Энергия ветра
В поисках альтернативных источников энергии во многих странах немало внимания уделяет ветроэнергетике. Ветер служил человечеству в течение тысячелетий, обеспечивая энергию для парусных судов, для размола зерна и перекачивания воды.
В настоящее время главное место занимает производство электроэнергии. Уже сегодня в Дании ветроэнергетика покрывает около 2% потребностей страны в электроэнергии.
В США на нескольких станциях работает около 17 тысяч витроагрегатив общей мощностью до 1500 Мвт. Ветроэнергетические устройства выпускаются не только в США и Дании, но и Большой Британии, Канаде, Японии и некоторых других странах.
Для того, чтобы строительство ветроэлектростанции оказалось экономически оправданным, необходимо, чтобы среднегодовая скорость ветра в данном районе составляла не менее 6 метров за секунду. В нашей стране ветряки можно строить на побережьях Черного и Азовского морей, в степных районах, а также в горах Крыма и Карпат. В нынешнюю эпоху высоких цен на топливо можно считать, что витродвигуни окажутся конкурентноздатними по стоимости и смогут принимать участие в удовлетворении энергетических потребностей страны.
Нужно обратить внимание на то, что при скорости ветра 33 км/час удлинение крыла пропеллера в 4 раза (с 15 до 60 м) увеличивает производство энергии в 16 раз. Отметим также, что при длине крыла 30 м ветер со скоростью 50 километров в час обеспечивает производство электроэнергии в 26 раз больше, чем ветер со скоростью 17 километров через час. Именно поэтому инженеры склоняются в интересах больших ветродвигателей и стремятся перехватить ветер на большой высоте.
Большинство больших ветродвигателей, которые сооружаются в настоящий момент или уже действующих, рассчитано на работу при скоростях ветра 17—58 километров через час. Ветер со скоростью менее 17 километров в час дает мало полезной энергии, а при скоростях более 58 километров в час возможное повреждение двигателя.
Ветродвигатели не следует рассчитывать на перехват штормовых ветров. Даже если такой ветер обеспечивает получение намного больше энергии, чем слабые ветры, он делает настолько сильное давление на крылья, что вся машина может быть разрушена. Кроме того, длительность времени, когда дуют штормовые ветры, настолько малая, что взнос штормовых ветров в суммарное производство энергии незначителен, и это делает подобный риск бессмысленным.
Чтобы устранить проблему штормовых ветров, крылья ветродвигателей сгибают так, чтобы они были слегка возвращены в одну сторону для уменьшения напора ветра; благодаря этому полные удары сильных порывов не повреждают пропеллер.
Эта старая практика известна как «оперение». Чтобы предотвратить поломку крыльев, применяют также новые материалы, способные противостоять большой нагрузкой. Другие проблемы в конструкции ветродвигателей обусловлены просто природой системы, необходимой для перехвата энергии ветра. Двигатели обычно устанавливают на высоких башнях, чтобы пропеллеры были открыты более сильным ветрам, которые дуют на большой высоте. Ближе к поверхности земли дома, деревья, небольшие холмы и тому подобное сдерживают и ослабляют ветер. Поэтому нужны высокие мачты. Однако тяжелое оборудование — пропеллер, коробка передач и генератор, — должны находиться на верхушке мачты, и это требует крепкой конструкции.
Еще одну проблему использования энергии от ветродвигателя создает природа самого ветра. Скорость ветра варьирует в широких пределах — от легкого дыхания к могучим порывам; в связи с этим меняется и число оборотов генератора за секунду. Для устранения этого переменный ток, который производится при вращении оси генератора, выпрямляют, то есть превращают в постоянный, что идет в одном направлении. При больших размерах ветродвигателя этот постоянный ток поступает в электропреобразователь, который делает стабильный переменный ток, пригодный для подачи в энергетическую систему.
Небольшие ветродвигатели наподобие тех, которые используют на изолированных фермах или на морских островах, подают постоянный ток в большие аккумуляторные батареи вместо преобразователя. Аккумуляторные батареи необходимые для накопления электроэнергии на периоды, когда ветер слишком ослабевает для производства энергии.
Более тяжелая проблема регуляции всей системы электростанций. Здесь бывают периоды, когда генераторы производит мало энергии или совсем ее не производят. В такое время необходимо где-то увеличить выработку тока обычной электростанцией, чтобы покрыть потребности в нем.
Август 12, 2008 — Рубрика: Ветер
Метки: батарея, ветер, ветродвигатель, электроэнергия
