|
|
Ветроэнергетика
<< Назад
|
Американская компания обеспечит ветровыми турбинами Монголию
В последние годы многие азиатские страны, и в частности, Китай, начинают доминировать в развитии солнечной энергетики. Тем не менее, недавно стало известно о том, что американская компания General Electric Co. решила войти в азиатский сектор альтернативной энергетики с предложением предоставить 31 ветровую турбину для строительства ветровой электростанции в Монголии, стоимость которой оценена в 100 миллионов долларов США. Как ожидается, этот громадный ветропарк будет построен монгольской инвестиционной компанией Newcom LLC.
|
В последние годы многие азиатские страны, и в частности, Китай, начинают доминировать в развитии солнечной энергетики. Тем не менее, недавно стало известно о том, что американская компания General Electric Co. решила войти в азиатский сектор альтернативной энергетики с предложением предоставить 31 ветровую турбину для строительства ветровой электростанции в Монголии, стоимость которой оценена в 100 миллионов долларов США. Как ожидается, этот громадный ветропарк будет построен монгольской инвестиционной компанией Newcom LLC.
Впрочем, легко понять, почему General Electric захотела принять участие в этом проекте. Монголия в настоящее время является страной, зависящей только от угля и других ископаемых видов топлива, однако, правительство страны не раз заявляло о своем стремлении к увеличению использования экологически чистых технологий производства энергии.
Ветряная электростанция будет расположена примерно в 64 километрах к юго-востоку от столицы, и, будучи запущенной в следующем году, она сможет генерировать электричество в объеме не менее 5 процентов от всего количества производимой в настоящее время электроэнергии в стране. Будет ли это достаточно для удовлетворения постоянно растущего спроса на энергоносители, еще предстоит выяснить, однако, этот проект в полной мере соответствует государственной стратегии по увеличению количества энергии от возобновляемых источников до 20 процентов от общего объема.
Каждая из ветровых турбин General Electric мощностью 1,6 мегаватт имеет 82,5-метровый ротор и 80-метровый сердечник. Компанией подсчитано, что каждая турбина обойдется примерно в 1,4 млн. долларов США на один установленный мегаватт. «Этот проект является важной вехой в развитии отношений нашей компании с Монголией и нашего сотрудничества с Newcom», – сказал вице-председатель General Electric Джон Райс.
Остается добавить, что эта сделка является первым реальным результатом соглашений в рамках меморандума о взаимопонимании, заключенного в сентябре 2010 года между GE и Н Newcom для изучения альянсов в сфере энергетики, водных ресурсов, горнодобывающей промышленности, авиации, освещения и здравоохранения.
|
|
Ветер Кубани: Ветроэнергетика юга России в шаге от прорыва?
Сегодня совокупная мощность российских ветровых электроустановок составляет немногим более 15 МВт. Только к 2020 году планируется довести общую долю альтернативных источников энергии в энергобалансе страны до 4,5%. Сейчас она составляет менее 1%. Это притом, что, по оценкам энергетиков, технический потенциал ветровой энергии России – около 260 млрд. кВт•ч в год, что соответствует примерно 30% ее совокупной выработки.
|
Например, по данным института «Ростовтеплоэлектропроект», этот потенциал в Краснодарском крае составляет 140 МВт. По географическому положению, климатическим и природным особенностям, активно развивающейся экономике при наличии развитой сетевой инфраструктуры и в связи с существенным дефицитом энергоснабжения край – один из наиболее привлекательных регионов для развития ветроэнергетики. Практический интерес здесь представляют прибрежные зоны Азовского и Черного морей, а также область Армавирского ветрового коридора (зона интенсивных постоянных по силе и направлению ветров).
– К сожалению, пока степень использования возобновляемых источников энергии на Кубани невелика. В общем энергобалансе региона она не превышает 1,7%, – говорит председатель комитета по вопросам топливно-энергетического комплекса, транспорта и связи законодательного собрания Краснодарского края Валерий Науменко.
Использование всего потенциала альтернативных источников энергии может заместить краю до 2,2 тыс. МВт тепловой энергии и 1,3 тыс. МВт электрической энергии, получаемых из традиционных углеводородов. Как тут не вспомнить слова знаменитого русского ученого Дмитрия Менделеева: «Сжигать углеводороды для получения энергии все равно, что топить ассигнациями». Еще в бытность Советского Союза в крае было сооружено 58 ветроустановок общей мощностью 232 кВт.
– В ближайшей перспективе ветроэнергетика будет динамично развиваться, – уверен Валерий Науменко.
И для такого оптимизма есть все основания. Сегодня в крае силами инвестиционных компаний проводится оценка экономической целесообразности строительства целого комплекса ветроустановок. Так, незадолго до начала мирового кризиса испанская компания Iberdrola Renovables («дочка» концерна «Иберрола», одной из десяти крупнейших европейских энергетических компаний) и краснодарское ООО «Ветроэн-Юг» заявили о намерении построить несколько ветроэнергетических станций мощностью по 100 МВт общей стоимостью 1,6 млрд. евро в Анапе, Геленджике, Темрюке, Новороссийске, Туапсе, Сочи. Общая мощность будущего ветропарка могла бы составить 1000 МВт.
Инвесторы рассчитывали завершить строительство в 2011 году и окупить проект в течение семи-восьми лет. Директор ООО «Ветроэн-Юг» Геннадий Соколов сообщал о договоренности вместе с поставщиком наладить производство труб и башен для ветроустановок прямо в регионе…
А взять проект Ейской ветроэлектростанции. Средняя сила ветра в районе Ейска, по оценке специалистов института «Ростовтеплоэлектропроект», составляет 7,8 м/с, тогда как ветряные установки способны вырабатывать энергию уже при 4 м/с. Правда, летом в районе Ейска наблюдается провал активности ветра. Тем не менее результаты обнадеживают: можно выйти на показатель в 220 млн. кВт•ч.
Надо сказать, что Ейский район – один из интенсивно развивающихся в крае – с развитым рекреационным сектором, сельским хозяйством, авиационной и судоремонтной промышленностью, транспортной инфраструктурой. Сейчас его энергоснабжение осуществляется через подстанцию 100 МВт. ОАО «РусГидро» вместе с администрацией Ейского района взялись за проект строительства Ейской ВЭС, привлекая частные инвестиции компании Greta Energy Inc.
В конце 2007 года в районе был установлен, сертифицирован и запущен в эксплуатацию ветроизмерительный комплекс из трех 70-метровых мачт для автоматизированного сбора и обработки ветроинформации. В конце 2008 года ветромониторинг был завершен. Результаты обработки данных, приведенные инжиниринговой фирмой Harrad&Hassan (Великобритания), подтвердили экономическую целесообразность строительства ветроэлектростанции. Обоснование основных технических решений, размещение оборудования, определение выходных параметров ВЭС, проектирование ВЭС проводит инжиниринговая компания CUBE Engineering GmbH (Германия). Были определены три площадки общей площадью 700 га для размещения ветрогенераторов. Наиболее оптимальным признан монтаж 12 ветротурбин в поселках Октябрьском, Широчанка и Мирном. По предварительным подсчетам, они способны на 100% удовлетворить потребности района в электричестве.
Но из-за экономического кризиса дата начала строительства ВЭС была перенесена на вторую половину сего года. Ранее канадские инвесторы уже меняли первоначальные планы по проекту. Так, в апреле 2009 года сумма инвестиций была увеличена с 60 до 144 млн. евро.
Более чем двукратное увеличение вложений объясняется существенными технологическими изменениями. «Ветер в Ейске более сильный, чем предполагалось, и поэтому целесообразно заменить генераторы мощностью 2 МВт на более мощные марки NORDEX, вырабатывающие 2,5 МВт», – объяснял генеральный директор ООО «Ейская ВЭС» Александр Соболь.
По словам генерального директора канадской компании Greta Energy Inc. по России и странам СНГ Георгия Ермоленко, Greta Energy вложила в
реализацию проекта ейского ветропарка около 600 тыс. евро. Как сказал главный специалист ростовского института «Ростовтеплоэлектропроект» по нетрадиционной энергетике Адольф Чернявский, срок окупаемости Ейской ВЭС – 7,6 лет. После этого она будет давать чистую прибыль около 20 лет. Даже если основную часть прибыли будет получать инвестор, Россия также не останется внакладе: это и дополнительная мощность в Краснодарской энергосистеме, и дополнительные рабочие места на новой ВЭС, и денежные поступления в госбюджет России и в бюджеты Краснодарского края и Ейского района за счет отчислений в периоды строительства и эксплуатации ВЭС…
И еще. В прошлом году президент нефтяного гиганта ЛУКОЙЛ Вагит Алекперов заявил, что компания также заинтересована в строительстве ветровых электростанций:
– Мы надеемся, что уже в 2010 году ЛУКОЙЛ может стать первой российской топливно-энергетической компанией, владеющей ветровыми электростанциями. Одним из первоочередных проектов для совместной реализации может стать строительство Ейской ветровой электростанции на побережье Азовского моря в Краснодарском крае.
Greta Energy намерена реализовать проекты ВЭС и в других районах Кубани. Так, по словам Георгия Ермоленко, в Абинске планируется строительство станции мощностью 300 МВт, ориентированной в основном на нужды металлургического комбината, в Приморо-Ахтарске – ВЭС мощностью 200 МВт. Еще одну ВЭС канадцы надеются построить в Армавире.
На международном инвестиционном форуме в Сочи-2009 администрация Темрюкского района Краснодарского края подписала договор о строительстве ветроэлектростанции общей мощностью 200 МВт с основным подрядчиком – фирмой «Грета Энерджи Ру». Ввод ветроэлектростанции в эксплуатацию будет проводиться поэтапно. После завершения строительства первой очереди мощность электростанции будет составлять 50 МВт. Ожидается, что по окончании строительства ВЭС сможет покрыть дефицит электроэнергии, который испытывают жители района (на сегодняшний день порядка 220 МВт). Строительство первой площадки мощностью до 50 МВт планируется завершить к концу 2011 года.
Как заявил руководитель департамента по вопросам топливно-энергетического комплекса Краснодарского края Вадим Лукоянов, на Кубани предприятия, занимающиеся ВИЭ, включены в краевые целевые программы, в общий энергобаланс. По мнению специалистов, запуск ветроэлектростанций в крае поможет сократить существующий в регионе энергодефицит, особенно если учитывать рост потребности в электроэнергии в связи с Олимпиадой 2014 года в Сочи.
