Vėjo energija žemėje yra neišsemiama. Žmogus per daugelį amžių bandė paversti vėjo energiją savo naudai statydamas vėjo jėgaines, atliekančias įvairias funkcijas: malūnus, vandens ir naftos siurblius, elektrines. Kaip parodė daugelio šalių praktika ir patirtis, vėjo energijos naudojimas yra ypač naudingas, nes, pirma, vėjo savikaina yra lygi nuliui, antra, elektra gaunama iš vėjo energijos, o ne deginant anglies kurą, kurio degimo produktai yra žinomi kaip pavojingi. poveikis žmonėms. Dėl nuolatinio pramoninių dujų išmetimo į atmosferą ir kitų veiksnių padidėja temperatūros kontrastas žemės paviršiuje. Tai yra vienas iš pagrindinių veiksnių, lemiančių vėjo aktyvumo padidėjimą daugelyje mūsų planetos regionų ir atitinkamai vėjo jėgainių - alternatyvaus energijos šaltinio - statybos svarbą.
Vėjo jėgainių rotoriaus vėjo jėgainė (WES) Tai paverčia vėjo srauto kinetinę energiją elektros energija. Vėjo jėgainę sudaro vėjo mechaninis įtaisas (sukamasis ar sraigtas), elektros srovės generatorius, automatiniai vėjo turbinos ir generatoriaus valdymo įtaisai bei jų įrengimo ir priežiūros įrenginiai.
Vėjo jėgainė Vėjo jėgainė yra techninių prietaisų, skirtų vėjo srovės kinetinei energijai paversti, kompleksas mechaninė energija generatoriaus rotoriaus sukimasis. Vėjo turbina susideda iš vieno ar kelių vėjo jėgainių, akumuliacinio ar nereikalingo įtaiso ir automatinio augalų darbo režimų valdymo ir reguliavimo sistemų. Atokiose vietose, kur nepakankamai tiekiama elektra, praktiškai nėra jokios kitos ekonomiškai pagrįstos alternatyvos, pavyzdžiui, vėjo jėgainių statybai.
Vėjas turi kinetinė energija, kurį vėjo mechaninis įtaisas gali paversti mechanine, o vėliau elektros generatorius - elektros energija. Vėjo greitis matuojamas kilometrais per valandą (km / h) arba metrais per sekundę (m / s): 1 km / h \u003d 0,28 m / s 1 m / s \u003d 3,6 km / h. Vėjo energija yra proporcinga vėjo greičio kubiui. Vėjo energija \u003d 1/2 dAtS3 d - oro tankis, A - sritis, pro kurią praeina oras, t - laikotarpis, S - vėjo greitis.
Galia (P) yra proporcinga vėjo energijai, praeinančiai per paviršių („nuvalytą paviršių“) per laiko vienetą. Vėjo jėgainė \u003d 1/2 dAS3
Vėjas apibūdinamas šiais rodikliais: Vėjas apibūdinamas šiais rodikliais: vidutinis mėnesio ir metų vidutinis greitis pagal gradacijos laipsnį ir išorinius ženklus pagal Beauforto skalę; maksimalus greitis gūsyje - labai svarbus vėjo jėgainių parko stabilumo rodiklis; vėjo / vėjų kryptis - „vėjo rožė“, kintančių krypčių dažnis ir vėjo stiprumas (1 pav.); turbulencija yra oro srauto vidinė struktūra, sukurianti greičio gradientus ne tik horizontalioje, bet ir vertikalioje plokštumoje; gūsingumas - vėjo greičio pokytis per laiko vienetą; vėjo srauto tankis, priklausomai nuo atmosferos slėgio, temperatūros ir drėgmės. vėjas gali būti vienfazis, taip pat dvifazė ir daugiafazė terpė, kurioje yra skysčio lašelių ir įvairaus dydžio kietųjų dalelių, judančių srauto viduje skirtingu greičiu.
