Ветряные станции и электростанции

Ветроэнергетика – это отрасль энергетики, специализирующая на использовании кинетической энергии ветрового потока. Она относится к возобновляемым источникам энергии.

Современная ветроэнергетика является одной из самых динамично развивающихся отраслей энергетики. Поскольку в наше время глобально обострилась энергетическая проблема, связанная с использованием органического топлива (уголь, нефть, газ) и атомной энергии, выработка которых требует значительных сырьевых затрат и вызывает ухудшение экологической ситуации в мире. Вспомним аварию на японской АЭС, после которой вновь вся планета заговорила об экологически чистых способах добычи энергии. В связи с этим на ветряные электростанции планируется перевести чуть ли не половину электроэнергетики Европы. Европейская ассоциация по ветряной энергетике EWEA планирует к 2020 году 10% потребности союза в энергии покрыть именно за счет ветра. По прогнозам, турбины будут вырабатывать в шесть раз больше энергии к 2020 году и в семь — к 2030 году. К тому же, по результатам многочисленных исследований органическое топливо к 2020 г. может удовлетворить запросы мировой энергетики только частично. Остальная часть энергопотребности может быть удовлетворена за счет альтернативных источников энергии – солнечная, ветровая, геотермальная и др. источников, относящихся к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии. Для нашей страны использование альтернативных источников энергии является перспективным и выгодным еще и по причине ежегодного повышения тарифов на электроэнергию.

Использование ветряных станций(электростанций) в Беларуси.


Старт альтернативной энергетике в Беларуси официально был дан в 2010 году, когда вступил в силу закон «О возобновляемых источниках энергии». Вслед за ним была принята Национальная программа на 2011-2015 годы, которая предусматривала строительство 224 ветроустановок по всей стране. Однако спустя почти три года после появления закона ветряные установки в Беларуси можно пересчитать по пальцам.

В Беларуси в ближайшее время появится атлас ветров и именно он станет толчком дальнейшего развития ветроэнергетики. Ученые возлагают надежды на эту отрасль энергетики, которая по их предположениям скоро станем значительной частью отечественной энергетики, восполняя потребности нашей страны без особого вреда для окружающей среды. Ниже представлена выдержка из интервью Семена Кундас — ректора Международного государственного экологического университета им. А.Д. Сахарова, председателя правления ассоциации “Возобновляемая энергетика” доктор технических наук, профессора. В своем интервью БЕЛТА в 2010 году прокомментировал потенциал ветроэнергетики в Беларуси: «Звучат противоположные мнения по поводу развития ветроэнергетики в нашей стране. Беларусь обладает значительным ветроэнергетическим потенциалом. Он оценивается в 1600 МВт. На территории нашей страны выявлено около 1840 площадок, где можно устанавливать ветроэнергетические станции и даже создавать ветроэнергетические парки. Годовая выработка электроэнергии может достигать 6,5 млрд. кВт/ч. Эти площадки представляют собой в основном ряды холмов высотой от 250 м над уровнем моря, где фоновая скорость ветра колеблется от 5 до 8 м/с. На каждой из них можно разместить от 3 до 20 ветроэнергетических установок» Потенциал развития ветроэнергетики Беларусь соответствует требованиям коммерческой целесообразности внедрения ветротехники и приближается к уровню Польши и других стран Восточной Европы, где ветроэнергетика эффективно развивается уже много лет. Проблема в первую очередь в том, что ветроэнергетика требует больших инвестиций. Мировые производители выпускают преимущественно ветроустановки большой мощности, которая достигает от 1-2 до 6 МВт. Известно, что 1 такой МВт обходится примерно в 1 млн. евро. Найти такие инвестиции, а они окупаются в течение 6-10 лет, безусловно, нелегко. Однако мы должны понимать, что в будущем без ветроэнергетики мы все равно не обойдемся. Жизнь идет, цены на традиционные энергоресурсы с каждым годом все выше» В связи с этим постоянно растет необходимость развития независимых источников энергии. Неисчерпаемая энергия ветра может стать частью решения глобальной энергетической проблемы.

Ветряная энергия является одним из наиболее используемых нетрадиционных источников энергии. Альтернативная энергия этого типа обладает потенциалом, равным 1% от годовой солнечной энергии. Для приземного слоя толщиной в 500 метров энергия ветра составляет примерно 82 триллиона киловатт-часов в год. Если использовать хотя бы 10% (что вполне реально и экономически оправдано) этой альтернативной энергии, то это примерно равно количеству электроэнергии, вырабатываемой на всем Земном шаре.