Вместе с тем нужно отметить, что альтернативная энергетика в мире развивается в основном за счет государственной поддержки. В России таковой пока нет. Но инвесторы и разработчики проектов ждут: вот-вот в российском правительстве примут решение утвердить нормативно-правовые акты по введению механизма фиксированных надбавок к цене энергии ВИЭ сверх цены оптового рынка. Это приведет к тому, что срок окупаемости проектов снизится. В стране существуют десятки площадок, где проведены предпроектные исследования и ветромониторинг. В случае принятия ожидаемых рынком надбавок к тарифам к 2013 году инвестиции в ветроэнергетику России могут составить 3 млрд. евро, к 2015 году – более 7 млрд. евро. Потенциал рынка огромен. Развитие ВИЭ является одним из важных элементов модернизации экономики страны.
|
|
Ветровые турбины для «домашнего» пользования
Как известно, большинство ветровых электростанций устанавливается на достаточном отдалении от жилых построек. Причин для этого решения проектировщиков несколько, начиная от довольно высокого уровня шума, производимого ветровыми турбинами, и заканчивая тем фактом, что для эффективной работы ветротурбины требуется открытое место, что недостижимо в условиях города. Однако, голландская дизайнерская студия NL Architects предложила новую конструкцию ветровых турбин с вертикальной осью вращения. Эти установки внешне похожи на деревья, да и название получили соответствующее – Power Flowers.
|
Как известно, большинство ветровых электростанций устанавливается на достаточном отдалении от жилых построек. Причин для этого решения проектировщиков несколько, начиная от довольно высокого уровня шума, производимого ветровыми турбинами, и заканчивая тем фактом, что для эффективной работы ветротурбины требуется открытое место, что недостижимо в условиях города. Однако, голландская дизайнерская студия NL Architects предложила новую конструкцию ветровых турбин с вертикальной осью вращения. Эти установки внешне похожи на деревья, да и название получили соответствующее – Power Flowers.
Конечно, каждая из этих ветровых турбин имеет меньшую мощность, по сравнению со своими полномасштабными «собратьями», расположенными где-то на вершине холма. Но, собранные вместе, они могут генерировать электроэнергию, достаточную для питания нескольких домов в городе или поселке. Немаловажным преимуществом установок является непосредственная их близость к домам, что подразумевает значительное сокращение потерь при транспортировке энергии по высоковольтным сетям.
Разрабатывая проект, архитекторы студии немаловажное значение придавали эстетическому восприятию создаваемых ими ветровых турбин. В результате ветровые установки получили привлекательный внешний дизайн, благодаря нескольким турбинам, сгруппированным вместе в одну древовидную структуру. Вместо традиционных трехлопастных турбин, разработчики отдали предпочтение менее громоздким турбинам с вертикальной осью, построенным на основе существующих турбин под названием Eddy, разработанных компанией Urban Green Energy и предназначенных для установки в городских условиях. Монтаж каждой турбины Eddy займет по времени около часа, а сама установка полностью безопасна для окружения при использовании на скорости ветра до 193 км/ч.
На каждую древовидную структуру, изготовленную из полых труб, можно установить до 12-ти турбин. Power Flowers могут быть расположены в парках, вдоль улиц и дорог. По данным разработчиков, каждая ветровая турбина будет генерировать более 13000 кВт/ч электроэнергии в год при средней скорости ветра 5 м/с, а уровень шума составляет всего 42,8 db. Годовая выработка электроэнергии каждой установки с 12-тью турбинами составит 55000 кВт/ч.
|
|
Ветроустановка мгновенной сборки
Главной особенностью портативной ветряной турбины, анонсированной компанией-разработчиком Electric Pinwheels, является быстрота монтажа, на который тратится всего 8 секунд. Установка имеет небольшие размеры, практически незаметна на общем фоне, в случае перебоев с электроэнергией может быть быстро и легко запущена в работу, что делает ее незаменимым источником дополнительного питания для использования в частном хозяйстве.
|
При упоминании ветроэнергетики многие домовладельцы сразу представляют себе огромные башни турбин промышленных ветропарков, массивные и производящие много шума. Но Electric Pinwheels сломала эти стереотипы, предложив сторонникам альтернативной энергетики гибкий и легко монтируемый ветряной двигатель, который устанавливается на крыше дома или во дворе, значительно сокращая расходы хозяина дома.
Но самое главное отличие этого устройства состоит в том, что оно может быть смонтировано всего за 8 секунд без использования болтов и винтов и необходимости выравнивания или балансировки.
Лопасти турбины, изготовленные из полимерного материала, по форме напоминают перо птицы. Используя полимер, производители снизили общий вес устройства на 63% по сравнению с лопастями из дерева или стеклопластика. Кроме того полимерные лопасти быстрее реагируют на скорость и направление ветровых потоков, а прозрачность материала делает ветроустановку практически незаметной.
|
|
К 2030 году значительно повысится спрос на энергию ветра
По данным совместного исследования Global Energy Wind Council и Экологической Организации "Гринпис" к 2020 году спрос на ветроэнеретические установки может подняться с 12% до 22%.
|
В докладе "Взгляд на Энергию Ветра" говорится о том, что в 2020 году будет устанолено 1000 ГВт ветровых мощностей. Предполагается, что к 2030 году эта цифра может достичь 2300 ГВт. Кроме того, к 2030 году специалисты прогнозируют сокращение выбросов СО2 в размере 34 млрд. тонн. Сектор ветроэнергетики может обеспечить 3 миллиона рабочих мест, на данный момент их 600000. В основном рабочие места будут в Китае, поскольку именно Китай явлется крупнейшим рынком энергии ветра и центром по производству ветровых турбин. Однако ветровые электростанции производятся не только в данной стране. В докладе также дается прогноз о том, что в 2030 году около половины ветроэнергетических установок будет находится не только в развитых странах, но и в странах с развивающейся экономикой.
|
|
Новая турбина Eco Whisper Turbine практически бесшумная
Австралийская компания из Брисбена Renewable Energy Solutions Australia (RESA) недавно продемонстрировала свою первую рабочую установку, генерирующую электричество из энергии ветра. Как утверждает компания, Eco Whisper Turbine является самой тихой ветровой турбиной в мире. Имея высоту, примерно вполовину меньшую по сравнению с обычными ветряками, и гораздо меньшие лопасти, турбина способна производить 20 кВт электроэнергии. Кроме того, турбина может автоматически регулировать положение лопастей для максимального захвата потоков ветра.
|
Австралийская компания из Брисбена Renewable Energy Solutions Australia (RESA) недавно продемонстрировала свою первую рабочую установку, генерирующую электричество из энергии ветра. Как утверждает компания, Eco Whisper Turbine является самой тихой ветровой турбиной в мире.
Имея высоту, примерно вполовину меньшую по сравнению с обычными ветряками, и гораздо меньшие лопасти, турбина способна производить 20 кВт электроэнергии. Кроме того, турбина может автоматически регулировать положение лопастей для максимального захвата потоков ветра.
Даже небольшая ветровая турбина производит много шума, причиной которого, как известно, являются сильные ветровые потоки от кончиков лопастей. В целях разрешения этой проблемы, компания разработала оригинальный дизайн турбины в форме капюшона-кольца, благодаря которому Eco Whisper Turbine работает практически бесшумно. Более того, РЕСА утверждает, что турбина может производить на 30 процентов больше электроэнергии, по сравнению с существующими установками. При оптимальных условиях она способна генерировать до 45 тысяч кВт/ч в год.
По мнению разработчиков, Eco Whisper Turbine может рассматриваться в качестве основного источника возобновляемой энергии в районах, удаленных от линий электропередач, а также может стать эффективным энерго- и природосберегающим решением в таких местах, как аэропорты, университеты, торговые и коммерческие объекты. По словам представителя компании Майкла Ле Мессурира, когда их первая установка была представлена на недавней выставке Austeng Engineering in Geelong, интерес со стороны промышленных компаний был подавляющим.
Eco Whisper Turbine имеет максимальную высоту 21,1 метров, на вершине на стальных шарнирах установлен «капюшон» с лопастями диаметром 6,5 метра, который можно снять для технического обслуживания или при экстремальных погодных условиях. Впрочем, конструкция турбины разработана так, чтобы противостоять скорости ветра до 220 км/ч. Центральный узел («капюшон») состоит из 30 лезвий, изготовленных из алюминия. Использование технологии динамического вращающегося двигателя исключает потребность в установке традиционного «хвоста». Дополнительными преимуществами этой турбины являются старт при низкой скорости ветра и высокий уровень видимости.
|
|
Оптимизация размещения ветровых турбин даст увеличение мощности электростанции
Согласно оценкам, выработка ветровой энергии в 2010 году составила лишь около 2,5% от общего объема мирового производства электроэнергии. При этом ученые считают, что теоретический предел индивидуальной эффективности ветровых установок почти достигнут. Поэтому сегодня многие исследователи сосредоточились на выявлении новых подходов к увеличению мощности ветровых электростанций, и один из них нашли ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech).
|
Согласно оценкам, выработка ветровой энергии в 2010 году составила лишь около 2,5% от общего объема мирового производства электроэнергии. При этом ученые считают, что теоретический предел индивидуальной эффективности ветровых установок почти достигнут. Поэтому сегодня многие исследователи сосредоточились на выявлении новых подходов к увеличению мощности ветровых электростанций, и один из них нашли ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech).
В результате недавнего проведения полевых испытаний они выяснили, что выработка ветровой энергии может увеличиться почти в 10 раз за счет оптимизации размещения турбин на данном участке земли. Однако, разрабатывая более эффективную конструкцию ветровой электростанции, ученые отказались от использования ветроустановок с горизонтальной осью (HAWT), которые имеют широкий размах лезвий пропеллера, требующих большое пространство. По их мнению, это является основным фактором снижения выходной мощности участка. Более того, в целях компенсации потерь мощности, разработчики прибегают к увеличению высоты установки, размера лезвий и/или мощности ротора отдельно взятой ветротурбины, что влечет за собой увеличении затрат на техобслуживание.
