12.12.2019

Energia eoliană pe pământ este inepuizabilă. Timp de multe secole, oamenii încearcă să transforme energia eoliană în avantajul lor construind parcuri eoliene care îndeplinesc diverse funcții: mori, pompe de apă și ulei, centrale electrice. Așa cum a arătat practica și experiența multor țări, utilizarea energiei eoliene este extrem de benefică, deoarece, în primul rând, costul vântului este zero, iar în al doilea rând, energia electrică este obținută din energia eoliană, și nu prin arderea combustibilului carbon, ale căror produse de ardere sunt cunoscute pentru periculosul lor impact asupra oamenilor. Datorită emisiilor constante de gaze industriale în atmosferă și a altor factori, contrastul de temperatură pe suprafața pământului crește. Acesta este unul dintre principalii factori care duce la creșterea activității eoliene în multe regiuni ale planetei noastre și, în consecință, relevanța construcției de parcuri eoliene - o sursă alternativă de energie.

Puterea eoliană Centrala eoliană rotativă (WPP) Transformă energia cinetică a fluxului eolian în energie electrică. Parcul eolian este format dintr-un dispozitiv mecanic eolian (rotativ sau elice), un generator de curent electric, dispozitive automate pentru controlul funcționării unui motor eolian și a unui generator și facilități pentru instalarea și întreținerea lor.

Centrala eoliană O centrală eoliană este un complex de dispozitive tehnice pentru transformarea energiei cinetice a fluxului eolian în energie mecanică rotirea rotorului generatorului. O turbină eoliană este formată dintr-una sau mai multe centrale eoliene, un dispozitiv de acumulare sau de rezervă și sisteme de control automat și reglare a modurilor de operare ale instalației. Zonele îndepărtate, insuficient furnizate cu energie electrică, practic nu au altă alternativă viabilă din punct de vedere economic, precum construcția de parcuri eoliene.

Vântul are energie kinetică, care poate fi transformat de un dispozitiv eolian în mecanic, apoi de un generator electric în energie electrică. Viteza vântului se măsoară în kilometri pe oră (km / h) sau metri pe secundă (m / s): 1 km / h \u003d 0,28 m / s 1 m / s \u003d 3,6 km / h. Energia eoliană este proporțională cu cubul vitezei vântului. Energia eoliană \u003d 1/2 dAtS3 d - densitatea aerului, A - zona prin care trece aerul, perioada de timp t, S - viteza vântului.

Puterea (P) este proporțională cu energia eoliană care trece prin suprafață („suprafața măturată”) pe unitatea de timp. Puterea eoliană \u003d 1/2 dAS3

Vântul este caracterizat prin următorii indicatori: Vântul este caracterizat prin următorii indicatori: viteza medie lunară și medie anuală în conformitate cu gradațiile de mărime și semnele externe pe scara Beaufort; viteza maximă în grabă este un indicator foarte important al stabilității funcționării unui parc eolian; direcția vântului / vântului - „a crescut de vânt”, frecvența schimbărilor în direcțiile și forța vântului (Fig. 1); turbulența - structura internă a fluxului de aer, care creează gradienți de viteză nu numai în plan orizontal, ci și în plan vertical; gustiness - modificarea vitezei vântului pe unitatea de timp; densitatea debitului vântului, în funcție de presiunea atmosferică, temperatura și umiditatea. vântul poate fi monofazat, precum și un mediu în două faze și multifazate care conține picături de lichid și particule solide de diferite dimensiuni care se deplasează în interiorul debitului la viteze diferite.

Utilizarea energiei eoliene În 2008, capacitatea totală a energiei eoliene a crescut la nivel mondial până la 120 GW. Centralele eoliene din întreaga lume au produs, în 2007, aproximativ 200 de miliarde de kWh, ceea ce reprezintă aproximativ 1,3% din consumul mondial de energie electrică. La nivel mondial în 2008, industria eoliană a angajat peste 400 de mii de oameni. În 2008, piața mondială a echipamentelor pentru energie eoliană a crescut la 36,5 miliarde de euro, adică aproximativ 46,8 miliarde de dolari americani. În 2007, 61% din parcurile eoliene instalate au fost concentrate în Europa, 20% în America de Nord și 17% în Asia. În 2009, fermele eoliene din China au reprezentat aproximativ 1,3% din generația totală de energie electrică a țării. Din 2006, RPC are o lege privind sursele regenerabile de energie. Se presupune că până în 2020 capacitatea eoliană va atinge GW. În 2009, fermele eoliene din China au reprezentat aproximativ 1,3% din generația totală de energie electrică a țării. Din 2006, RPC are o lege privind sursele regenerabile de energie. Se presupune că până în 2020 capacitatea eoliană va atinge GW.

