобрели мельницу, в которой двигалась лишь крыша с крыльями. Усовершенствованные мельницы стали называть шатровыми (или голландскими). Такие мельницы строили очень высокими, что позволяло закреплять на них более длинные крылья, тем самым увеличивая мощность. Сегодня самыми высокими в мире ветряными мельницами считаются голландские ветряки под названием «Север» и «Свобода», чья высота превышает 33 метров.

Мельница в голландском местечке Киндердейк

В свое время Голландия являлась «лидером» по количеству ветряных мельниц, которые использовались не только для помола зерен и откачки воды. Получили распространение красильные, масляные, лесопильные мельницы. Именно для лесопилки была построена в Петербурге ветряная мельница, конструкцию которой Петр I лично изучил у голландских мастеров. Даже бумагу изготавливали с помощью ветряных мельниц, и ныне в голландском местечке Заансе Сханс можно увидеть последнюю мельницу (под названием «Учитель») для производства бумаги. Не случайно очень долгое время бумага из Голландии считалась самой лучшей, и американская «Декларация Независимости» как раз и была напечатана на такой бумаге.

Новая жизнь ветряных мельниц

Появление более совершенных технологий, казалось, отправит ветряные мельницы в область туристических диковинок. Однако достаточно быстро люди разобрались, что таким «дедовским» способом, т.е. с помощью ветряков, можно получать энергию электричества.

В июле 1887 года шотландский академик и профессор Джеймс Блит (James Blyth) предпринял попытку создания ветровой установки для получения электричества. В 1891-м он получил патент на свое изобретение. 10-метровый ветряк с крыльями, обтянутыми тканью, был установлен в шотландском городе Marykirk и производил электроэнергию для освещения. Правда, коммерческого успеха Блит не добился.

Зимой 1887-1888-го, уже в Соединенных Штатах, Чарльз Ф. Браш (Charles F. Brush) создал ветряную турбину, которая питала электроэнергией его дом и лабораторию вплоть до 1900 года.

Ветряная турбина Чарльза Браша.

В 1890 году датский ученый и изобретатель Поль ля Кур (Poul la Cour) сконструировал ветряную электроустановку для производства водорода. Данная установка считается первым электроветряком современного типа. В первой половине прошлого века ветрогенераторы стали устанавливаться в тех местах, куда обычным путем электричество доставить было невозможно. С 20-х годов прошлого века ветрогенераторы начали появляться в США и Австралии.

В России в 1918 году получением электричества с помощью ветра заинтересовался профессор В. Залевский. Он создал теорию ветряной мельницы и сформулировал ряд принципов, которым должен отвечать ветрогнератор. В 1925-м профессор Н. Жуковский организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте.

В 30-х годах ХХ века руководство Советского Союза всерьез озаботилось использованием энергии ветра. Было налажено производство ветроустановок мощностью 3-4 кВт, причем выпускались они сериями. Самую первую ветроэлектрическую станцию в СССР установили в 1930 году в городе Курске. Мощность станции равнялась 8 кВт.

В 1931 году в СССР заработала самая крупная в мире Ялтинская ВЭС мощностью 100 кВт. Строительство и установка ветрогенераторов шло высокими темпами вплоть до начала 60-х. Достаточно сказать, что с 1950 по 1955 годы Союз выпускал до 9 тысяч ветроустановок ежегодно. Когда осваивалась целина в Казахстане, советские люди соорудили первую многоагрегатную ВЭС, работавшую совместно с дизелем; общая мощность данной установки составляла 400 кВт. Эта ВЭС стала примером для современных систем «ветро-дизель».

Однако к концу 60-х ветроэнергетика Советского Союза уступила место крупным ТЭС, ГЭС и АЭС, и серийное производство «ветряков» было свернуто. К ВЭС вернулись в 90-е годы ХХ века, не в пример США и Европе. Начало же современной ветроэнергетики принято отсчитывать от 1979 года.

Современное состояние ветроэнергетики

Любопытно, что примерно до середины 90-х годов прошлого века по суммарной мощности ветроэнергетических установок первенство держали США. Однако в 1996 году в Западной Европе оказалось 55% мировых мощностей ветроэлектростанций.

Изменились и сами электроветряки. До середины 90-х ХХ века в мире больше всего производили ветрогенераторов мощностью от 100 до 500 кВт. Затем наметилась тенденция к выпуску установок мощностью до 2000 кВт. Это поистине исполинские ветряки, высота которых превышает 100 метров.

Несмотря на постоянно увеличивающиеся темпы роста числа ветроэлектростанций, доля электроэнергии, получаемой силой ветра, составляет чуть более 1% от общей величины выработки электроэнергии в мире. Однако в отдельных странах эта доля существенно выше, например, в Дании она составляет более 20%, в Германии — 14,3% (по данным 2007 года), в Индии — около 3% (по данным 2005 года).

Потенциал ветровой энергии Российской Федерации составляет более 50 000 миллиардов кВт·ч/год. В переводе на язык экономики — это приблизительно 260 миллиардов кВт·ч/год, что равняется примерно 30% от электроэнергии, производимой всеми отечественными электростанциями.

На 2006 год установленная мощность ветровых электростанций в России равнялась примерно 15 МВт.

«Куликовская» ВЭС

Одна из самых мощных российских ветроэлектростанций размещается в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Ее мощность — 5,1 МВт (ветропарк состоит из 21 ветроэнергетической установки, занимает примерно 20 гектар и способен обеспечить электричеством 145 квартир), а среднегодовая выработка — около 6 млн кВт·ч/год. Также стоит назвать Анадырскую ВЭС мощностью 2,5 МВт на Чукотке.

В ближайшие годы в самых разных странах мира планируется существенно увеличить количество получаемой электроэнергии от ветряков. Однако распространение ВЭС может быть затруднено по ряду причин, о которых речь пойдет ниже.

Минусы ветроэнергетики

Итак, какие же существуют главные минусы у ветроэнергетики? Во-первых, сила ветра непостоянна. Поэтому существует опасность нарушения работы общей энергосистемы (которая сама по себе «страдает» от пиков и спадов нагрузки) в том случае, если в ней будет присутствовать значительная доля электроэнергии, получаемой от ВЭС (согласно некоторым расчетам — эта доля в 20-25%). Кроме того, «нестабильность» ветра вынуждает человека думать о резервных источниках электроэнергии, которые бы могли в нужный момент компенсировать недостающую часть электроэнергии. В качестве примера такого резерва можно привести газотурбинные электростанции либо аккумуляторы. Все это приводит к повышению стоимости ветровой электроэнергии.

Во-вторых, ветряные энергетические установки издают приличный шум, что вынудило в ряде европейских стран принять закон, ограничивающий уровень шума ветряков до 45 дБ днем и до 35 дБ в ночное время. К шуму добавляется низкочастотная вибрация, передающаяся через почву. Вот почему жилые дома размещаются обычно на расстоянии 300 метров и более от ветряных энергетических установок.

В-третьих, металлические составляющие ветряков производят радиопомехи, из-за чего в некоторых местах приходится даже строить рядом дополнительные ретрансляторы.

Безусловно, нестабильность ВЭС в плане подачи электроэнергии — самая главная их беда, а с остальными недостатками ветряков вполне можно мириться. Тем более, что хоть значительные территории вокруг ветряных установок вынужденно безлюдны, однако они не пустуют, а практически полностью сдаются в аренду фермерским (либо иным) хозяйствам.

Типичный современный ветропарк

В связи с этим, логично выглядит идея перевода ВЭС на выдачу не электрической энергии промышленного качества (~ 220В, 50 Гц), а постоянного или переменного тока, который бы затем преобразовывался с помощью ТЭНов в тепло, например, для получения горячей воды, обогрева и прочих нужд. В этом случае проблема бесперебойности подачи тока уходит на второй план.

Кроме того, в мире функционируют ветродвигатели, с помощью которых не добывают электричество, а подымают воду из колодцев. Подобные установки находятся в Казахстане, Узбекистане и ряде других стран. Как видим, и в современном мире ветряки применяются достаточно широко.

Ветрогенераторы как они есть

Основными узлами ветрогенератора являются: винт, вращаемый силой ветра, корпус, генератор и аккумулятор. Помимо стационарных существуют мобильные ветроэлектростанции, мощности которых хватает на питание электроприборов.

Мощность ветрогенератора напрямую связана с площадью, заметаемой лопастями генератора. Самые большие в мире ветрогенераторы выпускает немецкая компания «Repower»: диаметр ротора у таких турбин составляет 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 метров, а мощность может доходить до 6 МВт.

Самая распространенная конструкция ветрогенератора — с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя можно и сегодня увидеть двухлопастные установки. На текущий момент в мире распространены ветродвигатели двух типов: карусельные и крыльчатые. Встречаются также барабанные и другие конструкции.

У карусельных (роторных) ветрогенераторов на вертикальную ось «насажено» колесо с лопастями. В отличие от крыльчатых, такие ветряки способны функционировать при любом направлении ветра, не меняя своего положения. Это тихоходные установки, не создающие большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах — это допускает применение простых электрических схем без опасности потерпеть аварию при порыве ветра.

Крыльчатые ветряки — это лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения. Крыло-стабилизатор позволяет устанавливать систему в самое выгодное положение относительно потока ветра. Небольшие крыльчатые ВЭС постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую (без мультипликатора), более мощные снабжаются редуктором. На мировом рынке доля крыльчатых ВЭС превышает 90%, чему причина — высокий коэффициент использования энергии ветра.

Среди альтернативных конструкций стоит упомянуть ветряные системы, в которых нет движущихся частей. Проносящийся ветер в них охлаждается и, благодаря термоэлектрическому эффекту Томсона, способствует вырабатыванию электрической энергии.

А есть ли перспективы?

Безусловно, перспективы имеются. Ветряные установки вот уже более ста лет помогают человеку получать электричество буквально из ничего, используя лишь кинетическую энергию воздушных масс атмосферы. Тем самым, экономятся традиционные виды топлива (дрова, уголь, нефть, природный газ), уменьшается загрязнение окружающей среды.

Глобальный экономический кризис, за развитием и, надеемся, благополучным концом которого мы наблюдаем сегодня, дает много пищи для размышлений, и в частности, наводит на мысль о переходе на альтернативные источники энергии. Высокие цены на нефть, перебои с поставками природного газа (в Европу, в частности) дают ветроэнергетике отличный шанс для дальнейшего развития. Не случайно ведь за рубежом альтернативная энергетика начала серьезный рост после нефтяного кризиса середины 70-х годов прошлого века. Поначалу ветроэнергетику дотировало государство, но сегодня данный вид энергетики является прибыльным делом, хотя и регулируется госструктурами. В России, кстати, необходимой законодательной базы для развития ветроэнергетики нет, по этой причине (а также из-за отсутствия серьезных инвестиций; ветропарк Куликовской ВЭС — дар властей Дании!!!) в нашей стране действуют не более четырех десятков скромных ВЭС, дающих суммарно менее 0,1% вырабатываемой в РФ энергии.