Vėjo energijos naudojimas 2008 m. Bendra vėjo energijos galia padidėjo iki 120 GW. 2007 m. Visame pasaulyje vėjo jėgainių parkas pagamino apie 200 milijardų kWh, tai sudaro apie 1,3% viso pasaulyje suvartojamo elektros energijos kiekio. Visame pasaulyje 2008 m. Vėjo energijos pramonėje dirbo daugiau nei 400 tūkst. 2008 m. Pasaulinė vėjo energijos įrangos rinka išaugo iki 36,5 milijardo eurų arba apie 46,8 milijardo JAV dolerių. 2007 m. 61% įrengtų vėjo jėgainių buvo sutelkta Europoje, 20% Šiaurės Amerikoje ir 17% Azijoje. 2009 m. Vėjo jėgainių parkai Kinijoje pagamino apie 1,3% visos šalies pagamintos elektros energijos. Nuo 2006 m. Kinijos Respublika turi įstatymą dėl atsinaujinančių energijos šaltinių. Manoma, kad iki 2020 m. Vėjo energijos pajėgumai pasieks GW. 2009 m. Vėjo jėgainių parkai Kinijoje pagamino apie 1,3% visos šalies pagamintos elektros energijos. Nuo 2006 m. Kinijos Respublika turi įstatymą dėl atsinaujinančių energijos šaltinių. Manoma, kad iki 2020 m. Vėjo energijos pajėgumai pasieks GW.
Vėjo energija Baltarusijos Respublikoje Vėjo energija, kaip ir bet kuris verslo sektorius, turi turėti tris privalomus komponentus, užtikrinančius jos funkcionavimą: 1) vėjo energijos ištekliai, 2) vėjo energijos įrenginiai, 3) išvystyta vėjo technologijos infrastruktūra Baltarusijos vėjo energetikai vėjo energijos ištekliai yra beveik neriboti. Šalyje yra išplėtotas centralizuotas elektros tinklas ir didelis skaičius laisvos vietos, neužimtos verslo subjektų. Todėl vėjo energijos įrenginių (vėjo turbinų) ir vėjo jėgainių (vėjo jėgainių) išdėstymą lemia tik kompetentingas vėjo energijos įrenginių išdėstymas tinkamose vietose. Užsienio vėjo inžinerijos įsigijimo galimybės yra labai ribotos, nes trūksta pakankamai vėjo jėgainių ir vėjo jėgainių įrengimų, kurie atitiktų Baltarusijos klimato sąlygas, taip pat galingas atsakingų administracijos darbuotojų priešinimasis oficialiai energetikai Vėjo inžinerijos projektavimo, diegimo ir eksploatavimo infrastruktūros trūkumas, taigi ir praktinė patirtis bei kvalifikuotas personalas gali būti įveiktas tik aktyviai bendradarbiaujant su išvystytos vėjo energijos infrastruktūros atstovais užsienyje.
Vėjo, susidarančio žemyninėje vietovėje ir šiaurinėse platumose, būdingi staigūs gūsiai ir dažnas krypčių keitimas, skiriasi nuo gana ramaus Europos jūros pakrantės (Nyderlandų, Vokietijos) vėjų. Vėjo struktūra kinta priklausomai nuo aukščio virš žemės paviršiaus, o oro srauto stabilumas padidėja aukštuose oro sluoksniuose. Vėjų temperamento skirtumui kuriant vėjo jėgainę reikalingas tam tikras konstruktyvus požiūris. Siūlomas sprendimas yra universalus bet kurios krypties ir greičio, įskaitant audros, vėjams.
2010 m. Bendra vėjo energijos galia padidėjo iki 196,6 GW. Visame pasaulyje 2008 m. Vėjo energijos pramonėje dirbo daugiau nei 400 tūkst. 2008 m. Pasaulinė vėjo energijos įrangos rinka išaugo iki 36,5 milijardo eurų arba apie 46,8 milijardo JAV dolerių. 2010 m. 44% įrengtų vėjo jėgainių buvo sutelkta Europoje, Azijoje - 31%, Šiaurės Amerikoje - 22%. 2007 m. Vokietijos vėjo jėgainės pagamino 6,2% visos Vokietijoje pagamintos elektros energijos. 2009 m. Danijoje 19,3% elektros energijos buvo pagaminta iš vėjo energijos. 2009 m. Vėjo jėgainių parkai Kinijoje pagamino apie 1,3% visos šalies pagamintos elektros energijos. Nuo 2006 m. Kinijos Respublika turi įstatymą dėl atsinaujinančių energijos šaltinių. Manoma, kad iki 2020 m. Vėjo energija pasieks 80–100 GW. Kai kuriomis 2007 m. Dienomis Portugalija ir Ispanija pagamino apie 20% elektros energijos iš vėjo energijos. 2008 m. Kovo 22 d. Ispanijoje 40,8% visos šalies elektros energijos buvo pagaminta iš vėjo energijos.