Energia eoliană în Republica Belarus Energia eoliană, ca orice alt sector economic, trebuie să aibă trei componente obligatorii care asigură funcționarea acesteia: 1) resurse eoliene, 2) echipamente eoliene, 3) infrastructură eoliană dezvoltată Pentru industria eoliană din Belarus, resursa eoliană este practic nelimitată. Țara are o rețea de energie centralizată dezvoltată și un numar mare de spațiu liber neocupat de entitățile de afaceri. Prin urmare, amplasarea centralelor eoliene (WPP) și a centralelor eoliene (WPPs) este condiționată numai de plasarea competentă a echipamentelor eoliene pe zone adecvate. Opoziție puternică a oficialilor înalți din sectorul energetic oficial Lipsa infrastructurii pentru proiectarea, implementarea și funcționarea tehnologiei eoliene și, în consecință, experiența practică și personalul calificat nu pot fi depășite decât printr-o cooperare activă cu reprezentanții infrastructurii eoliene dezvoltate în străinătate.

Vânturile care se formează în zona continentală și latitudinile nordice sunt caracterizate de rafale ascuțite și schimbări frecvente de direcție, diferind de vânturile destul de calme ale coastei mării europene (Olanda, Germania). Structura vântului se schimbă în funcție de înălțimea de deasupra suprafeței pământului, în timp ce stabilitatea fluxului de aer crește în straturi înalte de aer. Diferența de temperament al vânturilor necesită o anumită abordare constructivă la crearea unui parc eolian. Soluția propusă este universală pentru vânturile de toate direcțiile și viteza, inclusiv vânturile furtunoase.

În 2010, capacitatea totală a energiei eoliene a crescut în întreaga lume până la 196,6 GW. La nivel mondial în 2008, industria eoliană a angajat peste 400 de mii de oameni. În 2008, piața mondială a echipamentelor pentru energie eoliană a crescut la 36,5 miliarde de euro, adică aproximativ 46,8 miliarde de dolari americani. În 2010, 44% din parcurile eoliene instalate au fost concentrate în Europa, 31% în Asia și 22% în America de Nord. În 2007, parcurile eoliene din Germania au produs 6,2% din toată energia electrică generată în Germania. În 2009, 19,3% din energia electrică din Danemarca a fost generată de energia eoliană. În 2009, fermele eoliene din China au reprezentat aproximativ 1,3% din generația totală de energie electrică a țării. Din 2006, RPC are o lege privind sursele regenerabile de energie. Se presupune că până în 2020 capacitatea eoliană va atinge 80-100 GW. Portugalia și Spania, în unele zile din 2007, de la energia eoliană au generat aproximativ 20% din energia electrică. La 22 martie 2008, 40,8% din energia electrică a țării a fost generată de energia eoliană din Spania.

Putere eoliana

Energia eoliană, folosind turbine eoliene și vagoane eoliene, este în prezent revigorată, în principal în instalațiile terestre. Vântul bate peste tot - pe uscat și pe mare. Omul nu a înțeles imediat asta

mișcarea maselor de aer este asociată cu schimbări inegale de temperatură și rotația pământului, dar acest lucru nu a împiedicat strămoșii noștri să folosească vântul pentru navigație.

Nu există o direcție constantă a vântului în interiorul continentului. La fel de diferite zone sushi în diferite perioade ale anului sunt încălzite în diferite moduri, putem vorbi doar despre direcția sezonieră predominantă a vântului. În plus, vântul se comportă diferit la diferite înălțimi, iar curenții de țesut sunt caracteristici pentru înălțimi de până la 50 de metri.

Pentru un strat de suprafață de 500 de metri grosime, energia eoliană convertită în căldură este de aproximativ 82 de trilioane de kilowati-oră pe an. Desigur, este imposibil de utilizat toate acestea, în special, din cauza faptului că morile de vânt instalate deseori se vor umbri reciproc. În același timp, energia prelevată de la vânt se va transforma în cele din urmă în căldură.

Viteza medie anuală a fluxurilor de aer la o înălțime de o sută de metri depășește 7 m / s. Dacă mergeți la o înălțime de 100 de metri, folosind o cota naturală potrivită, atunci puteți pune o turbină eoliană eficient peste tot.

Harnă de vânt

Principiul funcționării tuturor turbinelor eoliene este același: sub presiunea vântului, o roată de vânt cu palete se rotește, transmitând cuplul printr-un sistem de transmisie către arborele unui generator care generează electricitate, o pompă de apă sau un generator electric. Cu cât diametrul elicei este mai mare, cu atât mai mult flux de aer captează și cu atât mai multă energie generează unitatea.

