|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Вітроелектростанція. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Вітряна електростанція - кілька вітроенергетичних установок, зібраних в одному або кількох місцях та об'єднаних в єдину мережу. Великі вітряні електростанції можуть складатися зі 100 і більше вітрогенераторів. Іноді вітрові електростанції називають вітряними фермами (від англ. Wind farm).
Запаси вітрової енергії, насправді, безмежні. Ця енергія відновлювана, і на відміну від теплових станцій вітроенергетика не використовує багатства надр, адже видобуток вугілля, нафти, газу пов'язаний із величезними витратами праці. До того ж теплові станції забруднюють довкілля, а греблі ГЕС створюють на річках штучні моря, порушуючи природну рівновагу. З іншого боку, вітроелектростанція такої ж потужності, як ГЕС чи АЕС, у порівнянні з ними займає набагато більшу площу. І заради справедливості треба сказати, що вітроелектростанції не зовсім нешкідливі: вони заважають польотам птахів і комах, шумлять, відбивають радіохвилі лопатями, що обертаються, створюючи перешкоди прийому телепередач у прилеглих населених пунктах. Зазвичай робочим органом вітродвигуна служать лопаті повітряного гвинта, який називають вітроколесом. Теорію його ще на початку XX століття розробив відомий російський учений Н.Є. Жуковський. Для опису явищ, пов'язаних із проходженням повітряного потоку через колесо, він застосував теорію підйомної сили крила літака та визначив значення максимально можливого коефіцієнта використання енергії вітру ідеальним колесом. Коефіцієнт корисної дії дорівнював 59,3 відсотка.
Вітер - стихія дуже примхлива, то він дме з одного боку, через деякий час - з іншого. Щоб колесо ефективно використовувало енергію повітряного потоку, його необхідно щоразу розгортати проти вітру. Для цієї мети служать спеціальні пристрої – хвостова пластина (флюгер) або невелике вітрове колесо (віндроза). Вітер рідко дме з постійною швидкістю. Змінилася його швидкість - сповільнилося або прискорилося обертання колеса та пов'язаного з ним валу, через який обертання колеса передається електричному генератору. Щоб вал обертався із постійною частотою, застосовують різні пристрої. Для отримання енергії вітру використовують різні конструкції. Це багатолопатеві "ромашки" і гвинти на кшталт літакових пропелерів із трьома, двома і навіть однією лопатею. Вертикальні конструкції хороші тим, що вловлюють вітер будь-якого спрямування; решті доводиться розвертатися за вітром. Такий вертикальний ротор нагадує розрізану вздовж і насаджену на вісь бочку. Трапляються й оригінальні рішення. Наприклад, візок з вітрилом їздить по кільцю з рейок, а його колеса приводять у дію електрогенератор. Найбільш поширеним типом вітрових енергоустановок (ВЕУ) є турбіна з горизонтальним валом та числом лопатей від 1 до 3. Турбіна, мультиплікатор та електрогенератор розміщуються в гондолі, встановленій на верху щогли. В останніх моделях ВЕУ використовуються асинхронні генератори змінної швидкості, а завдання кондиціювання електроенергії, що виробляється, виконує електроніка. Вітрові електростанції вигідні, як правило, в регіонах, де середньорічна швидкість вітру становить 6 метрів за секунду і вище і які бідні на інші джерела енергії, а також у зонах, куди доставка палива дуже дорога. У Росії це, в першу чергу, Сахалін, Камчатка, Арктика, Крайня Північ і т.д. При середньорічній швидкості вітру близько 7 метрів на секунду та середній кількості годин роботи на повній потужності 2500 годин на рік така установка виробляє електроенергію вартістю 7-8 центів/кВч. Сьогодні найбільш поширені ВЕУ одиничною потужністю 100-500 кВт, хоча побудовані та експлуатуються агрегати одиничною потужністю в кілька мегават. Малі ВЕУ (потужністю менше 100 кВт) зазвичай призначаються для автономної роботи. Системи, яким вони видають енергію, вибагливі, вимагають подачі енергії вищої якості та не допускають перерв у харчуванні, наприклад, у періоди безвітря. Тому їм необхідний "дублер", тобто резервні джерела енергії, наприклад дизельні двигуни тієї ж, як у вітроустановок, або меншої потужності. Що стосується потужніших вітроустановок (понад 100 кВт), то вони застосовуються як електростанції і включаються зазвичай до енергосистем. Зазвичай одному майданчику встановлюється досить велика кількість ВЕУ, що утворюють так звану вітрову ферму. На