Поэтому за основу электростанции, которая сможет эффективно захватывать энергию ветра даже на малых высотах, профессор Джон Дабири и его коллеги взяли ветровую турбину с вертикальной осью (VAWT), которая внешне похожа на взбивалку, торчащую из земли. На сегодняшний день VAWT мало используются из-за низкой эффективности отдельно взятой установки. Однако главное преимущество таких установок – в групповом размещении на близком расстоянии друг от друга. Это позволяет максимизировать захват воздушных потоков для производства электричества. Так, в проведенном эксперименте шесть VAWT произвели 21 – 47 Вт энергии на квадратный метр земельной площади, в то время как такие же по размерам HAWT могут выработать только 2 – 3 Вт на квадратный метр.
Также Дабири развенчивает сложившееся мнение о непрочности конструкции VAWT, которая быстро разрушается из-за усталости материала. По его словам, новейшие достижения в области материаловедения и прогнозирования аэродинамических нагрузок привели к разработке новой конструкции, которая способна выдерживать большие нагрузки.
|
|
Система прогнозирования ветра NCAR сэкономит миллионы долларов для клиентов Xcel Energy
Национальный центр атмосферных исследований (NCAR) разработал хорошо детализирующую систему прогнозирования ветровой энергии для компании Xcel Energy, которая позволяет захватывать электроэнергию от ветротурбин гораздо более эффективно и с меньшими затратами. В настоящее время эта система тестируется на ветровых электростанциях, обслуживаемых Xcel Energy в штатах Колорадо, Миннесота, Нью-Мексико, Техас и Висконсин. По словам представителей коммунальной компании, она будет экономить средства налогоплательщиков в размере несколько миллионов долларов в год.
|
Национальный центр атмосферных исследований (NCAR) разработал хорошо детализирующую систему прогнозирования ветровой энергии для компании Xcel Energy, которая позволяет захватывать электроэнергию от ветротурбин гораздо более эффективно и с меньшими затратами. В настоящее время эта система тестируется на ветровых электростанциях, обслуживаемых Xcel Energy в штатах Колорадо, Миннесота, Нью-Мексико, Техас и Висконсин. По словам представителей коммунальной компании, она будет экономить средства налогоплательщиков в размере несколько миллионов долларов в год.
Как заявляют разработчики, новая система на 35 процентов точнее, чем предыдущие методы прогнозирования. Она позволяет обслуживающему персоналу в режиме реального времени предвидеть количество энергии, которое будет произведено ветровыми турбинами по всей зоне обслуживания Xcel Energy. Таким образом, операторам предоставляется возможность принимать важные решения об экономии средств за счет возможной приостановки выработки электричества от угля и природного газа, и в то же время полностью покрывать потребности в энергии своих клиентов.
«Цель данного проекта состоит в том, чтобы дать Xcel Energy возможность наиболее эффективно использовать ветровую энергию», – говорит Уильям Махони, директор проекта NCAR. Xcel Energy заключила контракт с Центром в 2009 году, и уже в 2010 года она, опираясь на систему прогнозирования, сэкономила более шести миллионов долларов. Однако, инженеры Центра не останавливаются на достигнутом, и в настоящее время занимаются разработкой новых, более усовершенствованных моделей прогнозирования для системы.
В системе прогнозирования ветровой энергии используется набор инструментов, в том числе весьма детальные наблюдения атмосферных условий, а также определенный набор передовых компьютерных технологий, которые позволяют каждые 15 минут обновлять информацию о потенциально возможном количестве энергии ветра, произведенном на каждой электростанции Xcel Energy.
Поддерживает проект NCAR и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии от Департамента энергетики США, которая занимается оценкой нескольких математических формул для расчета количества энергии, генерируемой турбинами в случаях, когда ветры дуют на различных скоростях и в разных направлениях.
|
|
Энергия ветра: российский опыт
Вот уже более 20 лет страны Европы и США активно развивают ветроэнергетику. Энергия ветраВсе это происходит при активной поддержке государственных программ. Клуб стран, развивающих ветроэнергетику, называется «1 ГВт». Динамика роста установленных ветроэнергетических мощностей в мире показывала увеличение от 2 020 до 74 223 ГВт к 2006 году. В 2008 году общий объем перевалил через рубеж в 100 ГВт.
|
Располагая богатейшими ветроэнергетическими ресурсами и их весьма выгодным распределением по территории страны, Россия может и должна использовать свой шанс для оптимизации производства энергии, активно используя возобновляемые источники.
Суммарный технический ветропотенциал России оценивается примерно в 14 000 ТВт час/год, что превосходит более чем в 15 раз реальную выработку всех электростанций страны.
По различным прогнозам, на территории Российской Федерации к 2020 году может быть введено от 4,5 до 7,5 ГВт. Так, Проект государственной программы энергосбережения и повышения эффективности на период до 2020 года предполагает ввод 4 750 МВт установленных мощностей. А консервативный сценарий Агентства по прогнозированию балансов Института энергетической стратегии предполагает ввод 7,5 ГВт (по информации «РусГидро»). По оценкам ученых, спрос на ВЭС в Российской Федерации составляет 8 000 МВт. При этом потенциальный спрос на так называемые сетевые ВЭУ мощностью от 100 кВт до 10 МВт может быть оценен примерно в 4,5 ГВт, а спрос на аналогичные ВЭУ для автономного использования может составить порядка 2,5 ГВт.
История развития ВИЭ в России совсем короткая – ей меньше трех лет, если считать, что первые шаги в направлении развития системы стимулирования использования ВИЭ были сделаны 4 ноября 2007 года с внесением поправок в Федеральный закон № 35 «Об электроэнергетике». Этими поправками было введено понятие «возобновляемые источники» и названы критерии энергетической эффективности электроэнергетики: поставленная потребителям электрическая энергия, затраченная в этих целях энергия из невозобновляемых источников. Кроме того, были названы источники энергии, которые государство относит к возобновляемым. Поправки в закон обозначали основные направления, принципы и методы поддержки ВИЭ, такие как выпуск сертификатов, подтверждающих определенный объем генерации на основе возобновляемых источников, с последующим погашением. Были установлены надбавки к равновесной цене оптового рынка для генераторов на основе ВИЭ. Установлен обязательный объем потребления электроэнергии, произведенной на основе ВИЭ, для покупателей на оптовом рынке и утверждена приоритетная закупка электроэнергии, произведенной с использованием ВИЭ, со стороны сетевых компаний для компенсации своих технологических потерь.
Серьезным препятствием для широкого использования возобновляемых источников энергии являются высокие капитальные затраты и высокая себестоимость производства электроэнергии на основе ВИЭ по сравнению с традиционной электроэнергетикой. По этой причине до недавнего времени проекты в возобновляемой энергетике были убыточны и составляли менее 1% установленной мощности российской электроэнергетики. Ускорение темпов роста тарифов на газ и электроэнергию, стоимости подключения к сетям, а также постепенный запуск государственной поддержки использования ВИЭ будут способствовать стремительному развитию возобновляемой энергетики в РФ,
Вышедшее 3 июня 2008 года Постановление Правительства РФ № 426 «О квалификации генерирующего объекта на основе возобновляемых источников энергии» определяет генерирующий объект, имеющий право на государственную поддержку. Объект должен находиться в эксплуатации, и его функционирование должно осуществляться на основе исключительно возобновляемых источников или в режиме комбинированного использования возобновляемых и иных источников энергии.
Развитие ВИЭ – одно из прогрессивных направлений в энергетике, которое приобретает особое значение в условиях стоящих в России задач модернизации экономики, повышения энергоэффективности и развития энергосберегающих технологий.
Автор: Кимал Юсупов, начальник отдела ВИЭ Siemens в России
|
|
Компания Siemens представила модернизированные наземные ветровые установки
Компания «Сименс» модернизировала свои наземные ветровые турбины Siemens D3. Новые агрегаты SWT – 3.2.-101, SWT – 3.2.-108, SWT – 3.2.-113 отличаются повышенной мощностью в 3,2 МВт и являются примером единства формы и содержания
Начало серийного производства модернизированных установок запланировано на конец 2014 года. Для комплектации турбин будут доступны роторы диаметром 101 и 108 метров, класс ветра IEC: AI, и 113 метров, класс ветра IEC: IIA. Турбины мощностью 3 МВт по-прежнему будут доступны для станций с меньшей скоростью ветра.
|
Простота и эффективность – вот ключевые принципы, которых придерживался «Сименс» в 2009 году при создании первых коммерческих прямоприводных турбин. Учитывая пятилетний опыт работы в данной сфере и значительное число установленных по всему миру турбин D3, подход компании остался прежним, однако технологии продолжают обновляться. Модернизированная ветровая турбина Siemens D3 – это классический пример эволюции ветровых турбин. В ней сочетаются надежность проверенных, испытанных принципов и инновационные технологии. Улучшенная система управления турбины и увеличение ее производительности благодаря использованию более мощных магнитов – вот основные факторы, позволившие «Сименс» увеличить возможности привода турбин D3.
Модернизация этих агрегатов в очередной раз подчеркивает мощь структурных резервов, уже используемых в конструкции безредукторных ветровых турбин «Сименс». Одна из важных задач технических разработок компании – использование инновационных технологий с целью наращивания технического потенциала нашей продукции. Во время испытаний роторов, структуры в целом и мощности турбин разработчики симулировали условия, аналогичные по нагрузке 20 годам активного использования установки. В результате удалось создать продукцию нового поколения, куда более надежную, чем предыдущая модель, а также увеличить на 4% ее показатели выработки энергии.
Ветроэнергетика и смежная с ней сервисная деятельность – часть экологического портфеля «Сименс». Около 43% дохода компании приходятся на долю экологически чистой продукции и решений.
|
|
Быстрее, выше, сильнее. Значимые инновации в мировом секторе ветроэнергетики за последние 10 лет
За последние 10 лет ветроэнергетика представила несколько инноваций, благодаря которым генерация энергии с помощью ветра стала намного эффективнее. На этом дело не останавливается
Сектор ветроэнергетики за последние 10 лет получил очень широкое распространение — многие страны взяли на вооружение эту отрасль возобновляемой энергетики и активно ее развивают: кто-то развивает ее на суше, кто-то в морском пространстве. Технологические инновации появляются в обеих отраслях, генерирующих чистую энергию с помощью ветра. Сегодня ветроэнергетика по сравнению с остальными ВИЭ вырвалась немного вперед за счет двух инноваций, о которых еще 10 лет назад никто даже и мечтать не мог.
|
Плавучая оффшорная ветряная турбина.