Simplitatea fundamentală oferă aici un domeniu de excepție pentru creativitatea designului, dar doar pentru un ochi fără experiență, turbina eoliană pare a fi un design simplu. Dispunerea tradițională a turbinelor eoliene - cu axa de rotație orizontală - este o soluție bună pentru unitățile de dimensiuni mici și putere. Când a crescut aria de aripă, acest aranjament s-a dovedit a fi ineficient, deoarece vântul bate în direcții diferite la înălțimi diferite. În acest caz, nu numai că nu este posibilă orientarea optimă a unității în vânt, dar există și riscul de distrugere a paletelor.

În plus, vârfurile lamelor unei instalații mari creează zgomot la deplasarea cu viteză mare. Cu toate acestea, principalul obstacol în calea utilizării energiei eoliene este în continuare economic - puterea unității rămâne mică, iar ponderea costurilor pentru funcționarea acesteia este semnificativă. Drept urmare, costul energiei nu permite turbinelor eoliene cu axă orizontală să ofere concurență reală surselor tradiționale de energie.

Conform prognozelor din Boeing (SUA), lungimea lamelor turbinelor eoliene de tip paletă nu va depăși 60 de metri, ceea ce va face posibilă crearea de turbine eoliene cu un aspect tradițional cu o capacitate de 7 MW. Astăzi, cei mai mari dintre ei sunt de două ori mai „mai slabi”. În ceea ce privește energia eoliană mare, numai cu construcția în masă ne putem aștepta ca prețul unui kilowatt-oră să scadă la zece centi.

Unitățile cu consum redus pot genera energie de aproximativ trei ori mai scumpe. Pentru comparație, să notăm că turbina eoliană cu paletă, care a fost produsă în serie în 1991 de NPO Vetroen, avea o lungime a lamei de 6 metri și o putere de 4 kW.

Kilowatt-ul său costă 8 ... 10 copecks.

Cele mai multe tipuri de turbine eoliene sunt cunoscute de atâta vreme încât istoria tace pe numele inventatorilor lor. Principalele tipuri de turbine eoliene sunt prezentate în figură. Se împart în două grupuri:

turbine eoliene cu axa orizontala de rotatie (paleta) (2 ... 5); turbine eoliene cu axa de rotatie verticala (carusel: lama (1) si ortogonala (6)).

Tipurile de turbine eoliene cu palete diferă numai în funcție de numărul de lame.

giruetă

Pentru turbinele eoliene de tip palet, a căror eficiență cea mai ridicată este obținută atunci când fluxul de aer este perpendicular pe planul de rotație al aripilor palelor, este necesar un dispozitiv de rotație automată a axelor de rotație. În acest scop, se folosește o aripă stabilizatoare. Turbinele eoliene pentru carusel au avantajul că pot funcționa în orice direcție a vântului fără a-și schimba poziția. Coeficientul de utilizare a energiei eoliene (vezi fig.) În turbinele eoliene cu palete este mult mai mare decât cel al caruselului.

În același timp, caruselele au un cuplu mult mai mare. Este maximă pentru unitățile cu palete rotative la viteza relativă a vântului zero.

Răspândirea turbinelor eoliene de tip paletă se explică prin amploarea vitezei de rotație a acestora. Pot fi conectate direct la un generator de curent electric fără un multiplicator. Viteza de rotație a turbinelor eoliene de tip paletă este invers proporțională cu numărul de aripi, prin urmare, unitățile cu numărul de lame sunt mai mari

trei practic nu sunt utilizate.

Carusel

Diferența de aerodinamică oferă caruselului un avantaj față de turbinele eoliene tradiționale. Pe măsură ce viteza vântului crește, acestea crește rapid forța de tracțiune, după care viteza de rotație se stabilizează. Turbine eoliene pentru carusel

sunt cu mișcare lentă și acest lucru permite utilizarea de circuite electrice simple, de exemplu, cu un generator asincron, fără riscul

accident din cauza unei rafale accidentale de vânt. Viteza lentă prezintă o cerință de limitare - utilizarea unui generator cu mai mulți poli care funcționează la viteze mici. Astfel de generatoare nu sunt răspândite și utilizarea multiplatorilor (multiplicator [multiplicator latin

înmulțire] - creșterea vitezei) nu este eficientă datorită eficienței scăzute a acestora din urmă.