Vėjo energija
Vėjo energija, naudojant vėjo ratus ir vėjo rotorius, dabar atgaivinama, visų pirma antžeminėse instaliacijose. Vėjas pučia visur - sausumoje ir jūroje. Vyras ne iš karto tai suprato
oro masių judėjimas yra susijęs su netolygiu temperatūros ir žemės sukimosi pokyčiu, tačiau tai nesutrukdė mūsų protėviams vėją naudoti navigacijai.
Žemyno gilumoje nėra pastovios vėjo krypties. Kaip skirtingi skyriai Žemė skirtingais metų laikais šildo skirtingai, galime kalbėti tik apie vyraujančią sezoninę vėjo kryptį. Be to, skirtinguose aukščiuose vėjas elgiasi skirtingai, o žiovaujantys srautai būdingi aukščiams iki 50 metrų.
500 metrų storio paviršiaus sluoksnio vėjo energija, paversta šiluma, yra apie 82 trilijonus kilovatvalandžių per metus. Žinoma, viso to neįmanoma panaudoti, visų pirma dėl to, kad dažnai pristatomi vėjo malūnai vienas kitą užtemdo. Tuo pačiu metu vėjo paimta energija ilgainiui vėl virsta šiluma.
Vidutinis metinis oro greitis šimto metrų aukštyje viršija 7 m / s. Jei einate į 100 metrų aukštį naudodamiesi tinkamu natūraliu aukščiu, galite visur pastatyti efektyvią vėjo jėgainę.
Pakinktai vėjui
Visų vėjo variklių veikimo principas yra tas pats: esant vėjo slėgiui, vėjo ratas sukasi ašmenimis, perduodamas sukimo momentą per perdavimo sistemą į generatoriaus, kuris generuoja elektrą, veleną, vandens siurblį ar elektros generatorių. Kuo didesnis vėjo rato skersmuo, tuo didesnis oro srautas jį surenka ir tuo daugiau energijos generuoja vienetas.
Esminis paprastumas čia suteikia išskirtinę erdvę dizaino kūrybingumui, tačiau tik nepatyrusiam vaizdui vėjo turbina atrodo paprastas dizainas. Tradicinis vėjo malūnų išdėstymas - su horizontalia sukimosi ašimi - geras sprendimas mažo dydžio ir galios agregatams. Padidėjus mentėms, šis išdėstymas buvo neveiksmingas, nes skirtingu aukščiu vėjas pučia skirtingomis kryptimis. Tokiu atveju ne tik neįmanoma optimaliai orientuoti agregato vėjo, bet ir yra pavojus sunaikinti ašmenis.
Be to, dideliu greičiu judantys didelės apimties peiliukų galai sukuria triukšmą. Tačiau pagrindinė vėjo energijos naudojimo kliūtis vis dar išlieka ekonominė - įrenginio galia išlieka nedidelė, o jo eksploatavimo išlaidų dalis yra nemaža. Dėl šios priežasties energijos sąnaudos neleidžia vėjo malūnėliams su horizontalia ašimi užtikrinti tikrą konkurenciją tradiciniams energijos šaltiniams.
Remiantis „Boeing“ kompanijos (JAV) prognozėmis, sparnuotų vėjo turbinų menčių ilgis neviršys 60 metrų, tai leis sukurti tradicinio išplanavimo vėjo turbinas, kurių galia yra 7 MW. Šiandien didžiausias iš jų yra dvigubai silpnesnis. Esant didelei vėjo energijai, tik masiškai statant, galime tikėtis, kad kilovatvalandės kaina nukris iki dešimties centų.
Mažo galingumo įrenginiai gali generuoti energiją maždaug tris kartus brangiau. Palyginimui pažymime, kad rotoriaus sparnuota vėjo turbina, kurią 1991 m. Nuosekliai pagamino „NPO Vetroen“, turėjo ašmenų ilgį 6 metrus, o galia - 4 kW.
Jo kilovatvalandė kainavo 8 ... 10 kapeikų.