Примечательно, что еще в 2005 году большая часть мировых экспертов не рассматривала всерьез идею создания плавучих оффшорных ветряных турбин. Конечно, к этому времени уже активно работали плавучие нефтяные платформы, которые были прикованы к морскому дну в течение довольно длительного времени в местах, где глубина порой достигала более 100 метров. Что касается производства энергии на таких платформах при помощи ветра, изначально никто эту идею всерьез даже не рассматривал: динамические нагрузки и вращающийся генератор делали подобную платформу очень шаткой, особенно во время штормов в море. Однако, уже через несколько лет на воду были спущены первые тестовые установки. В 2009 году норвежская компания Statoilhydo построила первую в мире полномасштабную плавучую оффшорную ветряную турбину, которая получила название Hywind. Гигантская турбина была установлена в 11 км от города Кармей. Немного позднее, в 2011 году у берегов Португалии была установлена турбина Windfloat, мощность которой составила 2 МВт. Новая технология турбинной платформы Windfloat позволила сдерживать колебания волн и ветра, что позволило турбине разместиться на поверхности океана, где глубина превышает 48 метров.
Подобные разработки очень эффективны для таких стран, как, например, Япония, где сектор оффшорной энергетики обладает большим потенциалом. Такие страны, как Япония, имеют береговые линии, которые резко переходят в глубокую воду — для традиционных оффшорных ветряных турбин это не очень хороший вариант касаемо установки в таких местах. А вот для плавучих ВЭС — самое то. К слову, в Японии, осенью прошлого года была запущена крупнейшая в мире плавучая ветряная электростанция неподалеку от АЭС «Фукусима», состоящая из двух ветряных турбин, мощностью 2 МВт каждая. Еще один яркий пример в данной области — плавучий ветряк, установленный в американском городке Брюер, штат Мэн. Высота объекта составляет почти 20 метров. Турбина является уменьшенным прототипом одноименной гигантской модели, мощность которой составляет 6 МВт.
Ветроэнергетические установки мульти-мегаваттного класса.
В 2002 году немецкая компания Enercon построила прототипветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт, который до декабря 2004 года считался крупнейшим в мире. Затем на свет появились турбины производства французской компании AREVA, мощность которых составила 5 МВт. Сегодня на рынке представлен широкий спектр ветроэнергетических установок, которые обладают выходной мощностью в 5 или 6 МВт. Крупнейшей турбиной на данный момент является турбина компании Enercorn — E-126 мощностью 7,58 МВт. Высота башни турбины составляет 131 метр, диаметр ротора — 126 метров.
В настоящий момент датская компания Vestas занимается строительством ветряной турбины V-164, мощность которой составит 8 МВт. 10 лет назад трудно было представить ветроэнергетические установки такой мощности. Кроме того, это требовало немалых денежных затрат. Сегодня же ветроэнергетику уже трудно представить без ветряных турбин мульти-мегаваттного класса.
На поприще мульти-мегаваттных ветроэнергетических установок также отметилась французская компания Alstom, которая в конце прошлого года завершила установку самой мощной в мире морской ветряной турбины Haliade 150 мощностью 6 МВт. Здесь же можно отметить и испанскую компанию Gamesa, которая осенью прошлого года установила на Канарских островах оффшорную ветряную турбину, мощностью 5 МВт.
|
|
Перспективы и трудности высотной ветроэнергетики
Ветровые турбины являются ядром ветроэнергетики, охватывая весьма значительные, участки земли. Лопасти, как правило расположены на высоте около 100 метров над землей. Высоко? Да, но тем не менее, скорость ветра на этой высоте не так велика, как на высотах в 6 000 — 15 000 метров над уровнем земли. Чем выше мы поднимаемся, тем большую скорость имеет ветер и тем более постоянны воздушные потоки. На этой высоте, скорость ветра превышает показатель в 92 километра в час, а порой достигает отметки в 400 километров в час!
|
Исследователи обнаружили, что наиболее благоприятные регионы для сбора ветровой энергии сосредоточены в восточной части Соединенных Штатов и в Восточной Азии, в том числе, в таких городах как Токио, Нью-Йорк, Сан-Паулу, Сеул, Мехико. А в Нью-Йорке, сосредоточены наиболее плотные ветровые потоки — ветра там быстрее, чем в любом другом городе США.
Обыкновенная ветроэнергетика сталкивается с множеством препятствий, таких как непостоянство скорости ветра, требования к земельным участкам и противодействие местных жителей. Высотная ветроэнергетика имеет огромный, долгосрочный потенциал, но сталкивается с разнообразными инженерными и нормативными проблемами. Исследователям еще предстоит выяснить, как безопасно подвесить ветровые турбины на высоте десятков тысяч метров от земли, как держать их в воздухе в течение длительного периода времени при сильных ветрах, и как избежать взаимных помех для авиации.
И хотя, предстоит разрешить множество трудностей, высотная энергия ветра может в конечном итоге стать более простым и дешевым способом извлекать энергию из ветра, нежели развитие традиционной ветроэнергетики. Такая ситуация может возникнуть по той причине, что не будет никакой необходимости в гигантских стальных и бетонных башнях или в поворотном механизме, который переориентирует стандартные ветровые турбины по мере изменения направления ветра.
Высотная энергия ветра может стать самым дешевым источником энергии в мире. А в масштабах всего мира, высотная ветроэнергетика сможет обеспечить потребности всей планеты, обладая низкими затратами, используя специальные системы захвата ветра, которые будут парить на высотах, где сила ветра намного выше, чем она есть на уровне земли. Высокоэнергетические потоки ветров, находятся на высотах, далеко над нами, и недостаточно башен высотой всего несколько сотен метров, которыми обладают классические ветровые турбины.
Австралийский ученый Брайан Робертс уже давно убежден в том, что энергия ветра на большой высоте может быть захвачена и использована. Он решил доказать это, и уже давно продемонстрировал, что технология “Летающих Электрогенераторов” (Flying Electric Generator - FEG) работает на практике и должна работать на больших высотах. Брайан Робертс со своими коллегами уже продемонстрировали, что Летающие Электрогенераторы могут эффективно вырабатывать электричество на малых высотах, но при сильных порывах ветрах.
В стремлении извлечь пользу из высотных ветров, компания Altaeros Energies разработала плавающую ветряную турбину — нечто среднее между традиционным ветряком и дирижаблем. После ряда успешных тестов, команда Altaeros уверена, что этот новый левитирующий ветряк станет жизнеспособный вариантом получения чистой энергии для отдаленных деревень или военных объектов.
Конструкция высотной ветряной турбины Altaeros довольно проста. Надувная оболочка, заполненная гелием поднимает его на большую высоту, где ветры гораздо сильнее, нежели чем на уровне земли. Высотные турбины удерживаются с помощью мощных тросов, с помощью которых электроэнергия, вырабатываемая турбиной проследует обратно на землю. Прототип произвел в более чем два раза больше энергии на значительной высоте, чем это сделал бы обычный ветряк на привычной мачте. Ветровая турбина, которая плавает в верхних слоях атмосферы производит очень мало шума, а в случае, если ей понадобится обслуживание, ее можно легко спустить на землю для ремонта.
Компания Makani Power разработала высотную ветровую турбину, которая по сути является огромным кайтом, который будет в состоянии использовать больший энергетический потенциал от ветров на больших высотах. Makani Power (Makani по гавайски означает “ветер”) является одной из нескольких компаний, которые разрабатывают кайты для захвата ветра высоко над землей.
Этот кайт представляет собой 30-метровое крыло из углеродного волокна, на котором установлены ветровые турбины. Оно способно летать на высоте между 250 и 600 метров над землей и генерировать 600 кВт энергии. Полученная энергия передается в электросети через длинный трос, ведущей вниз к земле или к морским буям. Кайт будет летать петляя под прямым углом к ветру, имитируя путь вращающихся лопастей турбины, в то время как направляющие на крыле будут управлять траекторией полета. Кстати, эту компанию в середине 2013 года приобрел гигант Google, для своего подразделения Google X, которое специализируется на инновационных проектах.
Стартап KiteGen из Турина имеет подход, который отличается от обычных методов извлечения энергии из ветра — вырабатывать электроэнергию на большой высоте, а затем переправлять еще с помощью тросов на землю. Подход Kite Gen заключается в том, чтобы оставить все генерирующее оборудование на земле, экономя вес в воздушной части конструкции, и вместо этого передавать физическую тягу кручения по тросу от кайта на землю для последующей выработки электроэнергии.
Чтобы воспользоваться увеличенной кинетической энергией высотной ветровой энергетики, проект KiteGen начинает с радикального изменения точки зрения на принцип работы ветряных турбин. Проект не использует статические ветряные фермы, которые используются для классической ветроэнергетики, но вместо этого он использует легкие, динамичные и умные технологии.
Чтобы извлечь энергию от ветра на высоте около 900 метров, энергетические кайты сделаны полужесткими и автоматически пилотируемыми. Все тяжелое оборудование для производства электроэнергии находится на земле. Для соединения воздушной и наземной систем, высокоустойчивые тросы передают тягу кайтов, одновременно с этим контролируя их направление и угол, относительно ветра.
Явное преимущество технологии KiteGen визуально можно увидеть на иллюстрации выше. Основная концепция сравнима с принципом работы ветровой турбины, чьи наиболее эффективные части лопастей (отмечены красным) встречаются с самым сильным ветром. Однако с технологией KiteGen, условная лопасть вращается только по траектории, где проходят наиболее быстрые воздушные потоки, в то время как генератор остается на земле. Полученная структура и базовая часть гораздо легче и дешевле традиционных решений. Кроме того, рабочая высота может быть скорректирована в соответствии с текущими ветровыми условиями.
