Ветроэлектростанции
Запасы ветровой энергии, по сути дела, безграничны. Эта энергия возобновляема, и
В отличие от тепловых станций ветроэнергетика не использует богатства недр, а
Ведь добыча угля, нефти, газа связана с огромными затратами труда.
К тому же тепловые станции загрязняют окружающую среду, а плотины ГЭС создают на
Реках искусственные моря, нарушая природное равновесие. С другой стороны,
Ветроэлектростанция такой же мощности, как ГЭС или АЭС, по сравнению с ними
Занимает гораздо большую площадь И справедливости ради надо сказать, что
Ветроэлектростанции не совсем безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых,
Шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему
Телепередач в близлежащих населенных пунктах
Обычно рабочим органом ветродвигателя служат лопасти воздушного винта, который и называют
Ветроколесом Теорию его еще в начале XX века разработал известный русский ученый
Н. Е. Жуковский. Для описания явлений, связанных с прохождением воздушного потока
Через колесо, он применил теорию подъемной силы крыла самолета и определил
Значение максимально возможного коэффициента использования энергии ветра
Идеальным колесом. Коэффициент полезного действия оказался равным 59,3 процента
Ветер - стихия весьма капризная то он дует с одной стороны, через некоторое
Время - с другой. Чтобы колесо эффективно использовало энергию воздушного потока, его необходимо каждый раз разворачивать против ветра. Для этой цели
Служат специальные устройства - хвостовая пластина (флюгер) или небольшое
Ветровое колесо (виндроза).
Ветер редко дует с постоянной скоростью. Изменилась его скорость - замедлилось
Или ускорилось вращение колеса и связанного с ним вала, через который вращение
Колеса передается электрическому генератору. Чтобы вал вращался с постоянной
Частотой, применяют разные приспособления.
Для получения энергии ветра используются разные конструкции. Это многолопастные
"ромашки" и винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной
Лопастью. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого
Направления; остальным приходится разворачиваться по ветру. Такой вертикальный
Ротор напоминает разрезанную вдоль и насаженную на ось бочку. Встречаются и
Оригинальные решения. Например, тележка с парусом ездит по кольцу из рельсов, а
Ее колеса приводят в действие электрогенератор.
Наиболее распространенным типом ветровых энергоустановок (ВЭУ) является турбина
С горизонтальным валом и числом лопастей от 1 до 3. Турбина, мультипликатор и
Электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху мачты. В
Последних моделях ВЭУ используются асинхронные генераторы переменной скорости, а
Задачу кондиционирования вырабатываемой электроэнергии выполняет электроника.
Ветровые электростанции выгодны, как правило, в регионах, где среднегодовая
Скорость ветра составляет 6 метров в секунду и выше и которые бедны другими
Источниками энергии, а также в зонах, куда доставка топлива очень дорога. В
России это, в первую очередь, Сахалин, Камчатка, Арктика, Крайний Север и т. д
При среднегодовой скорости ветра около 7 метров в секунду и среднем числе часов
Работы на полной мощности 2500 часов в год такая установка вырабатывает
Электроэнергию стоимостью 7-8 центов/кВч. Сегодня наиболее распространены ВЭУ
Единичной мощностью 100-500 кВт, хотя построены и эксплуатируются агрегаты
Единичной мощностью в несколько мегаватт.
Малые ВЭУ (мощностью менее 100 кВт) обычно предназначаются для автономной
Работы. Системы, которым они выдают энергию, привередливы, требуют подачи
Энергии более высокого качества и не допускают перерывов в питании, например, в
Периоды безветрия. Поэтому им необходим "дублер", то есть резервные источники
Энергии, например, дизельные двигатели той же, как у ветроустановок, или меньшей
Мощности.
