Get Adobe Flash player

Russian (CIS)Deutsch

 

Первые ветряные электростанции, которые могли быть эффективно использованы для получения электроэнергии, появились в конце 19 века, хотя человечество использовало энергию ветра уже сотнями лет.

Самые ранние упоминания о применении энергии ветра, как это следует из старого сборника законов вавилонского царя Хамурапи от 1750 г д.н.э., связаны с вертикальной средней осью и мельничным колесом.

Эти первые ветряные мельницы использовались для накачивания воды и помола зерна.

Несмотря на многочисленные достижения науки в области регенеративной энергии, работа современных ветросиловых установок основана на том же функциональном принципе традиционных ветряных мельниц. Кинетическая энергия ветра приводит в движение роторы. Энергия ветра подается на встроенный генератор, который затем превращает ее в электрическую энергию и передает ее в обычную электросеть.



a) Общие сведения о ветросиловых установках

Как следует из названия, речь в данном случае идет о специальных установках, которые используют энергию движения (кинетическую энергию) ветра для получения электрического тока.

Современные ветросиловые установки могут превращать энергию ветра с очень высокой эффективностью, в направлении чего была проделана огромная работа.

Чтобы использовать энергию ветра еще эффективнее и исключить влияние окружающей местности, в последние годы развивается новый тренд относительно идеального местоположения ветросиловых станций.

Все в большем количестве планируются и сооружаются так называемые «оффшорные» ветропарки. Это ветропарки, сооружаемые не на суше, а в море. Несмотря на то, что затраты на организацию таких ветропарков выше, будущее ветряной энергетики за ними.

В зависимости от размера, в частности, от мощности установки, различаются следующие виды.

1) Малые установки, мощность которых не превышает нескольких кВт.

2) Малые ветросиловые установки с мощностью до 50 кВт и диаметром лопастей ротора до 16 м.

3) Средние ветросиловые установки мощностью до 500 кВт и диаметром лопастей до 45м.

4) Большие установки, мощность которых превышает 500 кВт вплоть до нескольких мегаватт и диаметром лопастей больше 100 м.

Технический центр ветросиловых установок расположен на самом верху.

Ловящие ветер лопасти ротора встроены в верхушку гондолы. Эта гондола вращается, так что установка может постоянно выравниваться по направлению ветра.

В некоторых типах установок внутри гондолы находится редуктор. В более новых ветросиловых установках редуктора уже нет, это связано с отказом от быстро изнашивающихся деталей и от сложности в обслуживании.

Для получения электрического тока из кинетической энергии ветра, которая преобразуется лопастями ротора во вращательную, внутри гондолы расположен генератор, который, собственно, и вырабатывает электроэнергию.

Важной составной частью гондолы является тормоз, который необходим для остановки ветросиловой установки в случае сильного ветра (шторма), когда в разы увеличивается механическая нагрузка.

Не менее важным элементом является и фундамент. Так как большая масса на относительно небольшой площади вызывает высокую силу давления, то фундамент должен быть рассчитан пропорционально.

В зависимости от свойств почвы будет достаточно простого основания из бетона, или же могут потребоваться дополнительные сваи при малой подъемности почвы.

Еще одной возможностью для частного получения электроэнергии, автономно и без ущерба для окружающей среды, являются мини-ветросиловые установки.



b) Горизонтальные и вертикальные осевые роторы.

Несмотря на то, что самыми распространенными являются на сегодняшний день горизонтально расположенные ветряные роторы, вертикальный ветряк остается самой первой моделью, которая использовалась когда-либо для производства энергии.

Но все же горизонтально расположенные ветряки очень эффективны при производстве электроэнергии, покуда они вращаются.

Горизонтальный ветряк вертикальный ветряк

Недостаток всем известных горизонтальных моделей состоит в том, что постоянно должны подстраиваться под часто меняющий направления ветер.

Это происходит благодаря так называемому «парусу» -ветряному флюгелю, который поворачивается по ветру.

Недостаток этой техники в том, что роторы могут вращаться только тогда, когда положение ветряка выровнено идеально. Постоянно меняющиеся направления ветра замедляют тем самым оптимальное получение электроэнергии из энергии ветра.

Это означает, что самые лучшие горизонтальные ветряки большую часть времени отводят на идеальное выравнивание по ветру, тем самым они работают не в полную мощность.

Данный способ нельзя назвать подходящим для жилой местности, где, как правило, ветер менее постоянен и часто меняет свои направления.

С учетом особых требований к силе ветра в жилой местности была разработана новая конструкция ветряков, за основу которой приняты вертикально расположенные ветряки.

Данные новые модели лучше всего проявляют себя в заселенных местностях.

Самым большим преимуществом вертикальных ветряков является то, что их никогда не надо выравнивать по направлению ветра.

Они могут использовать ветер любого направления сразу и в полную силу, могут начинать вращение и тем самым производить электричество.

Данный тип ветросиловых установок довольно быстро стал самым популярным из самостоятельно возводимых ветряков среди домовладельцев, заботящихся об экологии.

В сравнении с традиционными системами на основе горизонтальных осей вертикальноосные роторы имеют следующие преимущества.

1) Принимается ветер всех направлений, отсутствует необходимость в выравнивании по ветру.

2) Сильные порывы ветра «поглощаются» без особых проблем, нет необходимости в дорогих регулирующих лопасти ротора установках.

3) Во время шторма установку не нужно останавливать ( другие установки прекращают работу при силе ветра 24-27 м/с).

4) Они прочнее, меньше изнашиваются, практически не требуют ухода и выгоднее в обслуживании, так как их дальнейшее техническое расширение является менее сложным.

5) Они могут эксплуатироваться более длительное время.

6) Они почти бесшумны.

7) Не требуется специального фундамента, в большинстве случает достаточно закрепления растяжками.

Существует две принципиально разные возможности превращения веющего бриза во вращательные движения с помощью вертикальных ветряков.

Или же они подталкиваются ветром, или же используют для вращения воздушную струю, которую ветер приносит с собой.

Хорошим примером вертикального ветряка, который подталкивается ветром, является ветряк Савониуса.

Данная модель вертикального ветряка использует 2 и более лопастей, чтобы поймать ветер и вращать среднюю ось.

Ветряк Савониуса используется там, где главным приоритетом считается надежность, так как данная модель имеет постоянную выработку.

Другой популярный вид вертикального ветряка основан на принципе подъемной силы и влияния воздушной струи.

Примером является ветряк Дарье.

В отличие от ротора Савониуса, который «блокирует» ветер для получения энергии для вращения, ветряк Дарье использует подъемную силу порыва ветра, чтобы произвести вращательное движение.

Его аэродинамические крылья расположены так, что они ловят порывы ветра, а результируюший поток воздуха запускает вращение.

Недостаток ротора Дарье в том, что он не самостоятелен. Это означает, что он не может выработать достаточно энергии, чтобы самостоятельно запустить вращение турбины, поэтому при запуске необходима помощь. В большинстве случаев для этой цели используется небольшой мотор. После запуска ветряк Дарье вращается так долго, как дует ветер.

Более новые модели объединяют в себе оба вышеописанных ветряка: небольшой ветряк Савониуса размещается на верхушке вертикальной оси ротора Дарье для запуска первого вращательного движения.

Последующее вращение осуществляется за счет подъемной силы. Преимущество Дарье в сравнении с другими ветряными моделями в том, что его аэродинамические крылья вращаются быстрее, чем дует ветер. Это приводит к очень высокой скорости вращения, что, в свою очередь, отлично подходит для производства электроэнергии.

 

East West Cooperation

Twitter

facebook