Компания Joby Energy разрабатывает высотную ветровую турбину, которая будет работать на очень больших высотах. Их многокрылая конструкция поддерживает установку целого массива турбин. Турбины подключены к мотор-генераторам, которые производят тягу во время взлета и производство энергии в ходе полета перпендикулярно ветру. Ориентация в полете поддерживается за счет динамической компьютерной системы, которая управляет аэродинамическими поверхностями на крыльях и дифференциально контролирует скорость вращения ротора. Армированный композитный трос передает электроэнергию и удерживает систему над землей. Высокая избыточность конструкции массива турбин, позволяет даже в случае отказа нескольких элементов, оставаться в воздухе.
Для запуска на турбины подается питание, которое позволяет совершить вертикальный взлет. По достижении рабочей высоты, система использует силу ветра, чтобы летать по круговой траектории. Сильные скорости бокового ветра, в результате дают турбинам вращаться на высоких скоростях, устраняя необходимость в редукторах и иных способах повышения эффективности. Энергия передается на землю с помощью электрического троса. Во время редких периодов низкой ветряной активности, на турбины подается электричество и конструкция безопасно сажается на землю.
Технологии использования высотных ветров исследовались в течение нескольких десятилетий, но все еще находятся в стадии планирования или прототипов. По нашим оценкам, после ввода таких систем в эксплуатацию, стоимость высотной энергии ветра будет колебаться от двух до четырех центов за киловатт-час.
|
|
Один из Канарских островов скоро станет первым в мире островом со 100% питанием от ветра
Эль Йерро — самый маленький из Канарских островов, которые принадлежат Испании и расположен у берегов Африки (смотрите карту ниже), полным ходом идет в мир возобновляемых источников энергии. Пять ветряных турбин были построены на северо-восточной оконечности острова (вы можете увидеть одну из них на фото выше), общей мощностью 11,5 МВт, чего более чем достаточно для 10 000 людей, которые там проживают.
Но что произойдет, когда на острове в какой то момент будет штиль?
|
Резервное питание будет вырабатываться с помощью водохранилища, в которое будет искусственно закачиваться вода. Излишки энергии, вырабатываемые ветряными турбинами, будут использоваться для перекачки воды из резервуара около гавани в другой резервуар, большего размера, вблизи вулканического кратера на высоте около 2300 футов (700 метров). Все это означает, что когда нет достаточного ветра для генерации энергии, необходимой острову, энергетическая компания сможет просто открыть клапаны в верхнем резервуаре, а сила притяжения сделает всю остальную работу. В результате сброса воды, турбины смогут превращать кинетическую энергию воды в электричество. Больше не нужны аккумуляторы, здравствуй старая-добрая гравитация!
Ветропарк и проект по строительству гидроаккумулирующей электростанции сократят выбросы CO2 примерно на 18 700 тонн в год и позволят острову сохранить более 40 000 баррелей нефти в год. Однако, остров Эль Йерро по-прежнему будет содержать мазутную электростанцию в работоспособном состоянии, в качестве резервного источника питания.
Будем надеяться что этим летом проект благополучно будет введен в эксплуатацию, а другие островные государства вдохновятся энергетическими успехами Эль Йерро. Многие острова жгут мазут для производства электроэнергии, однако очевидно, что энергия ветра, гидроаккумулирующие электростанции и солнечная энергетика значительно чище и потенциально гораздо дешевле в долгосрочной перспективе. Да, сначала необходимо осуществить немалые вложения, однако потом энергия становится практически бесплатной.
Это пример работы гидроаккумулирующей электростанции, который не базируется на установке в Эль Йерро, но может дать общее представление о работе подобных систем
|
|
Ветроэнергетика
Н.А. Шонина, старший преподаватель МАрхИ
В последнее время «зеленое» строительство широко освещается на различных международных строительных выставках и конференциях. Экологические решения стимулируют развитие строительной индустрии, внедряя в практику проектирования и создания зданий инновационные технологии и материалы, привлекают альтернативные источники энергии. Одно из таких решений – использование ветроэнергетики. Эта отрасль специализируется на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. В качестве преобразователей могут использоваться ветрогенераторы (для получения электрической энергии), ветряные мельницы (для преобразования в механическую энергию), паруса (для использования на транспорте) и др.
|
История
Энергию ветра человечество освоило еще в давние времена. Ветряные мельницы использовались для помола зерна в Персии уже в 200 году до н.э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире, а в XIII веке эта технология была завезена в Европу крестоносцами.
В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. В Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, огражденных дамбами. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.
В 1890 году в Дании была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908 году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели башню высотой 24 м и четырехлопастные роторы диаметром 23 м. Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 м. К 1941 году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт. В период с 1940-х по 1970-е годы ветроэнергетика переживает период упадка в связи с интенсивным развитием передающих и распределительных сетей, дававших независимое от погоды энергоснабжение за умеренные деньги. Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1980-х годах, когда в Калифорнии начали предоставляться налоговые льготы для производителей электроэнергии из ветра.
Принцип действия
Воздушные потоки у поверхности Земли или моря являются ламинарными – нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 м. Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество в мире резко растет. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность пропорциональна третьей степени скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в восемь раз.
Наиболее распространенные ветряные электростанции состоят из генератора, хвостовика, мачты, контроллера, инвертора и аккумуляторной батареи. Сила ветра вращает колесо с лопастями, передавая крутящий момент через редуктор на вал генератора. Кроме непосредственно ветрогенератора, установка включает:
контроллер: преобразует переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей;
аккумуляторные батареи: служат для накопления электроэнергии и последующего ее использования энергосистемой в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора;
анемоскоп и датчик направления ветра: отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности;
автоматический переключатель источника питания (АВР): производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 с при исчезновении основного источника. Позволяет объединить ветроустановку, общественную электросеть, дизель-генератор и другие источники питания в единую автоматизированную систему;
инвертор: преобразует ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов.
Существуют ветрогенераторы вертикальные и горизонтальные (с вертикальной или, соответственно, горизонтальной осью вращения по отношению к земной поверхности). У каждого вида есть свои достоинства. Вертикальные ветрогенераторы менее шумны и долговечны. Устанавливаются на крышах любой формы. Легко монтируются на любой поверхности без мачты и не требуют ориентации на ветер. Горизонтальные ветряки имеют больший КПД при более низкой стоимости генератора.
Ветрогенераторы используются для удовлетворения потребностей объектов промышленного назначения, а также частных домов, коттеджей и пр. Например, при средней нагрузке в квартире 0,5 кВт и пиковой 4–5 кВт, пятикиловатный ветрогенератор может обеспечить нужды в электроэнергии даже при незначительном ветре. Ветрогенераторы в основном применяют при среднегодовой скорости ветра не менее 5 м/с. Однако все большее распространение получают легко разгоняемые ветряки, которые могут эффективно вырабатывать электроэнергию при скорости ветра, не превышающей 3,5 м/с. При наличии хорошего потенциала ветра целесообразнее использовать ветрогенератор как основной источник энергии, а имеющуюся электросеть – как резервный.
Преимущества:
выработка экологически чистой энергии. Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 т СО2, 9 т SO2 и 4 т оксидов азота;
небольшие эксплуатационные расходы, легкость эксплуатации.
Недостатки:
непредсказуемость количества выработки энергии вследствие нестабильности силы ветра;
экономически целесообразно применение только на тех территориях, где среднегодовая скорость ветра превышает 5 м/с.
Сегодня все больше производителей ветрогенераторов предлагают так называемые роторные установки, или ветрогенераторы с вертикальной осью вращения. Принципиальное отличие состоит в том, что вертикальному генератору достаточно 1 м/с, чтобы начать вырабатывать электричество. Развитие этого направления снимает ограничения по использованию энергии ветра в целях электроснабжения.
Однако и они имеют свои недостатки:
при работе создают шум и низкочастотные вибрации;
создают помехи телевидению и различным системам;
причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования.
Использование
Использование ветровой энергии особенно привлекательно при строительстве высотных зданий. Мощные ветровые турбины устанавливаются внутри самого здания, как правило, на технических этажах. Они позволяют ветру продувать здание насквозь, не создавая при этом сквозняков и воздушных ям. Благодаря обтекаемой форме здания воздушные массы, попадая в специальные каналы ветровых турбин, будут воздействовать на установленные ветровые генераторы. Таким образом, все необходимая энергия будет вырабатываться с помощью генераторов, что позволит значительно сократить расходы на другие виды электроэнергии. Кроме того, подобные установки позволят контролировать уровень охлаждения здания, тем самым предотвратить его перегрев.
Как показала практика, одновременное использование различных видов альтернативной энергетики, например ветровой и солнечной или геотермальной, наиболее эффективно. Дополняя друг друга, совместно они гарантируют производство достаточного количества электроэнергии на любых территориях и в любых климатических условиях.
В нашей стране наиболее востребованной и экономически целесообразной оказалась схема, в которой энергия, получаемая с помощью ветрогенераторов, преобразуется в тепло для обогрева жилья и получения горячей воды. Эта схема имеет несколько преимуществ:
отопление является основным энергопотребителем любого дома в России;
схема ветрогенератора и управляющей автоматики кардинально упрощается;
схема автоматики может быть в самом простом случае построена на нескольких тепловых реле;
в качестве аккумулятора энергии можно использовать обычный бойлер с водой для отопления и горячего водоснабжения;
система отопления не такая требовательная: температуру воздуха в помещении можно поддерживать в широких диапазонах 19–25 °C, а в бойлерах горячего водоснабжения – 40–60 °C без ущерба для потребителей.
В нашей стране существуют разработки, направленные на модернизацию современных схем. Например, сотрудниками Челябинского государственного агроинженерного университета С.К. Шерьязовым и Р.А. Ахметжановым изобретено комбинированное устройство для горячего водоснабжения с использованием солнечной и ветровой энергии. Устройство для горячего водоснабжения состоит из солнечного коллектора, трехсекционного бака-аккумулятора, в верхней секции которого расположен дополнительный нагреватель, электрически связанный с ветроэлектроагрегатом, а в средней секции – нагреватель, электрически связанный с ветроэлектроагрегатом, теплообменник, вход которого связан с выходом солнечного коллектора через трехходовой клапан, а выход – с входом дополнительного теплообменника, расположенного в нижней секции бака-аккумулятора и своим выходом связанного с входом солнечного коллектора.