одному краю "ферми" може дмухати вітер, на іншому в цей час тихо. Вітряки не можна ставити занадто тісно, щоб вони не загороджували одне одного. Тому "ферма" займає багато місця. Такі "ферми" є у США, у Франції, в Англії, а в Данії "вітряну ферму" розмістили на прибережному мілководді Північного моря - там вона нікому не заважає і вітер стійкіший, ніж на суші. У Каліфорнії (США) на одній із них розміщено близько тисячі вітроустановок, тож сумарна встановлена потужність ферми перевищує 100 МВт. Зазвичай для зниження залежності від примх вітру в систему включають маховики, що частково згладжують пориви вітру, і різного роду акумулятори, в основному електричні. Але водночас використовують і повітряні. В цьому випадку вітряк нагнітає повітря в балони. Виходячи звідти, його рівний струмінь обертає турбіну з електрогенератором. Ще один варіант – гідравлічні акумулятори. Тут силою вітру вода піднімається певну висоту, потім, падаючи вниз, вона обертає турбіну. Ставлять електролізні акумулятори. Вітряк дає електричний струм, що розкладає воду на водень та кисень. Їх запасають у балонах. Потім при необхідності водень і кисень спалюють у паливному елементі чи газової турбіні, знову отримуючи струм, але вже без різких коливань напруги, що з примхами вітру. В Іспанії досить довго працювала дивовижна вітроустановка, що сама створювала для себе вітер! Широке коло землі в основі вибудуваної високої труби покрили поліетиленовою плівкою на каркасних опорах. Спекотне іспанське сонце нагрівало і землю, і повітря під плівкою. В результаті в трубі виникала постійна пряма тяга, а вбудована в трубу крильчатка обертала генератор. Тяга не припинялася навіть у похмурі дні та вночі: земля довго зберігає тепло. Проте експлуатація такої установки виявилася досить дорогою. Поступово металева труба проіржавіла, а плівка зруйнувалася. Після чергового урагану ремонтувати систему не стали. ВЕУ займалися та займаються і в Росії. На початку 1990-х років було створено вітроустановку невеликої потужності "Конвет-1Е" двох модифікацій - з асинхронним генератором (2 кВт, 230 В) та індукторним генератором постійного струму (12 або 24 В). Вітроколесо з двома лопатями обертає генератор. Завдяки застосуванню інвертора або випрямляча можна забезпечувати енергією телевізор, холодильник, радіо, заряджати акумуляторну батарею. У зонах із середньорічними швидкостями вітру 5-6 метрів за секунду вартість 1 кВт-год від такої ВЕУ в 1,4-1,7 раза нижча, ніж від рівноцінного за потужністю бензинового агрегату. Маса установки – 460 кілограмів. Як відомо, лихо багатьох вітряків – потужні повітряні потоки, під дією яких вони нерідко ламаються. У "Конвет-1Е" застосували різні автоматичні пристрої, щоб не дати колесу надмірно розкрутитись при сильному вітрі. Конструкторам вдалося досягти аеродинамічного ККД у 46-48 відсотків. Це досягнуто за рахунок застосування високоякісних неметалевих лопат з більш досконалим, крученим по довжині профілем. Швидкісні вітроустановки іноземних фірм працюють головним чином, починаючи зі швидкостей вітру 5-6 метрів за секунду. Особлива конструкція лопатей та спеціальні пристрої дозволяють "Конвету-1Е" ефективно починати працювати вже при силі вітру 4 метри в секунду. Сумарна потужність вітроустановок у світі швидко зростає. За використанням ВЕУ у світі лідирують США, у Європі - Німеччина, Англія, Данія та Нідерланди. Німеччина отримує від вітру десяту частину своєї електроенергії, а всій Західній Європі вітер дає 2500 МВт електроенергії. У міру того, як вітряні електростанції окупаються, а їх конструкції вдосконалюються, ціна "повітряної" електрики падає. Так, у 1993 році у Франції собівартість 1 кВт-год електроенергії, отриманої на вітростанції, дорівнювала 40 сантим, а до 2000 року вона знизилася в 1,5 рази. Автор: Муський С.А.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Нова мета для космічної станції New Horizons ▪ S2-LP - вузькосмуговий приймач 433/868 МГц
▪ розділ сайту Радіоаматорські розрахунки. Добірка статей ▪ стаття Роберт Едвард Лі. Знамениті афоризми ▪ стаття Чому після фізичних вправ болять м'язи? Детальна відповідь ▪ стаття Експедитор магазину. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Підвищення частоти кварцу. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ Стабілізатор для настільної лампи. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page