Un avantaj și mai important al designului caruselului este capacitatea sa de a urmări „locul în care bate vântul” fără modificări suplimentare, ceea ce este foarte important pentru curenții de prindere a suprafeței. Turbine eoliene de acest tip sunt construite în SUA, Japonia, Anglia, Germania, Canada. Turbina eoliană rotativă cu paletă este cea mai ușoară de utilizat. Proiectarea sa asigură un cuplu maxim la pornirea turbinei eoliene și autoreglarea automată a vitezei maxime de rotație în timpul funcționării. Pe măsură ce sarcina crește, viteza de rotație scade și cuplul crește până la oprire.

ortogonale

Turbinele eoliene ortogonale, după cum cred specialiștii, sunt promițătoare pentru inginerie energetică mare. Astăzi, închinătorii vântului de structuri ortogonale se confruntă cu anumite dificultăți. Printre ei, în special, problema lansării.

În instalațiile ortogonale, se folosește același profil de aripă ca într-o aeronavă subsonică (a se vedea Fig. (6)).

Avionul trebuie să ia o fugă înainte de „a se sprijini” pe ridicarea aripii. Același lucru este cazul cu configurația ortogonală. În primul rând, este necesar să îi alimentăm energie - să o învârtim și să o aducem la anumiți parametri aerodinamici și numai atunci va trece de la sine la modul motor în modul generator.

Decolarea puterii începe cu o viteză a vântului de aproximativ 5 m / s, iar puterea nominală este atinsă cu o viteză de 14 ... 16 m / s.

Calculele preliminare ale turbinelor eoliene asigură utilizarea acestora în domeniul cuprins între 50 și 20.000 kW. Într-o instalație realistă cu o putere de 2000 kW, diametrul inelului pe care se mișcă aripile va fi de aproximativ 80 de metri. Turbina eoliană puternică are dimensiuni mari. Cu toate acestea, puteți să vă apropiați de cei mici - luați un număr, nu o mărime. Echipând fiecare generator cu un convertor separat, puterea de ieșire generată de generatoare poate fi însumată. În acest caz, fiabilitatea și supraviețuirea turbinei eoliene crește.

Aplicații neașteptate pentru turbine eoliene

Turbinele eoliene care funcționează într-adevăr au relevat o serie de fenomene negative. De exemplu, proliferarea turbinelor eoliene poate îngreuna recepționarea emisiilor TV și crearea vibrațiilor sonore puternice.

Turbinele eoliene nu pot genera doar energie. Capacitatea de a atrage atenția prin rotirea fără a irosi energie este folosită pentru publicitate. Cea mai simplă - o turbină eoliană pentru carusel cu o singură lamă este o placă dreptunghiulară cu margini îndoite.

Atașat de perete, începe să se rotească chiar și cu un ușor vânt.

Pe o zonă mare de aripi, turbina eoliană de trei-patru lame poate roti afișele publicitare și un generator mic. Energia stocată în baterie poate lumina aripile cu publicitate noaptea, iar pe vreme calmă, le rotiți.

Slide 1

Slide 2

Energia eoliană pe pământ este inepuizabilă. Timp de multe secole, oamenii încearcă să transforme energia eoliană în avantajul lor construind parcuri eoliene care îndeplinesc diverse funcții: mori, pompe de apă și ulei, centrale electrice. Așa cum au demonstrat practica și experiența multor țări, utilizarea energiei eoliene este extrem de benefică, deoarece, în primul rând, costul eoliei este zero, iar în al doilea rând, energia electrică este obținută din energia eoliană, și nu prin arderea combustibilului carbon, ale căror produse de ardere sunt cunoscute pentru periculosul lor impact asupra oamenilor. Datorită emisiilor constante de gaze industriale în atmosferă și a altor factori, contrastul de temperatură pe suprafața pământului crește. Acesta este unul dintre principalii factori care duce la creșterea activității eoliene în multe regiuni ale planetei noastre și, în consecință, relevanța construcției de parcuri eoliene - o sursă alternativă de energie.

Slide 3

Centrală eoliană rotativă (WPP) Transformă energia cinetică a fluxului eolian în energie electrică. Un parc eolian este format dintr-un dispozitiv mecanic eolian (rotativ sau elice), un generator de curent electric, dispozitive automate pentru controlul funcționării unui motor eolian și a unui generator, facilități pentru instalarea și întreținerea lor.

Slide 4

O centrală eoliană este un complex de dispozitive tehnice pentru transformarea energiei cinetice a fluxului eolian în energie mecanică a rotirii rotorului generatorului. O turbină eoliană este formată dintr-una sau mai multe centrale eoliene, un dispozitiv de acumulare sau de rezervă și sisteme de control automat și reglare a modurilor de operare ale instalației. Zonele îndepărtate, insuficient furnizate cu energie electrică, practic nu au altă alternativă viabilă din punct de vedere economic, precum construcția de parcuri eoliene.