Вход дополнительного теплообменника соединен перемычкой с трехходовым клапаном. В устройстве имеется насос для перекачивания воды из верхней секции бака-аккумулятора в его среднюю секцию и насос для перекачивания воды из нижней секции бака-аккумулятора в его среднюю (или верхнюю) секцию через трехходовой клапан. Устройство обеспечивает повышение надежности горячего водоснабжения и эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепловую.
Целью изобретения является повышение надежности горячего водоснабжения при совместном применении солнечной и ветровой установок, а также эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепловую. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1.
Устройство для горячего водоснабжения работает следующим образом. В исходном состоянии все секции бака-аккумулятора 2 заполнены водой. При температуре воды в средней секции бака-аккумулятора 2 ниже требуемой замыкается контакт 7, обеспечивающий подачу электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектроагрегатом 4, на нагреватель 6. Одновременно с этим, при условии, что температура воды в средней секции бака-аккумулятора 2 ниже температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1, трехходовой клапан 11 открывает трубопровод 10 и закрывает трубопровод 14, и теплоноситель, нагретый под действием солнечной радиации в солнечном коллекторе 1, за счет термосифонной циркуляции поступает в теплообменники 9 и 12 и возвращается в солнечный коллектор 1 через обратный клапан 13.
При достижении водой в средней секции бака-аккумулятора 2 температуры, выше или равной температуре теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1, трехходовой клапан 11 закрывает трубопровод 10 и открывает трубопровод 14, обеспечивая поступление теплоносителя из солнечного коллектора 1 в теплообменник 12 и обратно в солнечный коллектор 1 через обратный клапан 13.
После нагрева воды в средней секции бака-аккумулятора 2 до требуемой температуры размыкается выключатель 7 и замыкается выключатель 5, который в свою очередь обеспечивает подачу электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектроагрегатом 4, на дополнительный нагреватель 3. Одновременно с этим трехходовой клапан 11 закрывает трубопровод 10 (если последний был открыт) и теплоноситель из солнечного коллектора 1 через трубопровод 14 поступает в теплообменник 12 и обратно в солнечный коллектор 1 через обратный клапан 13.
В случае снижения температуры воды в средней секции бака-аккумулятора 2 ниже требуемой, цикл нагрева воды в этой секции повторяется.
При нагреве воды в верхней секции бака-аккумулятора 2 до требуемой температуры выключатель 5 размыкается.
Нагрев воды в средней секции бака-аккумулятора 2 при отсутствии энергии солнца и ветра (или ее слабой интенсивности) осуществляется с помощью теплообменника 8, связанного с дублирующим источником энергии.
При снижении уровня воды в средней секции бака-аккумулятора 2 ниже допустимого пополнение этой секции новой порцией воды производится из той секции бака-аккумулятора, в которой находится вода с более высокой температурой, причем при снижении уровня воды в верхней секции бака-аккумулятора 2 (в результате ее перекачивания в среднюю секцию бака-аккумулятора 2 насосом 15) ниже допустимого вода в эту секцию перекачивается из нижней секции бака-аккумулятора 2 насосом 16 путем открытия трубопровода 19 и закрытия трубопровода 18 трехходовым клапаном 17, а при снижении уровня воды в нижней секции бака-аккумулятора 2 (в результате ее перекачивания в верхнюю или среднюю секцию бака-аккумулятора 2 насосом 16) ниже допустимого открывается клапан 20 и эта секция пополняется холодной водой из водопровода.
В случае равенства температур воды в верхней и нижней секциях бака-аккумулятора 2 в среднюю секцию перекачивается вода из нижней секции бака-аккумулятора 2 с помощью насоса 16 через трехходовой клапан 17 и трубопровод 18.
Таким образом, предлагаемое устройство для горячего водоснабжения обеспечивает повышение надежности горячего водоснабжения за счет введения в среднюю секцию бака-аккумулятора теплообменника, связанного с дублирующим источником энергии, а также повышение эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии за счет того, что при температуре воды в средней секции бака-аккумулятора ниже температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора аккумулирование тепловой энергии, получаемой в солнечном коллекторе, происходит в средней и нижней секциях бака-аккумулятора, иначе – только в нижней секции бака-аккумулятора, а при температуре воды в средней секции бака-аккумулятора, равной требуемой, аккумулирование тепловой энергии, получаемой в результате преобразования электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектроагрегатом, происходит в верхней секции бака-аккумулятора.
|
|
Энергетические возможности наружного климата
Ю. А. Табунщиков, докт. техн. наук, президент НП «АВОК»,
Б. Л. Акопов, канд. техн. наук, заместитель директора ОАО «Инсолар-инвест»
Энергетическая политика XXI века будет основываться на использовании нетрадиционных возобновляемых экологически чистых источников энергии: солнечная энергия, энергия ветра, тепло Земли, воды, наружного воздуха и т. п. Одним из значительных подтверждений этого тезиса является одобренная Комиссией Европейских сообществ в начале 2008 года программа по борьбе с глобальным изменением климата, предусматривающая увеличение доли использования возобновляемых источников энергии с 8,5 до 20 %.
Практическое использование энергетических возможностей наружного климата требует установления потенциальной энергетической эффективности того или другого показателя наружного климата, а при их совместном использовании – установления их комплексной потенциальной энергетической эффективности. Действительно перед пользователем встает практическая задача: оценить энергетическую эффективность использования, например, только ветро-энергетической установки или совместного использования ветро-энергетической установки, солнечных коллекторов и тепловых насосов, использующих тепло наружного воздуха в конкретном рассматриваемом районе расположения здания. Исследования показывают, что использование ветро-энергетической установки в центре Москвы для энергоснабжения зданий не целесообразно, а в районе Московской кольцевой автодороги (МКАД) – достаточно эффективно.
Таким образом, без оценки потенциальных энергетических возможностей наружного климата пользователь не может принять правильного решения о целесообразности использования того или другого возобновляемого источника энергии.
|
Потенциальная энергетическая возможность (эффективность) наружного климата характеризуется расчетными значениями показателей наружного климата района строительства: солнечной радиацией, скоростью и направлением ветра, температурой наружного воздуха и т. д.
В результате, если будут определены расчетные значения показателей наружного климата, а также значения их совместной повторяемости, то реально построить карту России, на которой в векторном виде можно изобразить потенциальные энергетические возможности наружного климата. Такая карта явится основанием для определения целесообразности применения тех или иных установок, использующих энергетические возможности наружного климата.
Таким образом, задача определения потенциальных энергетических возможностей наружного климата сводится к определению расчетных значений показателей наружного климата и учету их совместного сочетания.
Основным требованием, предъявляемым к математической модели показателей наружного климата, является учет их совместного сочетания. Возможны три подхода к построению математической модели совокупности показателей наружного климата: детерминированный, вероятностный и детерминированно-вероятностный. Первый подход основан на использовании реального сочетания совокупности показателей наружного климата каждого географического пункта за многолетний период. Сущность этого подхода заключается в следующем. В архивах метеостанции собраны за много лет ежечасные и срочные показатели климата для данного географического пункта. С целью использования в теплотехнических расчетах эти данные систематизируют в табличную форму. В табл. 1 приведена примерная табличная форма систематизации показателей наружного климата.
При вероятностном подходе к построению математической модели совокупности показателей наружного климата изменение этих показателей является случайным процессом, причем нестационарным и многомерным. Показатели климата проявляют взаимные корреляции, как положительные, так и отрицательные. Так, например, в ряде местностей наблюдается в зимнее время сочетание низких температур наружного воздуха с высокими скоростями ветра; в других – низким температурам со-ответствуют малые скорости ветра. Некоторые метеостанции регистрируют показатели, которые свидетельствуют об отсутствии корреляции похолодания со скоростью ветра. Нестационарность случайного процесса изменения показателей наружного климата иллюстрируется выраженными периодическими составляющими амплитуд, которые, однако, того же порядка, что и чисто случайные составляющие. Если же выделить чисто случайный процесс и рассматривать его изменения во времени, то видно, что спектр его очень широк, и наряду с очень медленными составляющими (один год в среднем может очень сильно отличаться от другого) видны и быстрые гармоники с периодом в несколько часов.
В свете отмеченных выше трудностей нельзя ожидать единого для всех местностей и конкретных задач универсального подхода к построению вероятностной математической модели совокупности показателей наружного климата. В то же время можно рекомендовать следующие подходы к решению задачи. По экспериментальным данным можно построить как одномерные функции распределения показателей наружного климата, так и двухмерные: температура – скорость ветра, температура – солнечная радиация, температура – относительная влажность, энтальпия наружного воздуха – солнечная радиация. Распределение повторяемостей двухмерного комплекса можно представить в виде поверхности, определяемой рядом статистических характеристик. Так, поверхность, подчиняющаяся закону нормального распределения, полностью описывается пятью статистическими: двумя средними, двумя среднеквадратичными отклонениями и коэффициентом корреляции.
Рассмотрение более сложных фазовых областей (трехмерных и более) нецелесообразно, т. к. потребует большего экспериментального материала, чем накопленный на метеостанциях. Наличие неслучайных составляющих приводит к тому, что приходится все эти распределения строить для конкретного набора времен: скажем, четыре раза в сутки для всех дней данного месяца. Затем выполняется интерполяция по времени между этими четырьмя замерами, причем интерполируется не сам показатель (например, температура), а параметры распределения: среднее и дисперсия. Для двухмерных распределений выполняется интерполяция двух средних, двух дисперсий и коэффициента корреляции. В результате получаем функцию распределения для произвольного момента времени, не ограничиваясь только штатными сроками замеров на метеостанции.
Трудность в этом методе возникает при необходимости интерполирования распределения величин, не меняющихся по гармонике. Например, солнечная радиация ночью равна нулю, и ход изменения ее во времени в дневное время может быть очень сложным при переменной облачности. Одним из недостатков метода является то, что он не учитывает динамику процесса, не рассматривает инерцию климатических явлений. Например, в распределение температуры в 19:00 часов в июне войдут все измерения за июнь текущего года и ряда предыдущих лет. Между тем, июнь месяц может сильно отличаться в разные годы. Разница между днями этого года может быть несравнимой с разницей, определяемой для разных лет. Однако, исходя из практических потребностей расчетов теплового режима помещений, можно считать, что изложенный метод моделирования распределений обеспечивает инженерную точность результатов расчета.