Ветроэнергетика наличествует в более чем 50 странах мира. Страны-лидеры по суммарно установленным мощностям: Германия (18428 МВт), Испания (10027 МВт), США (9149 МВт), Индия (4430 МВт), Дания (3122 МВт), Нидерланды (1290 МВт), Китай (1260 МВт) и Португалия (1000 МВт).

Если до недавнего времени ветроэнергетика активно развивалась в странах ЕС и США, то сегодня ВЭС в больших количествах возводят в Канаде, Азии, Южной Америке, Австралии, Африке (на прародине А.С. Пушкина в этом деле преуспевает Египет).

Тенденция такова, что энергией ветра скоро начнут питать не отдельные дома, а целые поселки и города, поначалу, конечно, совсем небольшие. Одной из таких «ласточек» стал в 2008-м городок Rock Port (штат Миссури) — первый город в США, получающий 100% энергии от ветропарка (проект Wind Capital Group). Так называемая «малая ветроэнергетика» тоже может быть причислена к перспективным направлениям энергетики.

Ветроэнергетика сегодня — это стремительно развивающаяся отрасль. Об этом говорят и цифры — в 2008 году общая мощность ветряной энергетики во всем мире составила 120 ГВт. Надеемся, что и Россия не останется в стороне от тенденций развития альтернативной энергетики, использующей для получения электричества или тепла силу ветра (а также приливы-отливы, геотермальные источники и т.д.), благо территории и ветрового потенциала в России предостаточно.

Ветряные электростанции и отключение электричества в Техасе: есть ли связь?

Автор фото, Getty Images

Аномальные холода и метель на юге США оставили миллионы людей без электричества. В Техасе энергосистема не выдержала резкого роста потребления, и в штате начались масштабные отключения электричества.

Перебои в энерго- и газоснабжении сохраняются до сих пор. Власти Техаса говорят о необходимости “сохранения баланса между снабжением и потреблением”, чтобы избежать дальнейших масштабных отключений электроэнергии.

Губернатор Техаса Грег Эбботт запретил экспорт природного газа до 21 февраля и назвал ситуацию с отключениями электроэнергии недопустимой. Он призвал расследовать действия техасской компании, отвечающей за местные энергосети, чтобы выяснить «причины всех ошибок, приведших к такому результату».

Республиканцы и некоторые СМИ связали отключение электричества с ростом доли ветряных электростанций в энергосистеме штата.

“Все работало прекрасно до того момента, пока не наступили холода, — утверждает политический обозреватель и ведущий телеканала Fox News Такер Карлсон. — Ветряные мельницы тут же вышли из строя как никчемные модные игрушки, и люди в Техасе начали умирать [от холода]”.

Что произошло на самом деле?

Сильный холод привел к перебоям в работе энергосистемы Техаса. Действительно, ветряные турбины остановились из-за мороза. Но из-за холодов перестало также работать и оборудование на газовых скважинах и АЭС.

Поскольку газ и другие невозобновляемые источники энергии являются основными для энергосистемы Техаса (в особенности в зимние месяцы), именно перебои в работе газовых станций и АЭС, а не ветряных электростанций, привели к масштабным отключениям электричества.

Автор фото, Getty Images

Поэтому, когда кто-то говорит, что из-за остановки ветряных турбин производство электроэнергии на ветряных электростанциях упало в два раза, то, как правило, забывает о том, что производство электроэнергии также в два раза упало на АЭС, на газовых электростанциях, а также станциях, работающих на угле и других невозобновляемых источниках энергии.

Ветроэнергетика активно развивается в Техасе на протяжении последних 15 лет. На ветряные электростанции приходится до 20% производимой в штате электроэнергии. Еще 10% производят АЭС, а остальные почти 70% приходится на ископаемые виды топлива.

По данным техасского Совета по обеспечению надежности электроснабжения (Ercot), из-за холодов производство электроэнергии на газовых, угольных электростанциях, а также на АЭС упало на 30 гигаватт. Тогда как выход из строя электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, привел к падению производства электроэнергии на 15 гигаватт.

По данным совета, такое сокращение производство энергии привело к тому, что не был удовлетворен пиковый спрос на электроэнергию в 69 гигаватт. Рост потребления электроэнергии в холодные дни оказался выше, чем ожидалось.

Ведомство не рассчитывало на большой вклад ветряных электростанций в условиях экстремально холодной зимы: по данным совета, в морозные дни ветряные электростанции должны были произвести только 7% от необходимой штату электроэнергии.

Также не следует забывать, что холода привели к перебоям с водоснабжением. Из-за недостатка воды пришлось отключить один из реакторов АЭС в Южном Техасе.

“Нельзя винить в создавшейся ситуации какой-то один источник энергии”, — считает эксперт по электроснабжению Университета Техаса в Остине Джошуа Родс.

По его словам, обычно в случае нештатных ситуаций предполагается, что пиковое потребление будет продолжаться в течение нескольких часов. Сейчас же речь идет уже о нескольких днях.

Автор фото, Getty Images

Могут ли другие штаты помочь Техасу?

Техас — единственный штат в США с автономной системой электроснабжения. Обычно система энергоснабжения штата работает без перебоев. Кроме того, штат производит электроэнергии больше, чем необходимо для внутреннего потребления, и может экспортировать ее в другие штаты.

Однако в нештатных ситуациях (как, например, наступившие холода) Техас не может рассчитывать на помощь других штатов из-за автономной работы своей энергосистемы. Поэтому избежать отключения электричества при резком и значительном ухудшении погодных условий довольно сложно.

Введение в заблуждение

На фоне споров по поводу связи использования возобновляемых источников энергии и отключениями электричества в соцсетях появились вводящие в заблуждение публикации.

Например, на одном из фото, которым пользователи активно делятся в «Твиттере» и «Фейсбуке», изображен вертолет, с которого производится противообледенительная обработка ветряной турбины.

В подписи утверждается, что этот снимок сделан в Техасе. Фото в соцсетях сопровождается текстом, в котором экологичность ветряных электростанций ставится под сомнение: ведь для ее обслуживания задействован вертолет, работающий на ископаемом топливе, и он распыляет противообледенительную жидкость, которая производится с использованием ископаемого топлива.

Как выяснила Би-би-си, на самом деле эта фотография сделана в Швеции в 2016 году. Снимок был опубликован несколько лет назад шведской компанией Alpine Helicopter. По данным компании, на фотографии запечатлен вертолет, который очищает турбину от льда с помощью горячей воды.

Источник высокого качества Ветряные Мельницы На Электроэнергию производителя и Ветряные Мельницы На Электроэнергию на Alibaba.com

С наступлением века альтернативные источники энергии стремительно расширяются во всех секторах. ветряные мельницы на электроэнергию производят электроэнергию, не причиняя вредных последствий сжигания ископаемого топлива. Они эффективно преобразуют возобновляемые источники энергии в электрическую. Найдите все типы генераторов альтернативной энергии, такие как ветряные турбины. ветряные мельницы на электроэнергию и т. д. на Alibaba.com. Неважно какой. ветряные мельницы на электроэнергию по вашему выбору, оно будет засчитано в вашу долю вклада в мир без углерода.

ветряные мельницы на электроэнергию помогают в выработке надлежащей электроэнергии без использования каких-либо ископаемых видов топлива. Они экологически чистые. С ростом уровня развития было изобретено несколько генераторов альтернативной энергии. Поговорим о солнечных батареях. ветряные мельницы на электроэнергию или любые другие категории производителей энергии, все одинаково профессиональны. В дальнейшем,. ветряные мельницы на электроэнергию бывают разных типов в зависимости от того, где они будут использоваться или сажаться.

ветряные мельницы на электроэнергию имеют большие мощности. Они снабжены многофункциональными системами управления. Почему бы не уменьшить свой углеродный след с помощью. ветряные мельницы на электроэнергию ни за что? Однако с увеличением потребности в энергии мы не можем долго полагаться на исчерпаемые источники энергии. Итак, переходите на зеленый цвет с. ветряные мельницы на электроэнергию найдено на Alibaba.com.

Чтобы удовлетворить ваши требования к электричеству, перейдите на Alibaba.com. Он предлагает уникальные. ветряные мельницы на электроэнергию варианты для всех розничных и оптовых продавцов. В ближайшие дни улучшение альтернативных источников энергии будет одним из основных направлений предотвращения дальнейших резких изменений климата на нашей материнской планете. Сделайте шаг в сторону сохранения окружающей среды прямо сейчас!

Прибрежная (оффшорная) ветряная энергетика | Возобновляемая энергия и ресурсы

Во многих точках нашей планеты в прибрежной зоне континентов и островов дуют постоянные сильные ветра, чья энергия может быть использована человечеством для производства высокорентабельного, экологически чистого электричества. Ветряные электростанции, построенные в неглубокой зоне морей называют оффшорными (от английского «offshore» — «на некотором расстоянии от берега»), а также прибрежными, морскими, шельфовыми или водными (надводными). Это одна из наиболее перспективных областей возобновляемой энергетики, в частности ветряной энергетики, в которую уже осуществляются миллиардные вложения.

Плавающая прибрежная ветряная генерация

На данный момент наиболее распространены морские ветряные турбины, чье основание жестко крепится к морскому дну на небольшой глубине шельфовых зон морей, однако параллельно ведутся разработки в области строительство ветряных турбин на плавающем основании.

Мировой рынок прибрежной ветряной энергетики

Производство энергии из источников прибрежной ветряной генерации увеличилось в пять раз в 2010-2015 гг. Этот сегмент особенно интенсивно развивается в Европе, в странах с обширным выходом к морю таких как Великобритания (где, по оценкам, сосредоточено до 30% всех ветряных ресурсов ЕС), Дания, Бельгия, Германия. Наиболее плотно здесь конкурируют производители ветрооборудования Siemens Gamesa и MHI Vestas.

В 2018 году количество введенных новых мощностей прибрежной ветряной энергетики в мире составило 4,3 ГВт.

Большая часть инвестиций в возобновляемую энергетику — 25,7 млрд долл — пришлась в 2018 году на прибрежную ветряную генерацию, 14% рост по сравнению с предыдущим годом. Часть проектов располагается в Европе, в том числе Moray Firth East мощностью 950 МВт стоимостью 3,3 млрд долл, а также 13 оффшорных ветряных проекта в Китае совокупной мощностью 1,7 ГВт и стоимостью 11,4 млрд долл.

По данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017, в 2016 году в области прибрежной ветряной энергетики рекордно низкие цены были достигнуты в Нидерландах (55-73 долл США за МВт/ч) и Дании (65 долл США за МВт/ч).

Перспективы прибрежной ветряной электроэнергетики в мире

По состоянию на конец 2010-х годов установленная мощность прибрежных ветряных электростанций в Европе находится на уровне около 15 ГВт, а глобальный потенциал составляет более 100 ГВт к 2030 году. Из этого числа плавающие морские ветроэлектростанции составят 10% рынка.

Затраты на производство энергии оффшорными ветряными электростанциями снизятся на 77% к 2040 году.

История прибрежной ветряной энергетики

Первая ветряная электростанция водного типа Vindeby была построена в 1991 году неподалеку от побережья Дании совместными усилиями датской компании DONG (нынешнее название — Ørsted) и немецкой Siemens.

Строительство надводной ветряной электростанции с фиксированным основанием

Установка монофундаментных столбов для ветряной турбины

Для установки ветряной турбины необходим прочно вкопанный в морское дно фундамент. Чаще всего для этого используются заранее произведенные полые монофундаментные столбы. Эти трубы диаметром около 5 метров, длиной до 72 метров и весом от 300 до 550 тонн настолько огромны, что доставить их на корабле — очень сложная задача, поэтому чаще всего их просто сплавляют до места установки, предварительно герметично закрыв оба отверстия. На строительной площадке каждая из труб-фундаментов врывается специальным плавающим краном в морское дно на глубину 35 метров, что занимает приблизительно три часа. Перед тем как вбивать монофундаментные столбы специальным звуком распугивают морских животных вокруг места строительства. После окончания установки конец трубы остается торчать из воды.

Установка базы для турбинной вышки

В верхней части каждого однофундаментного столба устанавливается переходной сегмент, который оснащен механизмом якорного крепления, 25-метровой лестницей, платформой, входной дверью и трубами для защиты силовых кабелей от воды. Переходные сегменты доставляются с берега и устанавливаются специальной подъемной платформой, которая затем корректирует точность их вертикальной установки с максимальной погрешностью 0,3 градуса.

Сборка и установка вышки и ротора ветряной турбины

Каждая из ветряных турбин вначале собираются на земле, поскольку осуществлять подобные работы в воде крайне затруднительно. Две части башни турбинного генератора, гондола (обтекатель) и головка винта скрепляются, после чего на суше же происходит энергетический тест установки. Затем собранная ветряная турбина транспортируется на платформе к месту строительства вместе с лопастями винта, башня устанавливается в гнездо переходного сегмента фундамента, затем к ней крепятся лопасти ротора. В благоприятных погодных условиях сбор одного ветряного турбинного генератора может занять около шести часов.

Соединение турбин между собой, надводная и наземная станции высокого напряжения

Между собой турбины соединяются в единую электросеть высоковольтными кабелями, которые затем надежно закапываются в морское дно. Эта сеть подсоединяется в надводной станции высокого напряжения, которая трансформирует напряжение в 150 кВт для избежания потерь при передаче на дальние расстояния. Станция высокого напряжения располагается примерно в середине ветряной электростанции, от нее до берега тянется многокилометровый кабель толщиной в несколько десятков сантиметров, по которому полученное электричество доставляется до наземной станции высокого напряжения, которая передает его в общую сеть.

Последние новости области прибрежной ветряной генерации

Организации, работающие в сфере надводной ветряной энергетики

Компании, работающие в сфере оффшорной ветряной энергетики

Проекты прибрежной ветряной энергетики по всему миру

  • Ajos (Айос) — наземно-прибрежная ветряная электростанция — 42,4 МВт, Финляндия, 2017
  • Anholt (Анхольт) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Дания, 2013
  • Arkona (Аркона) — прибрежная ветряная электростанция — 385 МВт, Германия, 2019
  • Barrow (Бэрроу) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2006
  • Belwind (Белвинд) — прибрежная ветряная электростанция — 165 МВт, Бельгия, 2010
  • Block Island (Блок Айленд) — прибрежная ветряная электростанция — 30 МВт, США, 2016
  • Borkum Riffgrund 1 (Боркум Риффгрунд 1) — прибрежная ветряная электростанция — 312 МВт, Германия, 2015
  • Borkum Riffgrund 2 (Боркум Риффгрунд 2) — прибрежная ветряная электростанция — 450 МВт, Германия, 2019
  • Borssele 1 и 2 (Борселе 1 и 2) — наземные ветряные электростанции — 752 МВт, Нидерланды, 2020
  • Burbo Bank (Бурбо Бэнк) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2007
  • Burbo Bank Extension (Бурбо Бэнк Экстеншен) — прибрежная ветряная электростанция — 258 МВт, Великобритания, 2017
  • Choshi (Тоси) — прибрежная ветряная электростанция — Япония
  • Coastal Virginia (Коустал Вирджиния) — прибрежная ветряная электростанция — 12 МВт, США, 2020
  • DanTysk (ДанТыск) — прибрежная ветряная электростанция — 288 МВт, Германия, 2015
  • Dogger Bank (Доггер-Бaнк) — прибрежные ветряные электростанции — 3.6 ГВт, Великобритания, 2023
  • Dudgeon (Даджен) — прибрежная ветряная электростанция — 402 МВт, Великобритания, 2017
  • Empire Wind (Эмпайр Винд) — прибрежная ветряная электростанция — 816 МВт, США, 2024
  • Global Tech 1 (Глобал Тех 1) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Германия, 2015
  • Gode Wind 1, 2 (Годе Винд 1 и 2) — прибрежные ветряные электростанции — 582 МВт, Германия, 2016
  • Greater Changhua (Большой Чжанхуа) — прибрежные ветряные электростанции — 900 МВт, Тайвань
  • Gunfleet Sands 1 и 2 (Ганфлит Сэндс 1-2) — прибрежные ветряные электростанции — 173 МВт, Великобритания, 2010
  • Horns Rev 2 (Хорнс Рев 2) — прибрежная ветряная электростанция — 209 МВт, Дания, 2009
  • Hornsea (Хорнси) — прибрежные ветряные электростанции — 5 ГВт, Великобритания, 2020
  • Lincs (Линкс) — прибрежная ветряная электростанция — 270 МВт, Великобритания, 2013
  • London Array (Лондон Эррей) — прибрежная ветряная электростанция — 630 МВт, Великобритания, 2013

В США остановлены крупные заводы Samsung: В стране сломалось электричество

Бизнес Техника

, Текст: Эльяс Касми

Энергетическая компания Austin Energy отключила электричество у полупроводниковых фабрик Samsung и ряда других компаний в Остине (Техас), чтобы перераспределить его на жилые дома. В штате возникла нехватка энергии из-за низких температур, которые вывели из строя ветряные электростанции. Остановка заводов Samsung может привести к сбою глобальных поставок микросхем и миллионам долларов убытков.

Забрать у Samsung и раздать американцам

Компанию Samsung заставили полностью остановить работу сразу двух заводов в Остине (Техас, США). По информации издания Austin-American Statesman, из-за аномальных для американцев холодов в штате возникла нехватка электроэнергии, и, как решило руководство энергокомпании Austin Energy, обе фабрики Samsung, могут какое-то время обойтись без нее.

Портал Tom’s Hardware назвал требование Austin Energy об отключении энергии на заводах Samsung беспрецедентным. Но нехватку электричества в штате остановкой всего лишь двух фабрик у Austin Energy восполнить не получилось, и потому по той же причине свое производство были вынуждены временно прекратить и другие полупроводниковые компании, включая NXP Semiconductors, Infineon Semiconductors и др.

Что случилось в США

Причина, по которой Samsung пришлось обесточить свои заводы, кроется в резком понижении температуры в Орегоне, Вирджинии и Техасе, притом до отметок, нехарактерных для этих мест. В сочетании с повышенной влажностью и уже привычным для жителей многих российских городов ледяным дождем оно привело к обледенению лопастей ветряных электростанций и временному выходу их из строя. Суммарная мощность ветряков в Остине при нормальных условиях достигает 25,1 тыс. МВт, но сейчас мощность уменьшилась почти вдвое, поскольку коркой льда покрылись станции мощность около 12 тыс. МВт.

Ветряки в США не пережили ледяной дождь и холода

Ситуацию усугубило и то, что Техас в последние годы делает ставку именно на ветряные электростанции – в 2020 г. на них пришлось около 23% всей выработанной энергии, что больше в сравнении с угольными электростанциями, тогда как пять лет назад этот показатель не превышал и 11%. В итоге в одном только Техасе без электричества на момент публикации материала оставалось около 1,8 млн человек.

Рекордно низкие для Техаса и ряда других штатов температуры привели еще и к повышенному потреблению электроэнергии. Вместе с остановкой части ветряков это и вынудило Austin Energy «отобрать» электричество у крупных компаний в пользу жителей.

Далеко идущие последствия

Решение, принятое Austin Energy, может повлечь за собой далеко не самые приятные последствия, притом для всего мира. В качестве примера портал Tom’s Hardware привел аналогичный случай, когда в 2018 г. один из заводов Samsung в городе Пхентхэк в Южной Корее оказался отключенным от электросети, хотя и всего на 30 минут. Но даже этого получаса хватило, чтобы глобальные поставки флеш-памяти NAND по итогам всего 2018 г. снизились на 3%.

Один из заводов Samsung в Остине

Впрочем, Samsung наверняка уже успела привыкнуть к подобным происшествиям. Всего месяц назад, в январе 2021 г., ее завод в Хвасоне (Южная Корея) тоже остался без электричества. Однако если Пхентхэке ситуация решилась за полчаса, то в Хвасоне на восстановление подачи энергии потребовалось несколько дней.

Что нового предлагает VMware для управления большим парком разных виртуальных машин?

Инфраструктура

Для самой Samsung последствия тоже могут быть не самыми радужными. Austin-American Statesman пишет, что в результате отключения часть продукции обоих заводов компании в Остине, которые Samsung возвела в 1996 г. и 2007 г., могла быть испорчена, что и в итоге компания может недосчитаться миллионов долларов выручки. Связано это с тем, что некоторым типам микросхем может требоваться месяц или даже больше для прохождения всех этапов производства. На данный момент неизвестно, была ли компания Samsung уведомлена перед отключением электроэнергии, чтобы она могла максимально для себя безболезненно вывести фабрики в Остине из рабочего цикла. Это минимизировало бы последствия с точки зрения испорченной продукции и ускорило возобновление нормальной работы заводов после восстановления питания.