Dauguma vėjo jėgainių tipų buvo žinomos taip ilgai, kad istorija apie jų išradėjų vardus neminima. Pagrindiniai vėjo turbinų tipai parodyti paveikslėlyje. Jie suskirstyti į dvi grupes:
vėjo jėgainės su horizontalia sukimosi ašimi (sparnas) (2 ... 5); vėjo jėgainės su vertikalia sukimosi ašimi (besisukančios: irklas (1) ir stačiakampės (6)).
Sparnuotų vėjo turbinų tipai skiriasi tik peilių skaičiumi.
Sparnuotas
Sparnuotiems vėjo varikliams, kurių didžiausias efektyvumas pasiekiamas, kai oro srautas yra statmenas sparno mentės sukimosi plokštumai, reikalingas automatinis sukimosi ašies sukimosi įtaisas. Šiuo tikslu naudojamas stabilizatoriaus sparnas. Karuseliniai vėjo varikliai turi pranašumą, kad jie gali dirbti bet kuria vėjo kryptimi nekeisdami savo padėties. Vėjo vėjo jėgainių vėjo energijos panaudojimo koeficientas (žr. Pav.) Yra daug didesnis nei besisukančių.
Tuo pačiu metu karuselė turi daug didesnį sukimo momentą. Jis yra didžiausias besisukančių ašmenų užpildams esant nuliniam vėjo greičiui.
Sparnuotų vėjo turbinų pasiskirstymas paaiškinamas jų sukimosi greičio verte. Jie gali būti tiesiogiai prijungti prie elektros srovės generatoriaus be daugiklio. Sparnuotų vėjo turbinų sukimosi greitis yra atvirkščiai proporcingas sparnų skaičiui, todėl įrenginiai su daugiau ašmenų
trys praktiškai nenaudojami.
Karuselė
Dėl aerodinamikos skirtumų žiedinės sankryžos pranašesnės už tradicinius vėjo malūnus. Didėjant vėjo greičiui, jie greitai padidina sukibimą, po kurio sukimosi greitis stabilizuojasi. Rotacinės vėjo turbinos
mažas greitis ir tai leidžia nerizikuojant naudoti paprastas elektros grandines, pavyzdžiui, su asinchroniniu generatoriumi
avarijos atveju, jei vėjas pučia netyčia. Lėtas greitis kelia vieną ribojamąjį reikalavimą - naudoti daugiapolį generatorių, veikiantį mažu greičiu. Tokie generatoriai nėra plačiai paplitę, o daugiklių naudojimas (daugiklis [lat. Multiplikatorius
dauginant] - padidinimo reduktorius) nėra efektyvus dėl mažo pastarojo efektyvumo.
Dar svarbesnis karuselės dizaino pranašumas buvo jos galimybė be papildomų gudrybių stebėti, „kur pučia vėjas“, o tai labai svarbu paviršiaus sraunamiems srautams. Tokio tipo vėjo jėgainės statomos JAV, Japonijoje, Anglijoje, Vokietijoje, Kanadoje. Lengviausia valdyti sukamąją vėjo turbiną. Jo konstrukcija suteikia maksimalų sukimo momentą paleidžiant vėjo turbiną ir automatinį maksimalaus sukimosi greičio savireguliavimą darbo metu. Didėjant apkrovai, sukimosi greitis mažėja, o sukimo momentas didėja, kol jis visiškai sustoja.
Stačiakampis
Stačiatikių vėjo jėgainės, ekspertų įsitikinimu, žada didelę energiją. Šiandien stačiakampių konstrukcijų vėjo ventiliatoriai susiduria su tam tikrais sunkumais. Tarp jų, visų pirma, yra paleidimo problema.
Stačiakampiuose įrenginiuose naudojamas tas pats sparno profilis kaip ir pogarsiniame orlaivyje (žr. 6 pav.).
Prieš „atsiremdama“ į sparno kėlimo jėgą, lėktuvas turi pakilti aukštyn. Panašiai yra ir su statmena instaliacija. Pirmiausia turite į jį atsinešti energijos - atsukti ratuką ir pritraukti jį prie tam tikrų aerodinaminių parametrų, ir tik tada jis pereis iš variklio režimo į generatoriaus režimą.
Galios kilimas prasideda maždaug 5 m / s vėjo greičiu, o vardinė galia pasiekiama 14 ... 16 m / s greičiu.