При использовании нетрадиционных источников энергии в системе теплоснабжения зданий в том или ином географическом пункте необходимо определить комплекс значений параметров наружного климата, характеризующих его энергетические возможности, а также эффективность и целесообразность их применения.
Основными параметрами наружного климата в этом аспекте проблемы являются температура Т0 (или энтальпия) наружного воздуха, скорость ветра V0 и солнечная радиация J, которые при репрезентативной выборке будем считать независимыми величинами.
Одним из решений задачи комплексного представления параметров наружного климата является задание их совместного распределения в виде таблицы сочетаний, которая формируется следующим образом. Значения совместно анализируемых параметров X и Y округляются с тем, чтобы можно было рассматривать ограниченное число значений, принимаемых этими параметрами: X1,...,Xi,...,Xk; Y1,...,Yj,...,Ym. Для каждого сочетания (Xi, Yj) по данным наблюдений рассчитывается число случаев nij, когда параметры принимали эти значения. Вероятность события, когда один или оба параметра принимают ряд значений, оценивается суммированием чисел nij по соответствующим i и j.
Для энергетической характеристики климата представляет интерес оценить обеспеченность работы установок, использующих нетрадиционные источники энергии, при экстремальных температурных условиях. Поэтому в качестве основного параметра климата примем температуру наружного воздуха Т0 (или производную от нее величину – энтальпию), а в качестве параметров, характеризующих энергетическую эффективность климата, – скорость ветра V0и солнечную радиацию J. В дальнейшем изложении под параметром X будем понимать основной параметр климата.
При решении практических задач необходимо определить вероятность того, что параметр Y, описывающий энергетические возможности климата, примет значение в некоторых пределах, например, от a до b. Это событие будем называть попаданием Y в «рабочий интервал». Границы «рабочего интервала» обуславливаются техническими характеристиками предполагаемых установок по использованию нетрадиционных источников энергии.
|
|
Конструкция винта ветрогенератора
Андрей Порохня
Ветроэнергетика сегодня - это активно развивающаяся отрасль. Но использование энергии ветра связано с определенными трудностями, в частности слабым и непостоянным напором ветра. Рассматриваемая далее конструкция винта позволяет повысить эффективность работы ветрогенератора.
На сегодняшний день существует множество конструкций винтов ветрогенераторов. Данная конструкция является усовершенствованной версией этого множества и обладает более высокими характеристиками в условиях использования при слабом и непостоянном ветре.
Все существующее множество можно условно разделить на два типа. Первый тип использует подъемную силу ветра (ветряк с горизонтальной осью вращения), второй тип использует силу напора потока (ветряк с вертикальной осью вращения). Данная конструкция совмещает в себе обе возможности использования силы ветра.
|
Для данной конструкции ветрогенератора можно применить электронную систему ориентирования по ветру. Для этого необходимо убрать экран и крыльчатку. На место крыльчатки устанавливается электродвигатель, который управляется электронной схемой ориентирования по направлению ветра. Такая схема ориентирования дает возможность дистанционно управлять положением лопастей. При необходимости отворачивать ветрогенератор от ветра, тем самым останавливая его для обслуживания, подключения и отключения оборудования и т. д.
В отличие от ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения, где ведомое оборудование находится высоко над землей, данная конструкция ветрогенератора имеет неоспоримое преимущество. Конструкция ветрогенератора позволяет легко передавать крутящий момент вниз к основанию мачты с помощью вала 12. Это значительное преимущество, если ведомое оборудование имеет большой вес и габариты и не может быть поднято высоко над землей.
Ветряк использует подъемную силу ветра как движущую силу, но реализует это посредством иной траектории движения лопастей, в сравнении с классическим ветряком с горизонтальной осью вращения. Воспользоваться силой напора потока конструкция может только в момент старта, что дает ей высокий стартовый порог. Конструкция не будет вращаться быстрее скорости ветра, и лопасти, расположенные перпендикулярно потоку, не будут тормозить вращение. Давайте подробнее рассмотрим, как работает ветряк.
Если конструкция вращается со скоростью ветра, ее лопасти расположены к набегающему потоку строго параллельно, поток обтекает лопасть равномерно с обоих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра на какой-то угол, то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. Ветряк будет стремится достигнуть скорость ветра, но чем ближе скорость вращения ветряка к скорости ветра, тем меньше будет угол атаки набегающего потока, а следовательно и подъемная сила. Если мы будем нагружать ветряк, пытаясь затормозить его, угол атаки будет расти, а следовательно будет расти подъемная сила ветра. Скорость вращения ветряка падать не будет, но крутящий момент многократно вырастет. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если проводить аналогии, то классический ветряк с горизонтальной осью вращения должен уметь менять угол поворота и заклинивания лопасти в зависимости от скорости ветра в каждый момент времени. Такие лопасти сделать очень трудно.
Если сравнивать конструкцию с простым горизонтальным ветряком, то она конечно гораздо сложнее. Но это необходимое усложнение конструкции для того, чтобы адаптировать ее к нашим условиям эксплуатации. Я живу в Краснодаре. Среднегодовая ветровая нагрузка у нас - 6 м/с, перепад скоростей - от полного штиля до ураганных порывов при частых изменениях направления ветра. И такие условия почти на всей территории России. В таких условиях классический ветряк с горизонтальной осью вращения работать эффективно не будет. Необходимо усложнять конструкцию, делать поворотные лопасти, усовершенствовать систему ориентирования по ветру (во избежание раскачки). То есть мы вынуждены усложнять конструкцию, чтобы повысить ее эффективность. Если мой ветряк легко справится с задачей регулирования угла атаки в зависимости от снимаемой нагрузки и скорости ветра, то с классическим горизонтальным ветряком не все так просто. Делая поворотные лопасти, мы будем вынуждены отказаться от углов заклинивания лопасти, то есть придется сделать лопасть прямой, а это ухудшит аэродинамику винта. Поворачивать весь ветряк вместе с генератором гораздо сложнее, чем повернуть шестеренку 5 в моей конструкции (шестеренка ориентации ветрогенератора по ветру).
Основное преимущество моей конструкции перед классическим горизонтальным ветряком - это большой крутящий момент при скорости движения лопастей со скоростью ветра. Высокий стартовый порог. Простота ориентирования по направлению ветра.
Классический горизонтальный ветряк имеет очень высокую быстроходность (может доходить до 300 об. секунду), но стоит приложить к нему нагрузку, как скорость вращения резко падает.
Как провести численные сравнения получаемой мощности, я не знаю, если можете - подскажите.
Ветрогенератор надо рассматривать как комплекс: винт плюс полезная нагрузка, которую винт тянет. И согласование винта с нагрузкой - очень важный момент. Рассмотрим классический ветряк с горизонтальной осью вращения. При отборе мощности скорость вращения начинает падать, но мощность растет до какой-то величины. Мы продолжаем увеличивать отбор и тогда и мощность, и обороты падают. Задача контролера регулированием отбора мощности - держать постоянно максимальные значения, балансировать на пике. Если винт имеет поворотные лопасти, то в зависимости от скорости вращения лопасти меняют угол атаки, чтобы повысить эффективность работы ветрогенератора. Все эти регулировки приблизительные, мы точно не знаем, почему упали обороты. Изменилась скорость ветра, перегрузили ветряк отбором мощности или какие-то другие причины. Потом не надо забывать, что углы заклинивания лопасти рассчитываются под конкретную скорость ветра, и винт может выдать максимум, только если ветер соответствует параметрам винта. А делая лопасти поворотные, мы вообще вынуждены отказаться от углов заклинивания, что сильно ухудшает аэродинамику винта. Теоретический КИЭВ идеального винта с горизонтальной осью вращения Н.Е. Жуковский 0,593 Г.Х. Сабинин 0,683 при этом реальный винт, имеющий практический КИЭВ 0,4, считается отличным результатом. Грубо говоря, практический КИЭВ - это две трети от теории. Это не потому, что теория плохая, просто невозможно сделать лопасть, которая будет менять углы заклинивания и угол атаки в зависимости от скорости ветра. Непонятно как регулировать угол атаки лопасти в зависимости от снимаемой мощности (почему упала мощность, необходимо увеличить угол атаки или просто изменилась скорость потока). Поэтому все горизонтальные винты работают с усредненными параметрами, углы заклинивания рассчитываются по средней скорости ветра, углы атаки лопасти в зависимости от скорости вращения, без учета снимаемой нагрузки, и т д и т п.
С моей конструкцией по-другому, ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если мы перегрузим ветряк, угол атаки станет слишком большим, произойдет срыв потока с лопасти и обороты ветряка упадут ниже скорости ветра. Это четкая граница, мы можем нагружать ветряк до тех пор, пока скорость его вращения равна скорости ветра. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности и выдает максимум, пока его скорость вращения равна скорости ветра.
Скорость вращения моего ветряка никогда не превысит скорость ветра в отличии от ветряков с горизонтальной осью вращения, но крутящий момент, который он способен выдать, многократно превышает крутящий момент ветряка с горизонтальной осью вращения. А вращение со скоростью ветра дает свои преимущества. Так при диаметре ветряка 2 м длина его окружности будет равна 6,28 м. То есть при скорости ветра 6м/с ветряк будет делать примерно один оборот в секунду. А при ураганном ветре 25 м/с будет делать всего 4 оборота в секунду. Это небольшая скорость вращения и никаких запредельных перегрузок конструкция испытывать не будет, хотя при таком ветре уже шифер с крыш улетает. Не надо сравнивать с ветряками, которые используют силу напора потока как движущую силу, так как они выполняют максимальную работу, когда их лопасть движется в три раза медленнее скорости ветра, а моя конструкция - когда лопасть движется со скоростью ветра. Следовательно моя конструкция в три раза эффективней.