По данным Austin-American Statesman, произошедшее в Остине остановит поток микросхем, поступающих от двух фабрик Samsung в этом городе. Даже относительно короткие перебои в производственной деятельности в прошлом приводили к долгосрочному дефициту и скачкам цен, что, безусловно, не является хорошей новостью в условиях продолжающейся глобальной нехватки микросхем. На заводах по производству чипов, конечно, всегда есть резервные генераторы энергии для компенсации воздействия незапланированных отключений, но эти системы обычно рассчитаны на короткие периоды времени, чтобы обеспечить плавное отключение оборудования, поэтому они не подходят для длительного отсутствия питания.

Все могло быть иначе

В нехватке электроэнергии в ряде штатов США из-за обледенения ветряных электростанций могут быть виноваты вовсе не погодные условия. Так, по версии профильного портала Clean Technica, вина может лежать на властях и экономике страны, поскольку в соседнем, еще более холодном государстве, тоже используются ветряки, не ломающиеся от минусовых температур.

Существуют различные методы борьбы с обледенением лопастей ветряков

Речь про Канаду, ветряки в которой поставляются сразу с так называемым «зимним пакетом», в который входят система подогрева лопастей и других механизмов, а также спецпокрытие, препятствующее образованию ледяной корки. Эта подготовка позволяет ветрякам работать на полную мощность даже в 30-градусный мороз.

В Техасе, пишет Clean Technica, о «зимнем пакете» для ветряков не задумывались, поскольку природные катаклизмы, подобные нынешним, в этом штате бывают раз в 50, а то и в 100 лет. Да и такая доработка ветряных станций привела бы к удорожанию электроэнергии для потребителей, а те, с учетом нечастых сильных морозов, не были бы готовы переплачивать за «ненужные» опции для электростанций.



Как ветер и солнце меняют мировую энергетику

По мере перехода экологически чистой энергетики к более зрелой фазе развития рынок избавляется от характерных ранее высоких темпов роста, волатильности, а также регулярных отклонений от тренда из-за мер государственной политики. Будущее сектора будет, скорее всего, характеризоваться более спокойным развитием, устоявшимися бизнес-моделями, более медленным и устойчивым ростом.

Соединенные Штаты: на гребне транзита

Рынок США находится в авангарде энергетического транзита. Темпы ввода экологически чистых генерирующих мощностей высоки, а издержки конкурентоспособны в большей части страны. Это связано с сочетанием привлекательных ветровых и солнечных характеристик, обилием территории, выбранными политическими механизмами, такими как квоты на экологически чистую электроэнергию, федеральными субсидиями и либерализованными рынками, создающими условия для инноваций. Сегодня в США наблюдается одновременный подъем ветряной и солнечной генерации, а также газовых электростанций, которые стали очень конкурентоспособны на фоне сланцевого бума.

Инвестиционный бум создает избыточные мощности и вытесняет с рынка многие угольные и атомные электростанции, которым становится сложно конкурировать с дешевыми возобновляемыми источниками энергии и природным газом. По прогнозам Julius Baer, ежегодный ввод новых мощностей солнечных электростанций будет составлять около 15 ГВт, ветряных – около 7,5 ГВт, газовых – около 10 ГВт. Эти приведет к дальнейшему закрытию угольных электростанций, будет сдерживать тарифы на электроэнергию и снизит выбросы углекислого газа, что в целом будет характерно и для Старого Света.

Европа: в погоне за лидером

Европа следует за Соединенными Штатами. Оба рынка имеют примерно по 1000 ГВт действующих мощностей, отличаются стагнацией потребления электроэнергии, характеризуются значительной либерализацией и высокой конкуренцией. В ЕС ветряные и солнечные электростанции доминируют в создании новых мощностей благодаря государственным аукционам и все еще действующим субсидиям, что фактически позволило достичь сетевого паритета – равенства цены электроэнергии, полученной из возобновляемых и традиционных источников.

В начале 2020 г. драйвером сектора ветряной электроэнергетики в Европе будут морские установки. Их коэффициент использования установленной мощности составляет почти 40% по сравнению с примерно 25% у наземных, а заключительная стадия разработки более крупных турбин и эффект масштаба позволяют им конкурировать с тепловыми электростанциями. Особенно сильный рост этого сегмента следует ожидать в странах Северной Европы. Тем не менее прирост генерации солнечной и ветряной электроэнергии вряд ли намного превысит 30 ГВт, так как это создаст проблемы операторам тепловых электростанций, имеющим тесные связи с правительствами.

По нашим прогнозам, к 2025 г. ежегодный прирост генерации солнечной и ветряной электроэнергии составит примерно по 15 ГВт для каждого направления. Достижение возобновляемой энергетикой доли рынка в 75%, скорее всего, произойдет только после 2035 г. В ближайшее десятилетие проблемы Dunkelflaute («темный штиль», период полного отсутствия солнца и ветра) и стабильности энергосистем будут во многом решены благодаря отдельным сетевым технологиям, углублению рыночной интеграции, а также внедрению интеллектуальных счетчиков и аккумуляторов.

Китай: подготовка к переходу

Вместе со стремительным развитием экономики китайский рынок электроэнергии быстро стал крупнейшим в мире. Рост доли солнечных и ветряных установок начался в 2010 г. при различных мерах государственной поддержки бизнеса, включая зеленый тариф. Местный рынок электроэнергии очень зарегулирован, но 2018 и 2019 гг. стали поворотными. Для сокращения субсидий правительство сначала ввело аукционы, а затем и другие элементы конкурентного рынка, включая соглашения о поставке электроэнергии с корпоративными потребителями, «зеленые» кредиты в качестве дополнительного источника дохода и приоритетный доступ к сетям.

В целом в ближайшие два года активность в секторе может возрасти, а к 2025 г. рынок стабилизируется, в первую очередь из-за замедления роста спроса на электроэнергию. Кроме того, развитие сетей должно улучшить ситуацию с доставкой электричества, в то время как инвестиционный бум прошлого года привел к сокращению загрузки некоторых тепловых электростанций. Власти будут защищать государственных операторов угольных станций от финансовых проблем, а стратегическое развитие ядерной энергетики должно сократить свободную долю рынка для возобновляемой. В результате мы ожидаем, что ежегодный ввод новых солнечных и ветряных мощностей составит около 45 ГВт и 20 ГВт соответственно, тогда как на конец 2018 г. они составили 179,9 ГВт и 201,8 ГВт соответственно.

Тренды ближайшего будущего

Экологически чистая электроэнергетика становится конкурентоспособной без госсубсидий. Это переломный момент для всего рынка, который особенно ярко проявляется в доминировании солнечных и ветряных электростанций среди новых генерирующих мощностей по всему миру. По статистике Международного агентства по возобновляемой энергии (IRENA), в 2018 г. был введен 171 ГВт новых мощностей по производству электроэнергии из возобновляемых и около 98 ГВт – из других источников.

Связанные с ископаемым топливом компании выходят на рынок производства и торговли электроэнергией, включая зеленую, создавая жесткую конкуренцию производителям экологически чистой энергии. При этом скорость перехода будет определяться государственной политикой через поддержку (или ее отсутствие) традиционных электростанций, теряющих потребителей в конкуренции с солнечной и ветряной генерацией. При замедлении роста спроса на электроэнергию на ключевых рынках ежегодное увеличение генерирующих мощностей упирается в структурный потолок. С учетом того, что темпы ввода новых экологически чистых генерирующих мощностей стабилизируются, рост сектора в первую очередь будет связан с компаниями, производящими электроэнергию, а не оборудование для солнечной или ветряной генерации.

Мнения экспертов банков, финансовых и инвестиционных компаний, представленные в этой рубрике, могут не совпадать с мнением редакции и не являются офертой или рекомендацией к покупке или продаже каких-либо активов.

Снижение потребления электроэнергии и затрат

Вы здесь

Снижение энергопотребления в вашем доме экономит ваши деньги, повышает нашу энергетическую безопасность и снижает загрязнение, выбрасываемое из невозобновляемых источников энергии.Если вы планируете установить небольшую систему возобновляемых источников энергии для производства собственного электричества, такую ​​как солнечная электрическая система или небольшая ветряная турбина, снижение нагрузки на электроэнергию является первым шагом, позволяющим сэкономить ваши деньги за счет покупки системы меньшего размера.

Есть много способов снизить потребление электроэнергии в вашем доме:

Чтобы повысить общую энергоэффективность вашего дома, просмотрите домашние энергетические аудиты.

Тарифы на электроэнергию, зависящие от времени

Чтобы снизить пиковые потребности в электроэнергии и сэкономить деньги, многие коммунальные предприятия внедряют программы, побуждающие своих клиентов использовать электроэнергию в непиковые часы.Программы передают экономию вам, клиенту, за счет скидок или сниженных тарифов на электроэнергию.

Интеллектуальные счетчики и домашние системы управления энергопотреблением позволяют клиентам программировать, как и когда их дом использует энергию. Такие программы могут взимать с вас фактическую стоимость электроэнергии в любой момент времени, от высоких цен в периоды пикового спроса до низких цен в непиковые часы. Если у вас есть возможность переключить энергопотребление на непиковое время — например, включить посудомоечную машину поздно вечером — эти программы могут сэкономить ваши деньги, одновременно помогая вашему коммунальному предприятию.

Повременные тарифы очень привлекательны для владельцев гибридов и электромобилей, так как обычно эти автомобили заряжаются ночью. См. Дополнительную информацию в разделе покупка и вождение экономичных автомобилей и автомобилей, работающих на альтернативном топливе.

Подписаться на обновления Energy Saver

Подпишитесь, чтобы получать обновления от Energy Saver, включая новые блоги, обновленный контент и сезонные советы по экономии энергии для потребителей и домовладельцев.

Типы ветра — Управление энергетической информации США (EIA)

  • Горизонтально-осевые турбины
  • Вертикально-осевые турбины

Размеры ветряных турбин сильно различаются. Длина лопастей — самый важный фактор в определении количества электроэнергии, которую может генерировать ветряная турбина.Небольшие ветряные турбины, которые могут привести в действие один дом, могут иметь электрическую мощность 10 киловатт (кВт). Самые большие действующие ветряные турбины имеют электрическую мощность до киловатт (10 мегаватт), а турбины большего размера находятся в стадии разработки. Большие турбины часто группируются вместе для создания ветряных электростанций или ветряных электростанций , которые обеспечивают энергией электрические сети.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Вертикально-осевой ветряк Дарье в Мартиньи, Швейцария

Источник: Лисипп, автор Wikimedia Commons (лицензия свободной документации GNU) (общественное достояние)

Горизонтально-осевые турбины аналогичны винтовым двигателям самолетов

Горизонтально-осевые турбины имеют лопасти, как у воздушных винтов, и обычно имеют три лопасти.Самые большие турбины с горизонтальной осью имеют высоту 20-этажного здания и имеют лопасти длиной более 100 футов. Более высокие турбины с более длинными лопастями производят больше электроэнергии. Почти все используемые в настоящее время ветряные турбины являются турбинами с горизонтальной осью.