Плюсами ветряных станций являются:

  • Экологичность — они не загрязняют окружающую среду
  • Экономичность — установленные турбины окупаются уже через несколько лет
  • Простота обслуживания
  • Полная автоматизация ветроэнергетических установок
  • Долгий срок службы, которым обладает каждый ветрогенератор.

Наряду с плюсами существуют и минусы:

  • Зависимость от скорости и наличия ветра. Начальная скорость ветра, при которой ветрогенератор начинает выработку электроэнергии составляет 1-3 м/с (в зависимости от модели).
  • Важным критерием при выборе модели является среднегодовая скорость ветра в вашей местности.
  • Шумы, которые возникают при вращении лопастей и помехи для работы радио, и телевизора. Устанавливать ветрогенераторы необходимо на таком расстоянии от зданий, чтобы уровень шума не превышал 40 децибел.

Компоненты ветротурбины
w3

  1. Фундамент
  2. Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления
  3. Мачта
  4. Лестница
  5. Поворотный механизм
  6. Гондола
  7. Электрический генератор
  8. Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)
  9. Тормозная система
  10. Трансмиссия
  11. Лопасти
  12. Система изменения угла атаки лопасти
  13. Колпак ротора

Генератор необходим для заряда аккумуляторных батарей и для выработки постоянного тока.
Лопасти приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра.
Мачта – вертикально стоящая конструкция на фундаменте, на которой крепятся гондола и лопасти. Чем выше мачта, тем стабильнее и сильнее сила ветра и тем больше выработка генератора.

Дополнительные необходимые компоненты:
Контроллер – управляет многими процессами ветроустановки, такими, как поворот лопастей, заряд аккумуляторов, защитные функции и др. Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им вы получаете стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Питание вашего объекта идёт от аккумуляторных батарей.
Анемоскоп и датчик направления ветра – отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности.
АВР – автоматический переключатель источника питания. Производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного источника. Позволяет объединить ветроустановку, общественную электросеть, дизель-генератор и другие источники питания в единую автоматизированную систему. Внимание: АВР не позволяет работать сети одного объекта одновременно от двух разных источников питания!
Инвертор – преобразовывает ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов.

Схемы и принцип работы ветрогенератора

w4Ветер крутит лопасти ветрогенератора и генератор вырабатывает постоянный электрический ток, который в свою очередь передаётся на инвертор. Инвертор преобразует постоянный ток, в переменный. Переменный ток можно либо использовать для продажи в сеть, либо для питания электроприборов. Для автономной системы необходимо подключение аккумуляторных батарей и контроллера заряда АКБ. Возможно так же использование ветрогенератора, как резервной системы электроснабжения.

Ветрогенераторы малой мощности

Индивидуальные ветроустановки малой мощности способны обеспечить автономного потребителя необходимым количеством электроэнергии. Мощность таких ветроустановок, как правило, не превышает 5-10 кВт. Средний диапазон скоростей ветра для выдачи мощности у таких ветрогенераторов находится в пределах 5-7 м/с. Срок службы варьируется от 20 до 30 лет.
Ветроустановка состоит из следующих элементов:

  • ротор, или ветротурбина
  • генератор (синхронный трехфазный с возбуждением от постоянных магнитов)
  • мачта с растяжками
  • контроллер заряда аккумуляторов
  • аккумулятор
  • инвертор

Аккумулятор является необходимым элементом системы, являясь накопителем и перераспределением энергии, что обеспечивает надежность электроснабжения. Контроллер необходим для управления поворотом лопастей, заряда аккумуляторов, выполняет защитные функции. Инвертор преобразует ток из постоянного в переменный, стабилизирует выходящее напряжение. Благодаря этим компонентам, обеспечивается надежное электроснабжение, как при порывистом ветре, так и в безветренную погоду.
Во многих моделях ветроустановок предусмотрена ориентация угла установки лопастей для увеличения выдаваемой мощности, а также защита от сильного ветра (перевод ветроколеса во флюгерное положение).
ВЭУ выбирается на основе энергопотребления в расчетном периоде и среднегодовой скорости ветра в районе сооружения ВЭУ с учетом потерь в кабеле, инверторе и аккумуляторных батарей.
Компания «Главэнерго»предлагает приобрести своим клиентам, как новые, так и реновированные ветрогенераторы различных мощностей. Цена ветрогенератора зависит от мощности и новизны устройства. Стоимость ветрогенератора вы можете узнать, связавшись с нами.