Preliminarūs vėjo turbinų skaičiavimai numato jų naudojimą nuo 50 iki 20 000 kW. Realistiniame įrenginyje, kurio galia yra 2000 kW, žiedo, išilgai kurio sparnai juda, skersmuo bus apie 80 metrų. Galinga vėjo jėgainė turi didelius matmenis. Tačiau galite apsieiti ir su mažaisiais - pasiimkite skaičių, o ne dydį. Įrengę kiekvieną elektros generatorių su atskiru keitikliu, galima apibendrinti generatorių generuojamą išėjimo galią. Šiuo atveju vėjo turbinų patikimumas ir ilgaamžiškumas.
Netikėtas vėjo jėgainių pritaikymas
Faktiškai veikiančios vėjo jėgainės atrado daugybę neigiamų reiškinių. Pavyzdžiui, išplitęs vėjo generatorius gali apsunkinti TV laidų priėmimą ir sukurti galingas garso vibracijas.
Vėjo jėgainės gali generuoti ne tik energiją. Galimybė pritraukti dėmesį rotacijos būdu, neišleidžiant energijos, naudojama reklamai. Paprasčiausias - vieno mentės sukama vėjo turbina yra stačiakampė plokštė su išlenktais kraštais.
Sumontuotas ant sienos, jis pradeda suktis net su nedideliu vėjeliu.
Virš didelio sparnų ploto sukama trijų keturių ašmenų vėjo jėgainė gali pasukti reklaminius plakatus ir mažą generatorių. Baterijoje laikoma elektra gali apšviesti sparnus, reklamuodama naktį, o esant ramiam orui, ir juos pasukdama.
1 skaidrė
2 skaidrė
Vėjo energija žemėje yra neišsemiama. Žmogus per daugelį amžių bandė paversti vėjo energiją savo naudai statydamas vėjo jėgaines, atliekančias įvairias funkcijas: malūnus, vandens ir naftos siurblius, elektrines. Daugelio šalių praktika ir patirtis parodė, kad vėjo energijos panaudojimas yra nepaprastai naudingas, nes, pirma, vėjo savikaina yra lygi nuliui, antra, elektra gaunama iš vėjo energijos, o ne deginant anglies kurą, kurio degimo produktai yra žinomi kaip pavojingi. poveikis žmonėms. Dėl nuolatinio pramoninių dujų išmetimo į atmosferą ir kitų veiksnių padidėja temperatūros kontrastas žemės paviršiuje. Tai yra vienas iš pagrindinių veiksnių, lemiančių vėjo aktyvumo padidėjimą daugelyje mūsų planetos regionų ir atitinkamai vėjo jėgainių - alternatyvaus energijos šaltinio - statybos svarbą.
3 skaidrė
Rotacinė vėjo jėgainė (WES) konvertuoja vėjo srauto kinetinę energiją į elektros energiją. Vėjo jėgainę sudaro vėjo mechaninis įtaisas (sukamasis ar sraigtas), elektros srovės generatorius, automatiniai vėjo turbinos ir generatoriaus valdymo įtaisai bei jų įrengimo ir priežiūros įrenginiai.
4 skaidrė
Vėjo jėgainė yra techninių prietaisų, skirtų vėjo srauto kinetinei energijai paversti mechanine generatoriaus rotoriaus sukimosi energija, kompleksas. Vėjo turbina susideda iš vieno ar kelių vėjo jėgainių, akumuliacinio ar nereikalingo įtaiso ir automatinio augalų darbo režimų valdymo ir reguliavimo sistemų. Atokiose vietose, kur nepakankamai tiekiama elektra, praktiškai nėra jokios kitos ekonomiškai pagrįstos alternatyvos, pavyzdžiui, vėjo jėgainių statybai.
5 skaidrė
Vėjas turi kinetinę energiją, kurią vėjo mechaninis įtaisas gali paversti mechanine, o vėliau elektros generatorius - elektros energija. Vėjo greitis matuojamas kilometrais per valandą (km / h) arba metrais per sekundę (m / s): 1 km / h \u003d 0,28 m / s 1 m / s \u003d 3,6 km / h. Vėjo energija yra proporcinga vėjo greičio kubiui. Vėjo energija \u003d 1/2 dAtS3 d - oro tankis, A - sritis, pro kurią praeina oras, t - laikotarpis, S - vėjo greitis.