Вертикальные турбины похожи на взбиватели яиц

Турбины с вертикальной осью имеют лопасти, которые прикреплены к верхней и нижней части вертикального ротора. Самый распространенный тип турбины с вертикальной осью — ветряк Дарье, названный в честь французского инженера Жоржа Дарье, запатентовавшего эту конструкцию в 1931 году, — выглядит как гигантский двухлопастный взбиватель для яиц.Некоторые версии турбины с вертикальной осью имеют высоту 100 футов и ширину 50 футов. Сегодня используется очень мало ветряных турбин с вертикальной осью, потому что они не работают так же хорошо, как турбины с горизонтальной осью.

Ветряные электростанции или ветряные электростанции производят электроэнергию

Ветряные электростанции — это группы ветряных турбин, которые производят большое количество электроэнергии. Ветряная электростанция обычно имеет много турбин, разбросанных по большой площади. Одна из крупнейших ветряных электростанций США — Центр ветроэнергетики Хорс-Холлоу в Техасе, в котором по состоянию на конец 2019 года было 422 ветряных турбины, расположенных на площади около 47000 акров.Общая электрическая мощность проекта составляет около 735 мегаватт (или 735 000 киловатт).

Горизонтально-осевые ветряки на ветроэлектростанции

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Последнее обновление: 4 декабря 2020 г.

История ветроэнергетики — Управление энергетической информации США (EIA)

Люди использовали энергию ветра тысячи лет

Люди использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил еще в 5000 году до нашей эры.К 200 г. до н.э. в Китае использовались простые ветряные водяные насосы, а в Персии и на Ближнем Востоке ветряные мельницы с лопастями из плетеного тростника перемалывали зерно.

Новые способы использования энергии ветра со временем распространились по всему миру. К 11 веку люди на Ближнем Востоке широко использовали ветряные насосы и ветряные мельницы для производства продуктов питания. Купцы и крестоносцы принесли в Европу ветровую технику. Голландцы разработали большие ветряные насосы для осушения озер и болот в дельте реки Рейн.В конечном итоге иммигранты из Европы перенесли ветроэнергетику в Западное полушарие.

Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и пиления древесины на лесопилках. Поселенцы и владельцы ранчо установили тысячи ветряных насосов, когда они заселили запад Соединенных Штатов. В конце 1800-х — начале 1900-х годов также широко использовались небольшие ветроэлектрические генераторы (ветряные турбины).

Количество ветряных насосов и ветряных турбин уменьшилось, поскольку в рамках программ электрификации сельских районов в 1930-х годах линии электропередач были продлены до большинства ферм и ранчо по всей стране.Однако на некоторых ранчо до сих пор используются ветряные насосы для подачи воды для скота. Небольшие ветряные турбины снова становятся все более распространенными, в основном для электроснабжения отдаленных и сельских районов.

Традиционная голландская ветряная мельница

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Современные ветряки

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Использование энергии ветра расширилось из-за нехватки нефти и экологических проблем

Дефицит нефти 1970-х изменил энергетическую среду США и всего мира.Дефицит нефти вызвал интерес к разработке способов использования альтернативных источников энергии, таких как энергия ветра, для выработки электроэнергии. Федеральное правительство США поддерживало исследования и разработки больших ветряных турбин. В начале 1980-х годов в Калифорнии были установлены тысячи ветряных турбин, в основном из-за политики государства и штата, поощрявшей использование возобновляемых источников энергии.

В 1990-х и 2000-х годах федеральное правительство США создало стимулы для использования возобновляемых источников энергии в ответ на новую заботу об окружающей среде.Федеральное правительство также предоставило финансирование исследований и разработок, чтобы помочь снизить стоимость ветряных турбин, и предложило налоговые и инвестиционные льготы для проектов ветроэнергетики. Кроме того, правительства штатов приняли новые требования к производству электроэнергии из возобновляемых источников, а продавцы электроэнергии и коммунальные предприятия начали предлагать своим клиентам электроэнергию, произведенную с помощью ветра и других возобновляемых источников энергии (иногда называемых зеленой энергией ). Эти политика и программы привели к увеличению количества ветряных турбин и количества электроэнергии, вырабатываемой за счет энергии ветра.

Доля ветроэнергетики в США выросла с менее чем 1% в 1990 году до примерно 7,3% в 2019 году. Стимулы в Европе привели к значительному расширению использования энергии ветра там. Китай вложил значительные средства в ветроэнергетику и в настоящее время является крупнейшим в мире производителем ветровой электроэнергии. В 1990 году в 16 странах было выработано в общей сложности около 3,6 млрд кВтч ветровой электроэнергии. В 2017 году 129 стран произвели в общей сложности около 1,13 трлн кВтч ветровой электроэнергии.

Последнее обновление: 24 марта 2020 г.

Основы ветроэнергетики | NREL

Ветер возникает, когда поверхность земли неравномерно нагревается солнцем.Ветряная энергия можно использовать для выработки электроэнергии.

Ветряные турбины

Ветряные турбины, как и ветряные мельницы, устанавливаются на башне, чтобы улавливать как можно больше энергии. На высоте 100 футов (30 метров) и более они могут воспользоваться более быстрым и менее бурный ветер. Турбины улавливают энергию ветра своим пропеллером. лезвия.Обычно на валу устанавливаются две или три лопасти, образующие ротор .

Лезвие действует как крыло самолета. Когда дует ветер, карман низкого давления воздух образуется на подветренной стороне лопасти. Затем воздушный карман низкого давления вытягивает лезвие к нему, заставляя ротор вращаться. Это называется лифт . Сила подъема на самом деле намного сильнее, чем сила ветра, направленная против ветра. передняя сторона клинка, которая называется drag .Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер, и вращающийся вал вращает генератор, чтобы вырабатывать электричество.

Исследования ветроэнергетики

NREL в основном проводятся в кампусе Флэтайронс, отдельном месте недалеко от Боулдера, Колорадо.

Ветряные турбины коммунального назначения на ветряной электростанции Сидар-Крик в Гровере, штат Колорадо. Фото Денниса Шредера / NREL

VolturnUS Плавающая оффшорная ветряная турбина с полупогружной плавучей ветроэнергетической системой Платформа, Университет штата Мэн, часть консорциума DeepCWind. Фотография из Университета штата Мэн

Наземная ветроэнергетика

Ветровые турбины могут использоваться как автономные приложения или их можно подключать к электросети или даже в сочетании с фотоэлектрической системой (солнечными элементами). За коммунальные (мегаваттные) источники энергии ветра, большое количество ветряных турбин обычно строятся близко друг к другу, чтобы сформировать ветряную электростанцию ​​ , также называемую ветровой электростанцией .Некоторые поставщики электроэнергии сегодня используют ветряные электростанции для снабжения электроэнергией своих потребителей.

Автономные ветряные турбины обычно используются для перекачки воды или связи. Однако домовладельцы, фермеры и владельцы ранчо в ветреных районах также могут использовать ветряные турбины. как способ сократить свои счета за электричество.

Распределенная энергия ветра

Малые ветровые системы также обладают потенциалом в качестве распределенных энергоресурсов.Распространено энергоресурсы относятся к множеству небольших модульных технологий производства энергии. которые могут быть объединены для улучшения работы системы подачи электроэнергии. Для получения дополнительной информации о распределенном ветре посетите Управление ветроэнергетических технологий Министерства энергетики США.

Морская ветроэнергетика

Оффшорная ветроэнергетика — относительно новая отрасль в США.Америки первая оффшорная ветряная электростанция, расположенная в Род-Айленде, у побережья острова Блок, был включен в декабре 2016 года. В отчете Wind Vision Министерства энергетики показано, что к 2050 году морской ветер будет доступен во всех прибрежных регионах по всей стране.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о ветровой энергии посетите следующие ресурсы:

Основы ветроэнергетики
U.S. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Карты и данные по ветроэнергетике
WINDExchange DOE

Как работают ветряные турбины
Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.

Малые ветроэнергетические системы
Программа энергосбережения Министерства энергетики США

Американская ассоциация ветроэнергетики

Energy Kids Wind Basics
U.S. Управление энергетической информации Energy Kids

Alliant Kids — Энергия ветра

Энергия ветра существует уже давно. Вы, наверное, видели ветряные мельницы на фермах. Когда ветер вращает лопасти ветряной мельницы, он вращает турбину внутри небольшого генератора для производства электроэнергии, как угольная электростанция.

Ветряная мельница на ферме может производить лишь небольшое количество электроэнергии, достаточное для питания нескольких сельскохозяйственных машин. Чтобы производить электричество, достаточное для обслуживания большого количества людей, коммунальные предприятия строят ветряные электростанции с большим количеством ветряных турбин.

Ветряные электростанции строятся на плоских открытых площадках, где ветер дует не менее 14 миль в час.

Они точно большие!

Ветровые турбины, используемые для крупных ветряных электростанций, бывают разных размеров, но обычно имеют ширину около 13 футов в основании и от 230 до 265 футов в высоту в центре. С одной из лопастей в вертикальном положении общая высота составляет примерно 406 футов, как на изображении, изображенном здесь, на ветряной электростанции Cedar Ridge в округе Фон-дю-Лак, штат Висконсин.

Сколько ветряных турбин нужно для ветряной электростанции?

Ветряные электростанции могут иметь от пяти до 150 ветряных турбин.Одна из крупнейших ветряных электростанций в США находится в Альтамонт-Пасс, Калифорния. В нем установлено более 4800 ветряных турбин.

Alliant Energy владеет и управляет тремя ветряными электростанциями в Айове, Миннесоте и Висконсине. В дополнение к ветряным электростанциям, принадлежащим Alliant Energy, мы также закупаем более 600 мегаватт энергии у других ветряных электростанций на территории нашей зоны обслуживания.

Как работает ветряная турбина

Ветряная турбина работает противоположно вентилятору. Вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, турбина использует ветер для производства электроэнергии.

Ветер вращает лопасти, которые вращают вал, который соединяется с генератором и производит электричество. Электроэнергия направляется по линиям передачи и распределения на подстанцию, затем в дома, предприятия и школы.

Сделайте свои собственные ветряные гаджеты!