Насчет потерь на механизме синхронизации, поворота лопастей. Давайте рассмотрим подробнее. При полном отсутствии ветра мы руками раскручиваем конструкцию за плечо, на котором закреплена лопасть и механизм поворота лопасти. Мы затратим какую-то энергию на вращение конструкции, часть этой энергии потратится на вращение лопасти вокруг своей оси. Но при работе ветряка все происходит не так. Лопасть является движущей деталью конструкции, на лопасть действует подъемная сила ветра. Рассмотрим лопасть подробнее. Лопасть симметрична хорде, обе грани лопасти одинаково закруглены (так как лопасть поворачивается к потоку то одной гранью, то другой). При стекании с закругленного конца лопасти поток будет срываться, образуя область низкого давления что приведет к тому, что вектор подъемной силы ветра будет смещен немного назад относительно центра симметрии лопасти. Короче говоря, лопасть, расположенная под каким-то углом к набегающему потоку, будет стремится повернуться параллельно потоку. Будет возникать крутящий момент. Это если у чемодана ручку прикрепить не по центру а сместить в сторону, чемодан перекосит, чемодан тяжелее не станет, просто точка опоры не совпадает с центром тяжести. Когда лопасть движется по фронту, относительно набегающего потока, возникающий закручивающий эффект совпадает с направлением вращения лопасти. Когда по тылу возникающий закручивающей эффект противодействует вращению лопасти. Эти силы одинаковы, но противоположно направлены и должны уравновесить друг друга. Но на практике лопасть, движущаяся по фронту, будет получать больше энергии от потока, чем лопасть, движущаяся по тылу (она находится как бы в тени первой, часть энергии поток уже отдал, и его воздействие на лопасть более слабое). Поэтому в результате сложения этих противоположно направленных сил у нас останется положительный остаток, совпадающий с направлением вращения лопасти. Чем больше лопастей имеет конструкция, тем больше затеняющий эффект, и тем сильнее будет проявляться крутящий момент лопасти.
В развитии ветроэнергетики можно условно выделить два направления. Первый - строительство ветропарков в местах с высокой ветровой нагрузкой и дальнейшей транспортировкой электроэнергии потребителю. Второй - установка ветрогенераторов непосредственно на месте потребления электроэнергии. Первый выгоден, если находится недалеко от потребителя. Второй развит плохо, так как на рынке нет конструкции, способной эффективно использовать нестабильные порывистые потоки ветра. Моя конструкция ориентирована на решение этой задачи и обладает необходимыми для этого качествами. Бесшумность (для возможности размещения рядом с местом проживания), простота ориентирования по ветру, высокий стартовый порог, большой крутящий момент при скорости движения лопастей со скоростью ветра, устойчивость к ураганным порывам ветра.
Источник: http://alternativenergy.ru/
|
|
Российская ветроэнергетика за год производит столько же энергии, сколько китайская - за 2 часа
У России есть обширные возможности для того, чтобы развивать возобновляемую энергетику. Однако несмотря на это, на сегодняшний день она, если доверять статистике, занимает только 64 место в мире по объему общей электрической мощности ветропарков. Говоря иначе, в России налицо почти полное отсутствие интереса к потенциалу данной сферы энергетики.
Согласно разным источникам суммарная мощность ветроэлектростанций в России составляет не более 16-17 МВт электроэнергии. При этом согласно данным Bloomberg в Китае мощность всех ветроэлектростанций составляет около 76 ГВт. А это значит, что российская ветроэнергетика производит за год примерно столько же энергии, сколько китайская ветроэнергетика может выдать за 2 часа.
|
Специалисты утверждают, что главная проблема развития альтернативной энергетики в России состоит в том, что подобные проекты нуждаются в значительных финансовых влияниях, хотя проведение, скажем, Олимпийских игр в Сочи, доказывает тот факт, что для реализации больших энергетических вливаний хватает возможностей, необходимо только желание. Согласно информации из интернета, если учитывать расходы на приобретение, монтаж и применение соответствующего оборудования в Российской Федерации, себестоимость 1 кВт/ч «ветряного» электричества составит от 6 до 18 рублей. При этом так называемая традиционная энергетика продает 1 кВт/ч за 2-4 рублей. Казалось бы, это показывает, что ветроэнергетика не является выгодным делом. Но при этом стоит сделать пару поправок. Во-первых, газ, нефть и другие ископаемые источники энергии рано или поздно закончатся. Во-вторых, благодаря стремительному развитию данной области энергетики и техническому прогрессу себестоимость вырабатываемой энергии продолжает ощутимо снижаться.
Российский обыватель в массе своей полагает, что ветры дуют только на океанских берегах, однако согласно данным отчета 2011 года от группы экспертов из компании AnalyticResearchGroup, Россия обладает наибольшим ветропотенциалом в мире. Технический потенциал ветряных электростанций РФ оценивается в 2 469,4 млрд. кВтч в год, а общие ресурсы в данной отрасли определяются в 10,7 ГВт. Наибольшие ветровые энергетические зоны в России располагаются как правило на островах и побережье Северного Ледовитого океана от Камчатки до Кольского полуострова; в районах Дона, Средней и Нижней и Волги; на побережье Азовского, Черного, Балтийского, Баренцева, Охотского и Каспийского морей; на Алтае, в Карелии, на Байкале, в Туве.
На текущий момент на 70% территории Российской Федерации бензиновые или дизельные электростанции являются чуть ли не единственными источниками энергии. К примеру, на Крайнем Севере, где живет более 10 миллионов человек, каждый год расходуется 6-8 миллионов тонн топлива. При этом себестоимость вырабатываемой электрической энергии составляет от 10 до 12 руб. за кВт/час. Согласно оценкам экспертов, Применение ветродизельных установок в данном регионе позволит сократить расход топлива в два-три раза, что снизит цену электроэнергии.
В отдаленных регионах страны ветроэлектростанции наиболее перспективны, ведь люди живут там вдали от ЛЭП, и цены на топливо многократно увеличиваются из-за транспортировки энергетических ресурсов. К примеру, органы управления в некоторых удаленных регионах Восточной Сибири тратят на топливо более половины бюджета населенного пункта.
На сегодняшний день Россия производит примерно 16 МВт ветряной энергии. Самая большая ветроэлектростанция располагается в районе поселка Куликово (Зеленоградского район Калининградской области), также большие электростанции находятся на Чукотке, в Коми, Калмыкии и Башкортостане. На северо-западе, востоке и юге страны существуют пригодные для строительства ветроэлектростанций площадки мощностью около 2500 МВт, а также площадки, ожидающие проектных работ по вводу мощностей более 3000 МВт. При этом на долю ветровой энергетики в Российской Федерации сейчас отводится 0,5-0,8% в общем энергетическом балансе страны. Это крайне мало, поэтому оптимизм внушает тот факт, что 23 мая 2013 года на заседании Правительства получили одобрение нормативные акты, стимулирующие применение возобновляемых источников энергии и локализующих производство оборудования для такой генерации на территории страны.
Также правительство одобрило проект постановления, который определяет ценовые параметры торговли мощностью объектов генерации на основе ВИЭ, а также проект изменений, который касается установления требований по локализации для объектов такой генерации. Был принят и проект дополнений по целевым показателям установленной мощности по видам и годам и ВИЭ целью заключения долгосрочных договоров о предоставлении мощности и определения предельных капитальных затрат для проведения конкурсного отбора инвестиционных проектов. Специалисты надеются, что данные проекты благотворно скажутся на развитии отрасли, увеличат мощность энергетического парка ВИЭ и привлекут новые инвестиции.
Стоит отметить, что развитие ветровой энергетики было также обозначено в числе основных задач в рамках госпрограммы "Энергоэффективность и развитие энергетики", которая определяет ввод 6,2 ГВт генерации на основе ВИЭ до 2020 года. Ожидается, что это позволит увеличить долю такой генерации в текущем энергетическом балансе с 0,8% до 2,5%. Согласно планам полномочия по контролю за локализацией производства оборудования для ВИЭ в Российской Федерации будут даны Министерству торговли и промышленности. Премьер-министр Дмитрий Медведев ранее отметил, что если в России не будет создана нормативная база для стимулирования ВИЭ, страна станет заложником существующей ныне углеводородной модели энергетики.
Директор Российской ассоциации солнечной энергетики Антон Усачев считает, что принятие нормативно-правовых актов для ветроэнергетики даст возможность привлечь миллиарды инвестиций в возобновляемую энергетику в целом и в солнечную энергетику, у которой в России также огромный потенциал, в частности. В качестве примера он сообщает, что в регионах Южного федерального округа удельная выработка солнечных электростанций составляет свыше 1336,34 кВт/ч/кВт, а это соответствует показателям итальянских установок.
В то же время в Европе развитие ветровой энергетики идет стремительными темпами. К примеру, в Испании на острове Гран Канария планируется запуск ветровой турбины высотой 154 метра с лопастями длинной 62,5 метра. До конца 2014 года эксперты планируют ввести ветровую электростанцию в эксплуатацию на полную мощность, после чего она будет снабжать электричеством 11 000 жителей острова. При этом мощность станции составит ориентировочно 11,5 МВт, тогда как пиковое потребление энергии островитянами составляет не более 8 МВт.
Также показателен пример развития альтернативной энергетики в Германии. Четверть века назад фермеры земель Шлезвиг-Гольштейна начали установку первых ветряков. За эти 25 лет первопроходцы в этом направлении достигли поразительных результатов - возобновляемая энергетика стала важнейшим сектором экономики этой провинции с населением всего 3 миллиона человек.
На текущий период этот регион покрывает большую часть потребности в электричестве за счет альтернативных источников энергии. При этом 70% такой энергии берется из ветрогенераторов, еще 20% из биомассы, а 10% дают солнечные батареи. Земельное правительство, которое состоит из социалистов и «зеленых», планирует развивать это направление и дальше. В земле Шлезвиг-Гольштейн впервые появилось специальное министерство альтернативной энергетики, которое в том числе отвечает также за окружающую среду и сельское хозяйство. Около 70 процентов населения данной федеральной земли одобряет постройку новых ветропарков.
Уже к 2015 году Шлезвиг-Гольштейн планирует полный переход на возобновляемые источники энергии. К 2020 году ожидается рост объема производимой энергии с 3700 до 9000 мегаватт. А этого хватит уже не только Шлезвиг-Гольштейну, но и соседним регионам, к примеру электроэнергию можно будет реализовывать в Гамбург.
Очевидно, что мировая ветроэнергетика на сегодняшний день является основным направлением стратегии развития возобновляемых источников энергии, которые должны рано или поздно заменить традиционные углеводороды.
Источник: http://alternativenergy.ru/
|
|
|