6 skaidrė
Galia (P) yra proporcinga vėjo energijai, praeinančiai per paviršių („nuvalytą paviršių“) per laiko vienetą. Vėjo jėgainė \u003d 1/2 dAS3
7 skaidrė
Vėjas apibūdinamas šiais rodikliais: vidutinis mėnesio ir metinis greitis pagal gradacijos laipsnį ir išorinius ženklus pagal Beauforto skalę; maksimalus greitis gūsyje - labai svarbus vėjo jėgainių parko stabilumo rodiklis; vėjo / vėjų kryptis - „vėjo rožė“, kintančių krypčių dažnis ir vėjo stiprumas (1 pav.); turbulencija yra oro srauto vidinė struktūra, sukurianti greičio gradientus ne tik horizontalioje, bet ir vertikalioje plokštumoje; gūsingumas - vėjo greičio pokytis per laiko vienetą; vėjo srauto tankis, priklausomai nuo atmosferos slėgio, temperatūros ir drėgmės. vėjas gali būti vienfazis, taip pat dvifazė ir daugiafazė terpė, kurioje yra skysčio lašelių ir įvairaus dydžio kietųjų dalelių, judančių srauto viduje skirtingu greičiu.
8 skaidrė
Vėjo modeliai. a) Vidutinis laikas ir erdvė, b) Vėjo greičio pokytis aukštyje, c) Turbulentinis vėjo modelis a) b) c)
9 skaidrė
Vėjo energijos naudojimas 2008 m. Bendra vėjo energijos galia padidėjo iki 120 GW. 2007 m. Visame pasaulyje vėjo jėgainių parkas pagamino apie 200 milijardų kWh, tai sudaro apie 1,3% viso pasaulyje suvartojamo elektros energijos kiekio. Visame pasaulyje 2008 m. Vėjo energijos pramonėje dirbo daugiau nei 400 tūkst. 2008 m. Pasaulinė vėjo energijos įrangos rinka išaugo iki 36,5 milijardo eurų arba apie 46,8 milijardo JAV dolerių. 2007 m. 61% įrengtų vėjo jėgainių buvo sutelkta Europoje, 20% Šiaurės Amerikoje ir 17% Azijoje. 2009 m. Vėjo jėgainių parkai Kinijoje pagamino apie 1,3% visos šalies pagamintos elektros energijos. Nuo 2006 m. Kinijos Respublika turi įstatymą dėl atsinaujinančių energijos šaltinių. Manoma, kad iki 2020 m. Vėjo energija pasieks 80–100 GW.
10 skaidrė
Aplinkos vėjo energijos aspektai Oro išmetimai Klimato poveikis Miesto triukšmas Triukšmas Žemų dažnių vibracija Radijo trukdžiai
11 skaidrė
Vėjo energija Baltarusijos Respublikoje Vėjo energiją, kaip ir bet kuriame verslo sektoriuje, turi sudaryti trys privalomi komponentai, užtikrinantys jos veikimą: vėjo energijos ištekliai, vėjo energijos įrenginiai ir išvystyta vėjo infrastruktūra. 1. Baltarusijos vėjo energetikoje vėjo energijos ištekliai yra beveik neriboti. Šalyje yra išplėtotas centralizuotas elektros tinklas ir daugybė laisvų zonų, kurių neužima verslo subjektai. Todėl vėjo jėgainių (vėjo turbinų) ir vėjo jėgainių (vėjo jėgainių) išdėstymą lemia tik kompetentingas vėjo jėgainių įrangos išdėstymas tinkamose vietose. 2. Galimybės įsigyti užsienio vėjo inžineriją yra labai ribotos, nes trūksta tikslios vėjo jėgainių ir vėjo jėgainių įrangos, kuri atitiktų Baltarusijos klimatines sąlygas, taip pat dėl \u200b\u200bgalingo oficialių valdininkų pasipriešinimo iš oficialios energijos. 3. Vėjo inžinerijos projektavimo, diegimo ir eksploatavimo infrastruktūros trūkumą, taigi ir praktinę patirtį bei kvalifikuotus darbuotojus, galima pašalinti tik aktyviai bendradarbiaujant su išvystytos vėjo energijos infrastruktūros atstovais užsienyje.