Теперь, когда вы прочитали о ветроэнергетике, вы можете сделать свои собственные ветряные устройства дома.

Деятельность в области возобновляемых источников энергии

360-градусное видео: ветряная турбина внутри и снаружи

МОЩНОСТЬ ВЕТРА


Энергия ветра


Ветровая электростанция
Типы ветряных мельниц

Ветряные мельницы с аэрацией
Ветряные мельницы с аэромотором The Ветряная турбина
Важно Факторы Следует учитывать при строительстве ветряной мельницы
Местоположение
Характеристики ветра
Характеристики местности
Эффективность ветряной мельницы
Цель Кожухи ветряных мельниц
Электричество и хранение Energy
тормозит ветряные мельницы Сегодня
Библиография


Типы ветряных мельниц
Ветряная мельница с аэрацией
Эта ветряная мельница аэрирует пруд или откачивает воду из вашего пруда или реки. поливать животных или сад.Эта ветряная мельница выкачивает из мелководья (до 15м) колодец.

Ветряная мельница Aermotor
Они производятся с 1888 года и являются старым стандартом ветряные мельницы. Они выкачивают воду из колодца, но не аэрируют водоем или насос. вода из пруда или реки. Эти стили ветряных мельниц не производят электричество! Многие думают, что можно купить обычную ветряную мельницу, чтобы кондиционер, морозильник, стиральную машину, сушилку итд и нельзя.Это все 240 вольт переменного тока
Многие видели рекламу «продать электроэнергию обратно вашей коммунальной компании». Ты думаю, ваша местная электрическая компания позволит вам провести линию от ветряная мельница, или даже генератор, и отправить электричество в свою линию? Мечтать на …
Вы можете заставить ветряную мельницу производить 12 вольт постоянного тока для зарядки аккумулятора, но вы сегодня можно заряжать батареи с помощью солнечных элементов намного дешевле, чем с помощью мельница. Большие ветряные мельницы, которые вы увидите в Равеншу, Квинсленд, будут производят электричество, но они стоят тысячи и тысячи долларов.
Вы когда-нибудь видели у кого-то дома ветряную мельницу, вырабатывающую переменный ток 240 вольт? Сегодня здесь нет технологий для производства электроэнергии для домов.
Ветряная турбина

Ветряная турбина, также называемая ветряной мельницей, является средством использования кинетическая энергия ветра и преобразование ее в электрическую энергию. Это достигается поворотом лопастей, называемых аэродинамическими крыльями, которые приводят в движение вал, приводящий в движение двигатель (турбину) и соединенный с генератор.«Подсчитано, что общая мощность ветров окружает землю 1 x 1011 ГВт »(Черемисинов 6). Суммарная энергия ветров колеблется из года в год. Мельница эксперт Ричард Хиллс сказал, что ветер действительно является непостоянным источником мощность, скорость ветра слишком низкая или непостоянная для ветряной мельницы. практическое использование. Однако это не остановило инженеров ветряных мельниц. пытающийся. Сегодня существует множество видов ветряных мельниц, некоторые из которых выполняют разные функции.Они представляют собой сложную альтернативную энергетику источник.

Есть несколько типов ветряных мельниц. Они делятся на Типы горизонтальной оси и вертикальной оси. Низкоскоростная горизонтальная ось ветряные мельницы используются для перекачки воды и сжатия воздуха. Южный Примером могут служить ветряные мельницы Cros. Более ранние ветряные мельницы, такие как те, что построили в Англии и Голландии пару сотен лет назад, еще один пример
.
Горизонтальная ось
была изобретена в Египте и Греции в 300 г. до н. Э.«В нем было от 8 до 10 деревянных балки с парусами и ротор, повернутый перпендикулярно направление ветра »(Наар 5). Этот особый тип ветряных мельниц стал
популярным в Португалии и Греции. В 1200-х годах крестоносцы построили и разработал почтовую мельницу, которая использовалась для измельчения зерна. Это был первый использовался для производства электроэнергии в Дании в конце 1800-х годов и вскоре распространился после в США. В Америке ветряные мельницы образовали великие равнины.
Они использовались для перекачивания воды и орошения сельскохозяйственных культур.Во время Первой мировой войны фермеры оборудовали ветряные мельницы для выработки постоянного тока мощностью 1 кВт. Они монтировали свои устройства на крышах зданий и башен. На западных ферм и железнодорожных станций, насосная ветряная мельница была высотой 6-16 м. с диаметром колеса 2-3 м «

(45)]. При скорости ветра 15 км / ч, колесо диаметром 2 м, диаметром 60 см. цилиндр насоса, ветряк-насос мог поднимать 200 л в час на высоту 12м. Колесо диаметром 4 м могло поднять 250 л в час до высота 38м.(Наар, стр. 46).
Рост ветроэнергетики в Австралии достиг пика в 1930-е и 40-е годы. Однако в 1970-х годах из-за нехватки нефти ранее были разработаны прототипы высокоскоростных горизонтально-осевых ветряных мельниц. Типы высокоскоростных горизонтальных осей используются для многих целей, бывают во многих размеры. К ним относятся типичные ветряные мельницы на ветряной ферме. и любые другие ветряные турбины, в которых вал, вращаемый крыльями, горизонтальный. Высокоскоростные горизонтальные типы могут иметь 1, 2, 3, 4 или много крылья.

Низкоскоростные типы, такие как европейские, имеют гораздо более крупные крылья в отношение к их высоте над землей. Низкоскоростные типы, такие как вестерн Квинслендские обычно представляют собой вертушку с множеством окруженных маленьких лезвий. с внешней рамкой в ​​виде колеса. Вертикальные ветряные мельницы были первыми разработан персами в 1500 г. до н.э. для измельчения кукурузы и до сих пор используется в 1970-х гг. в Захеданском районе. Паруса были установлены на стрела, которая была прикреплена к валу, который поворачивался вертикально.К 500 До н.э. технология распространилась на Северную Африку и Испанию. В Финляндии популярны тихоходные ветряные мельницы с вертикальной осью. Они есть около 150 лет. Они состоят из масляной бочки объемом 200 л, разделенной на половина. Их используют для откачки воды и аэрации земли. Они есть неэффективно.

Высокоскоростные ветряные мельницы с вертикальной осью
включают модели Дарье. У них длинные, тонкие, изогнутые внешние лопасти, которые вращаются со скоростью в 3–4 раза превышающей скорость ветра.У них есть низкий пусковой крутящий момент и высокое передаточное число. Они есть недорогие и используются для производства электроэнергии и орошения. Существует три типа моделей: дельта, хи и гамма. Все модели построены на штативе. Преимущества ветряной мельницы Дарье: что он может передавать механическую мощность на уровне земли. Генератор, коробка передач и детали турбины находятся на земле, а не наверху башни, как в ветряных мельницах с горизонтальной осью.Они стоят намного дешевле конструкция, потому что материала меньше, и шаг
лопастей не нужно регулировать.
Другой тип HSVAW — это модели Мадараса и Флеттнера, вращающиеся цилиндры, которые установлены на гусеничной тележке. «Движение вращающийся цилиндр заставляет каретку двигаться по круговой дорожке и колеса тележки для привода электрогенератора »(Юстус). Модель Савониуса, появившаяся в Финляндии в 1920-х годах, имеет S-образную форму. лезвие, которое вращает и вращает вертикальный вал.Сегодня эти виды ветряных мельниц очень популярны среди ученых
и их технология находится в стадии разработки.

Важно Факторы, которые следует учитывать при строительстве ветряной мельницы
Что следует учитывать при строительстве ветряной мельницы При выборе места для строительства ветряная мельница, необходимо учитывать множество важных факторов.
Первое место:
1) Доступная энергия ветра обычно выше у побережья или побережья очень большие озера и прибрежные острова.2) Доступная энергия ветра в целом высоко в центральной Австрсалии из-за обширных просторов ровный (малая шероховатость) местность.
3) Доступная энергия ветра, как правило, низкая на всей востоке Австралии. за исключением горных перевалов, но выше на южной и западное побережье
Ветровые характеристики
Также важно учитывать характеристики ветра в том месте, где вы собираетесь построить: 1) среднюю скорость ветра (рассчитал мои средние и взяв среднее значение кубов) и его сезонные колебания.2) распределение вероятностей скорости ветра и экстремальных ветров. Средний ветер скорость должна быть достаточно высокой, а распределение должно быть таким, чтобы все точки данных очень похожи.
3) Изменение скорости и направления ветра по высоте. Ветер не может быть слишком высоким или слишком низким по отношению к земле или слишком сложно запрячь.
4) Порыв ветра как по скорости, так и по направлению. Порывистый ветер сильно влияет на выходную мощность ветряных мельниц и обычно вредны.
5) Распределение направлений ветра и вероятность внезапных больших сдвигов по направлению. Ветер должен быть
вряд ли внезапно изменит направление. Он должен дуть в то же самое общее направление.
6) сезонная плотность воздуха и вариации плотности воздуха с высотой. Чем плотнее воздух, тем хуже будет для ветряных мельниц.
7) Опасные условия, такие как песчаные бури, влажность и солевой туман, которые плохи для ветряных мельниц.
8) Пассаты в субтропиках, и направленный ветер через горные перевалы особенно полезны для ветряных мельниц.

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

Шероховатость местности, на которой должна быть установлена ​​мельница. постройка должна быть невысокой. Если он изменяется более чем на 10%, это не хороший. Рельеф должен быть ровным и ровным. Грубый поверхность оказывает большее негативное влияние на ветер, чем гладкая поверхность. Имеется значение n, называемое, которое присваивается местность с точки зрения ее неровности. Это значение используется для расчета высота мельницы. Например, над морем индекс местоположение, n равно 0.14. По суровым внутренним территориям n равно 0,34.
КПД ветряной мельницы
Ветряки — это турбины. Эти два имени могут использоваться как синонимы. Турбины — это средство использования энергии жидкости (ветра) за счет преобразование кинетической энергии жидкости (ветра) в механическую мощность (вращающийся вал) Когда вал мельницы подсоединен к генератор, электрическая энергия может быть сформирована. Генератор можно использовать для производят постоянный или переменный ток.Генераторы, вырабатывающие постоянный ток, могут быть подключен к батареям, инвертору для выработки переменного тока или для питания нагрузок постоянного тока.
Некоторые генераторы подключены к нагревательным змеевикам. Генераторы, которые Производство переменного тока можно подключить к электродвигателям переменного тока, например, водяным насосам. Ветряные мельницы НЕ эффективны. В лучшем случае ветряная мельница может извлекают из ветра только 16/27 кинетической энергии. Это называется пределом Бетца, и это может быть математически доказано с помощью исчисление. Большинство современных ветряных мельниц добывают около 30 процентов энергия ветра.
Ветряная мельница фермы Южного Креста может извлекать только 10%. Важно уравнение, используемое для определения плотности энергии ветра, сколько энергии доступно на квадратный метр соответствует уравнению
P = 0,5 pu³
где P — плотность энергии ветра в Вт / м2, p — плотность воздуха, u³ — куб скорости ветра.
Уравнение для доступной мощности:

где p — плотность кинетической энергии Дж / м³, V — скорость ветер, A — площадь поперечного сечения ветра на турбине.
Уравнение для определения мощности вала (которая на
меньше конечной выходной мощности, поскольку зубчатые передачи и генераторы вызывают
мощность, которая должна быть потеряна) выглядит следующим образом:
Cp = P (0,5 p V ³ (D2) / 4
где Cp — коэффициент мощности (мощность на валу), p — воздух плотность,
D — диаметр ротора, V — скорость ветра, P — чистая
выходная мощность.
Также Cp = P доступно / P турбина
Доступная мощность является функцией высоты.На земле уровень, 100% от
мощность имеется. На 30м доступно 97%. На высоте 1500 м 86% имеется в наличии.
Цель Кожухи ветряных мельниц
Некоторые турбины закрыты, как реактивные двигатели. Пелена — это способ направить ветер.