Что касается более мощных ветроустановок (свыше 100 кВт), то они применяются как
Электростанции и включаются обычно в энергосистемы. Обычно на одной площадке
Устанавливается достаточно большое количество ВЭУ, образующих так называемую
Ветровую ферму. На одном краю "фермы" может дуть ветер, на другом в это время
Тихо. Ветряки нельзя ставить слишком тесно, чтобы они не загораживали друг
Друга. Поэтому "ферма" занимает много места. Такие "фермы" есть в США, во Франции, в Англии, а в
Дании "ветряную ферму" разместили на прибрежном мелководье Северного моря - там
Она никому не мешает и ветер устойчивее, чем на суше. В Калифорнии (США) на
Одной из них размещено около тысячи ветроуста-новок, так что суммарная
Установленная мощность фермы превышает 100 МВт.
Обычно для снижения зависимости от капризов ветра в систему включают маховики,
Частично сглаживающие порывы ветра, и разного рода аккумуляторы, в основном
Электрические. Но вместе с тем используют и воздушные. В этом случае ветряк
Нагнетает воздух в баллоны. Выходя оттуда, его ровная струя вращает турбину с
Электрогенератором. Еще один вариант - гидравлические аккумуляторы. Здесь силой
Ветра вода поднимается на определенную высоту, затем, падая вниз, она вращает
Турбину. Ставят даже электролизные аккумуляторы. Ветряк дает электрический ток,
Разлагающий воду на водород и кислород. Их запасают в баллонах. Потом по мере
Необходимости водород и кислород сжигают в топливном элементе либо в газовой
Турбине, вновь получая ток, но уже без резких колебаний напряжения, связанных с
Капризами ветра.
В Испании довольно долго работала удивительная ветроустановка, сама создававшая
Для себя ветер! Обширный круг земли в основании выстроенной высокой трубы
Покрыли полиэтиленовой пленкой на каркасных опорах. Жаркое испанское солнце
Нагревало и землю, и воздух под пленкой. В результате в трубе возникала ровная
Постоянная тяга, а встроенная в трубу крыльчатка вращала генератор. Тяга не
Прекращалась даже в пасмурные дни и ночью' земля долго хранит тепло. Однако
Эксплуатация такой установки оказалась довольно дорогой. Постепенно
Металлическая труба проржавела, а пленка разрушилась. После очередного урагана
Ремонтировать систему не стали.
ВЭУ занимались и занимаются и в России. В начале 1990-х годов была создана
Ветроустановка небольшой мощности "Конвет-1Э" двух модификаций - с асинхронным
Генератором (2 кВт, 230 В) и индукторным генератором постоянного тока (12 или 24
В). Ветроколесо с двумя лопастями вращает генератор. Благодаря применению
Инвертора или выпрямителя можно обеспечивать энергией телевизор, холодильник,
Радиоприемник, заряжать аккумуляторную батарею В зонах со среднегодовыми
Скоростями ветра 5-6 метров в секунду стоимость 1 кВт-ч от такой ВЭУ в 1,4- 1,7
Раза ниже, чем от равноценного по мощности бензинового агрегата. Масса установки
- 460 килограммов.
Как известно, беда многих ветряков - мощные воздушные потоки, под действием
Которых они нередко ломаются. В "Конвет-1Э" применили различные автоматические
Устройства, чтобы не дать колесу чрезмерно раскрутиться при сильном ветре.
Конструкторам удалось добиться аэродинамического КПД в 46-48 процентов. Это
Достигнуто за счет применения высококачественных неметаллических лопастей с более совершенным, крученным по
Длине профилем.
Быстроходные ветроустановки иностранных фирм работают главным образом, начиная
Со скоростей ветра 5-6 метров в секунду. Особая конструкция лопастей и
Специальные приспособления позволяют "Конвету-1Э" эффективно начинать работать
Уже при силе ветра 4 метра в секунду.
Суммарная мощность ветроустановок в мире быстро возрастает. По использованию ВЭУ
В мире лидируют США, в Европе - Германия, Англия, Дания и Нидерланды.
Германия получает от ветра десятую часть своей электроэнергии, а всей Западной
Европе ветер дает 2500 МВт электроэнергии. По мере того как ветряные
Электростанции окупаются, а их конструкции совершенствуются, цена "воздушного"
Электричества падает. Так, в 1993 году во Франции себестоимость 1 кВт-ч
Электроэнергии, полученной на ветростанции, равнялась 40 сантимам, а к 2000 году
Она снизилась в 1,5 раза.