Slide 5

Vântul are energie cinetică, care poate fi transformată în energie mecanică de către un dispozitiv mecanic eolian, apoi de un generator electric în energie electrică. Viteza vântului se măsoară în kilometri pe oră (km / h) sau metri pe secundă (m / s): 1 km / h \u003d 0,28 m / s 1 m / s \u003d 3,6 km / h. Energia eoliană este proporțională cu cubul vitezei vântului. Energia eoliană \u003d 1/2 dAtS3 d - densitatea aerului, A - zona prin care trece aerul, perioada de timp t, S - viteza vântului.

Slide 6

Puterea (P) este proporțională cu energia eoliană care trece prin suprafață („suprafața măturată”) pe unitatea de timp. Puterea eoliană \u003d 1/2 dAS3

Diapozitiv 7

Vântul este caracterizat de următorii indicatori: viteza medie lunară și medie anuală în conformitate cu gradațiile de mărime și semnele externe pe scara Beaufort; viteza maximă în grabă este un indicator foarte important al stabilității funcționării unui parc eolian; direcția vântului / vântului - „a crescut de vânt”, frecvența schimbărilor în direcțiile și forța vântului (Fig. 1); turbulența - structura internă a fluxului de aer, care creează gradienți de viteză nu numai în plan orizontal, ci și în plan vertical; gustiness - modificarea vitezei vântului pe unitatea de timp; densitatea debitului vântului, în funcție de presiunea atmosferică, temperatura și umiditatea. vântul poate fi o singură fază, precum și un mediu cu două faze și multifazate care conține picături de lichid și particule solide de diferite dimensiuni, care se deplasează în interiorul debitului cu viteze diferite.

Slide 8

Modele de vânt. a) Media în timp și spațiu, b) Schimbarea vitezei vântului peste înălțime, c) Modelul vântului turbulent a) b) c)

Diapozitiv 9

Utilizarea energiei eoliene În 2008, capacitatea totală a energiei eoliene a crescut la nivel mondial până la 120 GW. Centralele eoliene din întreaga lume au produs, în 2007, aproximativ 200 de miliarde de kWh, ceea ce reprezintă aproximativ 1,3% din consumul mondial de energie electrică. La nivel mondial în 2008, industria eoliană a angajat peste 400 de mii de oameni. În 2008, piața mondială a echipamentelor pentru energie eoliană a crescut la 36,5 miliarde de euro, adică aproximativ 46,8 miliarde de dolari americani. În 2007, 61% din parcurile eoliene instalate au fost concentrate în Europa, 20% în America de Nord și 17% în Asia. În 2009, fermele eoliene din China au reprezentat aproximativ 1,3% din generația totală de energie electrică a țării. Din 2006, RPC are o lege privind sursele regenerabile de energie. Se presupune că până în 2020 capacitatea eoliană va atinge 80-100 GW.

Slide 10

Aspecte de mediu ale energiei eoliene Emisiile în atmosferă Impactul asupra climatului Ventilarea orașelor Zgomot Vibrații de frecvență scăzută Interferențe radio

Slide 11

Energia eoliană în Republica Belarus Energia eoliană, ca orice alt sector economic, trebuie să aibă trei componente obligatorii care să asigure funcționarea acesteia: resurse eoliene, echipamente eoliene, infrastructură eoliană dezvoltată. 1. Pentru industria eoliană din Belarus, resursa energetică eoliană este practic nelimitată. Țara are o rețea de energie centralizată dezvoltată și un număr mare de zone libere care nu sunt ocupate de entități economice. Prin urmare, amplasarea centralelor eoliene (WPP) și a centralelor eoliene (WPP) este condiționată numai de plasarea competentă a echipamentelor eoliene pe zone adecvate. 2. Oportunitățile de achiziționare a tehnologiei eoliene străine sunt foarte limitate din cauza lipsei unei alegeri suficiente a acestui echipament pentru turbine eoliene și parcuri eoliene, care corespunde condițiilor climatice din Belarus, precum și opoziției puternice a lucrătorilor administrativi responsabili din sectorul energetic oficial. 3. Lipsa infrastructurii pentru proiectarea, implementarea și funcționarea tehnologiei eoliene și, în consecință, experiența practică și personalul calificat nu pot fi depășite decât printr-o cooperare activă cu reprezentanții infrastructurii eoliene dezvoltate în străinătate.