Уравнение для мощности, потребляемой кожухом ветряной турбины:
P (Pe) = (QT ((p + (k), где P — мощность,
Pe — извлеченная мощность, (- КПД турбины, QT —
объемный расход воздуха на турбине, (В / А), ((p + (k) — изменение
энергии давления между входом и выходом ветряной турбины, и
k — кинетическая энергия трости единицы объема воздуха, который проходит
через машину.
Покрытия концентрируют и рассеивают ветер, когда он проходит через ветрогенератор горизонтального доступа. Они уменьшают турбулентность ветер и «направить его».
Преимущества вант по мнению Черемисинова (стр. 61 из Основы ветроэнергетики):
а) осевая скорость турбины увеличивается, что означает, что роторы меньшего размера могут работать на более высоких оборотах,
b) кожух может значительно снизить потери на наконечнике, и
c) крылья не должны вращаться в направлении, параллельном ветер, если направление ветра изменилось.
Понижение скорости — это наименьшая скорость ветра, ниже которой нет полезной энергии. может производиться ветряной турбиной. Это означает, что ветер должен быть достаточно быстрым, чтобы двигать крылья, приводить в движение вал, чтобы создать достаточно мощность после того, как многое потеряно, так что конечное количество мощности больше чем ноль.

Номинальная мощность — максимальная выходная мощность турбины, которая зависит от ряда факторов, особенно от генератора. В при расчете высоты мельницы важно иметь в виду ветряная мельница должна быть достаточно высокой, чтобы быть над препятствиями. Скорость ветра уменьшается по мере приближения к поверхности. Это означает что чем выше вы построите, тем больше шансов, что скорость ветра выше, однако вы должны найти идеальный средний — часто с увеличением высоты
переменных становится больше.

При расчете высоты ветряка используется следующее уравнение
: V1 / V2 = (h2 / h3) n,
Где V1 — скорость ветра в наивысшей точке самой высокой лопасти, V2 — скорость ветра в самой низкой точке
самой нижней лопасти, h2 — высота самой высокой точки, а h3 высота самой низкой точки.n — расположение индекса site — значение, измеряющее неровность местности.
Опора ветряка обычно делается из стали. В Ветровой вал — это вал, на котором установлено ветровое колесо или крылья. Он поворачивается, когда крылья поворачиваются. Его делают из стали или дерева.

Aerofoils — это лопасти ветряной мельницы. Их можно сделать из любого материала. Сначала их делали из дерева или дерева. композиты. После этого использовалась сталь.Алюминий используется в ветряные мельницы Дарье, потому что он намного сильнее. К несчастью, Алюминий быстрее устает. Некоторые ветряные мельницы используют стекловолокно лезвия. Новые материалы, такие как прочные сплавы, используются в сегодняшние ветряные мельницы экспериментально.
Важно, чтобы лопасти имели большую подъемную силу и небольшое сопротивление. сила.
Подъемная сила — это сила, необходимая для изгиба потока (жидкий) воздух. Это сила, перпендикулярная потоку воздуха.
Сила сопротивления — сила, параллельная потоку.
Крыло должно быть в состоянии развивать подъемную силу не менее 50 раз. больше, чем сопротивление. Крутящий момент действует на крыло с вектором от центр вращения далеко.
Другими силами, действующими на лопасти ветряных мельниц, являются ножницы ветра, ветер порывы, которые толкают крылья, сила тяжести, тяга к земле, и смещается по направлению ветра. Сдвиги в направлении ветра часто объясняются наличием небольшого лезвия, называется флюгером, на задней стороне ветряной мельницы.Ветер дует на плоской стороне хвоста, которая ориентирована иначе, чем крылья. Затем крылья можно повернуть лицом к ветер. Если вместо этого ветер дует в сторону этого хвоста направления крыльев хвост вращает вал, который вращает всю мельницу в нужном направлении, чтобы сориентировать ее навстречу ветру.

Порывы ветра могут сильно повлиять на мельницу. Бурный порыв — это порыв более двух минут при определенной средней скорости ветра. Порывы подробно анализируются с величинами, по одной на период затишья. скорость, которая представляет собой скорость ветра с отрицательной амплитудой порыва, и пиковая скорость, которая представляет собой скорость ветра для положительной амплитуды порыва.
Амплитуда порыва — разница между наибольшей скоростью в порыве и средней скорости.
Продолжительность порыва — время от начала до конца порыв ветра.
Частота порывов — количество возникающих положительных порывов ветра. в единицу времени.
Время формирования порыва e — это время, которое требуется с самого начала порыва к моменту достижения максимального порыва.
Время затухания порыва — время, необходимое для того, чтобы порыв закончился после достижения максимальной амплитуды.

Терминологии с крыловыми крыльями довольно много.
Угол поверхности к потоку жидкости равен углу атаки , альфа . Угол атаки должен быть подходящим. Если оно слишком велика, подъемная сила резко уменьшится, а сопротивление увеличить, скрутив ветряную мельницу.В состоянии покоя (когда мельница не в эксплуатации) угол атаки 85 °. В движении угол атаки от 2 до 10 градусов. Новее и больше передовые ветряные мельницы имеют угол атаки в верхнем конце этого классифицировать.
Угол тангажа , ß — угол между хордой крыло и его плоскость вращения. Угол наклона может быть отрегулирован.
Твердость — это отношение ширины лезвия (в самом широком месте) к ширине расстояние между центрами лопастей.Типичная «вертушка» Ветряная мельница Южного Креста »может иметь соотношение примерно 1: 1, потому что лезвия очень узкие и очень близко друг к другу, тогда как новый двухлопастной аэрофойл будет иметь коэффициент около 0,03. Существует передача работы между ветровым потоком и движущейся лопастью. В для того, чтобы эта передача была эффективной, типичное лезвие обычно составляет 1/4 ширина его длина. (Если длина лезвия 3 м, оно будет 750 мм в самом широком месте).

Aerofoils бывают разных форм. Некоторые лезвия сделаны немного шире чем это соотношение, ведь такую ​​ветряную мельницу заводить легче. Однако такие лезвия не так эффективны. Независимо от того, что форма, «у большинства тупой нос и тонко сужающийся язычок le» (Калверт). Поток должен иметь возможность следовать изогнутым поверхностям крыло без разделения. Приведен массовый расход по уравнению:
m = p Vb A
, где p — плотность воздуха, Vb — скорость воздуха на лопастях, а A — площадь.
Количество лопастей у ветряной мельницы разное. Есть много разные типы ветряков. Следующее уравнение помогает понять узнать, насколько быстро ветряная мельница
с определенными лопастями будет вращаться относительно ветряных мельниц с разным количеством лопастей:

Скорость ветряка = 1 / квадрат корня из числа лопастей

Крылья четырехлопастной машины вращаются на 71% быстрее, чем у двухлопастной машины. ножевой станок. Шестилопастная машина вращается на 58%, а на 8 Лопастная машина вращается на 56% так же быстро, как двухлопастная машина.

Электроэнергия и хранение Энергия
Как упоминалось ранее, генераторы ветряной турбины могут преобразовывать механическая энергия, производимая вращением вала в электрическая энергия, постоянный ток. Отсюда у некоторых ветряных мельниц есть синхронные инверторы, сложные электронные устройства, преобразующие постоянный ток генерируется турбинами в переменный ток. Это дорогой вариант. Потеря власти также происходит из-за его процессов. Другие иметь индукционные генераторы, которые производят переменный ток без синхронный инвертор и меньшие потери мощности.Добываемая энергия от ветра и преобразуется в механическую энергию, а затем в электрическую. энергия генератора должна сохраняться, так как она обычно не используется использовал все сразу. Важно сохранить избыток энергии для использование, когда ветер недостаточно сильный, несмотря на исправления что может быть сделано в шаге крыльев лопастей и когда мельница вышла из строя или спрос на нее особенно высок.

Эффективное хранение энергии ветра — ключ к ее долгосрочному использовать.Ветряные мельницы, используемые в качестве водяных насосов или воздушных компрессоров, могут перекачивать избыток воды, водорода или воздуха в резервные баки. Сегодня есть количество способов хранения энергии ветра. Ветряные мельницы используются для зарядите аккумуляторные батареи с электролитом. Свинцово-кислотный или Свинцово-кобальтовый автомобиль также обычно используются батареи. Однако батареи могут быть дорогие и неэффективные — они могут потерять 10-25% энергии, хранящейся в их. Также часто используются никель-железные, никель-кадмиевые и цинково-воздушные ячейки
.Они, как правило, более эффективны. Некоторые ветряные мельницы сейчас используют батареи с органическим электролитом, такие как батареи CuCl2, Ni Cl2 и NiF2 а также натриево-серные батареи, работающие при высоких температурах, используются. Хотя это редкость и все еще находится на экспериментальной стадии, некоторые энергия сохраняется не путем прямого преобразования в электрическую энергию, а скорее сохраняясь в виде тепловой или электромагнитной энергии, звуковые жидкости

являются эластичными. Волны давления постоянно создается и распространяется крыльями и турбиной в целом (все компоненты, кроме опоры).Мы можем услышать их в звук испускается. Интенсивность звука прямо пропорциональна скорость мельницы.
Частота волн прямо пропорциональна угловой скорости. лопастей на роторе. Слышимый вами флаттер имеет аэродинамические характеристики. и упругие свойства. Чем выше скорость крыла, тем громче звук и тем громче они будут издавать трепет, чем больше волны давления создаются и распространяются. Генераторы шумные.Они часто путают птиц и заставляют их лететь навстречу турбина.

Ветряные мельницы могут быть очень шумными. Турбина мощностью 300 кВт на расстоянии 1 мили имеет Уровень дБ равен светофору на расстоянии 100 футов (Gipe). Мельница уровни звука регулируются.
В жилых помещениях уровень звука не должен превышать 46 дБ. Ветряные турбины могут создавать помехи, мешать работе телевидения и радио. прием (ложные изображения на телевизорах), влияют на микроволновые печи и нарушают работу спутников коммуникация.Эти проблемы в настоящее время решаются. Многие уже исправлены. Существует также вероятность 0,009 удар лезвиями птицы или насекомого. Производители ветряных мельниц должны используйте искусственный звук или флуоресцентную краску или ароматизаторы, чтобы отпугнуть летающих существа.

Тормоза
Механические тормоза используются для удержания ветряных мельниц в состоянии покоя, когда они не нужны, не работают или ремонтируются. Греческий ветряные мельницы использовали палки или бревна, вбитые в землю, чтобы мельница остановилась, но современные тормоза посложнее.Много Сегодня в ветряных мельницах используются воздушные тормоза, подобные тем, что используются в самолетах. Другой у ветряных мельниц есть канатные тормоза.
Канаты, соединенные с крыльями, просто натягиваются и привязываются к столб, чтобы крылья не поворачивались. Крутящий момент на веревке тормоз можно рассчитать по формуле:

(M-m) (R2 + r) g

Windmills

Сегодня используется много ветряных мельниц. Их используют для нагрева воды, охлаждение складских помещений или помещений, охлаждение продуктов, сухих культур, поливать посевы, обогревать здания и заряжать аккумуляторы фермы (33).Начиная с дефицита энергии 70-х годов, растущее беспокойство по поводу загрязнения из-за сжигания ископаемого топлива и истощение природных ресурсов, ветряные мельницы были хорошо изучены и развитый. Сегодня Sandia National Laboratories, Alcoa, GE, Boe ing, Грумман, UTC, Westinghouse и другие ученые проводят исследования и разработка Дарье и новые типы ветряных мельниц. Сегодня ветряные мельницы используются для работы лесопильных и масляных заводов в Европе.Они есть используется в горнодобывающей промышленности для добычи полезных ископаемых, для перекачки воды, для производства электричество и зарядить
аккумуляторов. «Ветряные мельницы использовались на буйках, пришвартованных далеко в океан, сила, используемая для сбора и передачи океанографические и погодные данные. Еще они работают в безлюдных местах в качестве средства радио- и телефонной связи, и они используются для рабочие навигационные огни на изолированных опасностях »(Calvert 77).
Будущее, вероятно, принесет больше и лучше для ветра турбина.Строится много новых моделей ветряных турбин. В ветряная турбина обещает многообещающую выработку энергии в ближайшие годы. приехать.
Библиография
Калверт, Н.Г. Принципы ветроэнергетики: их приложение в малых масштабах. Лондон: Чарльз Гриффин и Co., Ltd., 1979. Черемисинов, Николас П. Основы ветра. Энергия. Анн-Арбор: Издательство Ann Arbor Science Publishers, Inc. 1978.
Гипе, Пол. Энергия ветра достигает зрелости. Нью-Йорк: Джон Wiley and Sons, Inc.1995.
Hau, E., J. Langenbrinck, and W. Palz. Большие ветряные турбины. Берлин: Springer-Verlag, 1993.
Hills, Ричард Л. Сила ветра: история ветряной мельницы. Технологии. Лондон: Издательство Кембриджского университета, 1994.
Юстус, К. Г. Виндс и характеристики ветровой системы. Филадельфия: Издательство Института Франклина, 1978.
Наар, Джон. Новая ветроэнергетика. Нью-Йорк: Пингвин Книги, 1982.
Тейлор Р. Х. Альтернативные источники энергии для централизованных Производство электроэнергии.Бристоль, Англия: Адам Хильгер, Ltd. 1983.

TOP

(кинетическая>

Backyard Windmills ?: Nitty-gritty | STANFORD magazine

Q: Почему мы не можем установить ветряные мельницы на заднем дворе и улавливать энергию индивидуально для нашего личного использования? Есть ли ограничение на то, как его хранить и подавать в мои электрические схемы, что ли? Это дорого обходится моим соседям, или это звуковое загрязнение, или домашняя система просто еще не разработана?

Спросила Мария Шмидт, ’79, Форт-Уэрт, Техас


The U.S. Министерство энергетики (DOE) предлагает контрольный список, чтобы убедиться, что небольшие ветровые проекты являются правильным выбором для индивидуальных домовладельцев: Достаточно ли ветра? У тебя достаточно места? Разрешены ли в вашем районе башни? И наконец, сколько энергии вы можете произвести?

Просматривая контрольный список, быстро становится очевидным, почему у всех нас нет ветряных мельниц на заднем дворе, даже несмотря на то, что технология коммерчески доступна. (Вы можете купить ветряные мельницы высотой до девяти футов с лопастями шириной шесть футов, хотя большинство из них больше размером в диапазоне 60 футов в высоту с диаметром лопастей 23 фута.) Одна из новых турбин, вызывающих ажиотаж в ветровом сообществе, — это Skystream 3.7, которую хвалят за ее размер (10-футовые лопасти), эффективность при низких скоростях ветра (они могут хорошо работать при средней годовой скорости ветра выше 12 миль в час) и относительно низкая цена (15000 долларов).

Ветровые ресурсы

Для успешной работы домашнего ветра средняя скорость ветра в вашем регионе должна составлять не менее девяти миль в час. Министерство энергетики составляет карту ветровых ресурсов США.Как показано на карте, места с наибольшими ветровыми ресурсами обычно находятся на Великих равнинах, вдоль горных вершин и на побережье. Инфографика: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Однако карта ветровых ресурсов показывает скорость ветра в высота 50 метров в воздухе — это более 160 футов или 16 этажей! А обобщения часто не работают — средняя скорость ветра будет сильно зависеть от конкретных условий на вашем участке. Вы можете использовать устройство, называемое анемометром, для измерения скорости ветра на заднем дворе с течением времени — вы даже можете сделать его самостоятельно из старого пластикового пасхального яйца, когда съедите все вкусности внутри.

Пространство для роста

А как насчет места? По данным компании Southwest Windpower, производящей ветряные мельницы, идеальное место для установки ветряной турбины — 20 футов над любым окружающим объектом в радиусе 250 футов. Министерство энергетики также рекомендует, чтобы башня располагалась по крайней мере на одном акре земли, что исключает возможность проживания большинства городских жителей.

Кроме того, многие местные законы запрещают строительство башен или высоких сооружений. После долгих лет обсуждения в городском совете жители города Ислип на Лонг-Айленде, Н.Y., недавно получил рекомендации по установке личных ветряных мельниц: они не могут превышать 45 футов в высоту, располагаться близко к границе участка или быть громче обычного автомобильного движения.

Покажите мне мощность

Однако решающим фактором должно быть то, сколько электроэнергии вы действительно можете произвести. Небольшой ветрогенератор, который можно поставить на заднем дворе, может иметь мощность около одного киловатта. Средняя годовая скорость ветра в девять миль в час может производить более 200 киловатт-часов электроэнергии в год, а средняя скорость ветра в 14 миль в час может производить более 600 киловатт-часов в год.Это звучит хорошо, пока вы не поймете, что средняя семья в Соединенных Штатах потребляет около 10 000 киловатт-часов в год. Даже в очень ветреном месте вам понадобится около 17 небольших ветряных турбин, чтобы привести в действие один дом!

Размер имеет значение

Чем больше лопасти и чем выше скорость ветра, тем большую электрическую мощность может генерировать ветровая турбина. Одна большая ветряная мельница мощностью пять мегаватт может производить 15 000 000 киловатт-часов в год, что достаточно для обеспечения энергии 150 домов.Мы часто не понимаем, насколько велики эти ветряные электростанции, вероятно, потому, что мы часто видим их издалека — эта ветряная мельница мощностью пять мегаватт будет стоять почти на 400 футов в высоту или почти на 100 футов выше Статуи Свободы, плюс ее постамент, плюс его основание! Когда дело доходит до ветряных мельниц, безусловно, существует экономия на масштабе, когда непропорционально больше энергии вырабатывается за счет увеличения размера и скорости ветра. Другими словами, удвоение скорости ветра приводит к восьмикратному увеличению мощности ветрогенератора.

Эта экономия на масштабе также влияет на финансовые и энергетические затраты на производство небольших ветряных мельниц. Энергетическая отдача от небольших турбин невысока, что делает как стоимость энергии, так и стоимость производства турбины высокими. В 2008 году Carbon Trust в Соединенном Королевстве опубликовал исследование, показывающее, что из-за такой низкой выработки энергии небольшие турбины фактически являются чистыми источниками выбросов углерода.

Следовательно, для большинства людей установка небольшой ветряной мельницы на заднем дворе принесет столько же пользы для выработки энергии, как установка солнечной панели в сарае.Тем не менее, это может иметь смысл для некоторых домовладельцев, особенно в сельской местности. К счастью, есть несколько компаний, специализирующихся на коммерческих ветряных мельницах. Вот несколько примеров компаний и спецификаций, которые различаются для небольших (10 киловатт или меньше) турбин.

Компания Киловатт
Рейтинг
Ротор
Диаметр
(фут)
Пуск
скорость
(миль / ч)
Турбина
Стоимость
Минимальная
Высота башни
(футы)
Изобилие
Возобновляемые источники энергии
2.5 12 6 12 000 долл. США 43
AeroStar 10 22 8 40
Aerovironment 1 6 5 9
Bergey 10 22 7 23 000 долл. США 60
Привод с новым приводом 5 21 4 15 000 долл. США 39
Юго-запад
Ветровая электростанция
2.4 10 8 15 000 долл. США 33,5
Ventera 10 26 6 12 000 долл. США 35
Ветряная турбина
Industries Corp.
10 23 8 32 000 долл. США 80

Хотя малый ветер, возможно, никогда не станет широко распространенным явлением, он обладает огромным потенциалом как возобновляемый и экологически чистый источник энергии местного и местного масштаба.Фактически, Министерство энергетики призвало к 2030 году увеличить долю энергии ветра в электроснабжении страны до 20 процентов. В то время как энергия, вырабатываемая ветром, значительно увеличивается каждый год, в 2007 году ветер произвел только 0,8 процента электроэнергии страны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *