Энергия ветра — возобновляемый ресурс
Человечество уже очень долго ищет источник, который сможет постоянно давать нам необходимое количество энергии, и снабжать электричеством постоянно, а не с переменными успехами, как это происходит сейчас.
Вы можете стать на защиту современных технологий добычи электроэнергии. Вполне вероятно, что современные гидроэлектростанции также могут посоревноваться с альтернативными источниками энергии, и предоставить достаточное количество электричества, чтобы мы даже не задумывались о том, что энергией солнца или силой ветра можно воспользоваться в корыстных целях. Но никто не берет во внимание то, что строительство новой гидроэлектростанции занимает не один год, а, если брать во внимание, как строилась «Зенит Арена» или другие проблемные постройки в нашей стране, то ждать нового источника электрического тока придется не одно десятилетие.
В наше время существует два возобновляемых ресурса, которые могут обеспечить электричеством все человечество.
Солнечная энергия, казалось бы, добывается на порядок проще, поскольку ее наличие на планете более распространенный факт. Однако, переработка солнечных лучей, и их преобразование в электрический ток – сложный процесс, который требует очень сложных и дорогостоящих вливаний.
С силой ветра все на порядок просто. Особенно, если вы знаете физику, то можете понять, что это так же просто, как и добывать ток, крутя педали велосипеда. Вы могли видеть примеры таких «опытов» в старых фильмах про Чарли Чаплина.
Давайте разберем возможность добычи электричества из ветра более подробно.
Где уже используют силу ветра
Многие страны западной Европы и США уже давно используют ветряные электростанции, как основной источник добычи электрической энергии.
Ярким примером такого использования является Дании. Казалось бы, совсем небольшая страна, однако имеет очень крупные перспективы развития данной индустрии.
На ее примере мы и рассмотрим всевозможные варианты использования возобновляемой энергии ветра.
Дания вышла на передовые места по добычи электричества из ветра по двум причинам:
- отсутствие ископаемых;
- климат;
- менталитет.
Первый пункт стал отличным толчком для развития альтернативных источников питания. Дания – одна из немногих стран, которые не имею месторождений газа и нефти. Именно это стало поводом для того, чтобы активно изучать и развивать другие источники добычи энергии. Учитывая то, что климат в стране довольно ветреный, а также имеется открытый выход к морю, который предполагает постоянное наличие воздушных потоков, которые не останавливаются, а лишь изменяют свою силу. Тем не менее, энергия ветра – априори возобновимый ресурс, поэтому любое вложение в данную отрасль в правильной местности – выигрышная инвестиция.
Где же используют датчане энергию, приобретенную от альтернативных источников? Уже практически везде.
Если верить статистическим показателям, то каждый второй дом в Дании снабжается электричеством от ветряных электростанций. По государственной программе развития данной отрасли, страна должна полностью перейти на альтернативные источники получения энергии до 2050 года.
Возможно ли это? Вполне. Они вывели ветрогенераторы на новый уровень развития. Высота стандартного ветряка составляет примерно 60 метров. Датские разработчики смогли соорудить и установить ветряные электростанции высотой в 4 раза выше, а это 240 метров. Вы представляете эти габариты? Длина одной лопасти составляет 80 метров.
С одной стороны – это глобальная постройка, но если разобраться, то даже человеку, который очень редко сталкивается, или вообще не сталкивается с электричеством, станет понятна простота механизма. Если быть простым до изнеможения, то ветрогенератор работает так: лопасти крутятся от ветра, и крутят моторчик, который добывает электричество.
Проблемой становится только размер постройки, установка и создание основания достаточной прочности, чтобы она не упала на землю, и не нанесла повреждения тем зданиям и людям, которые находятся рядом.
Один такой массивный ветряк может снабдить электричеством до 2 000 частных домов. Учитывая то, что Дания – очень маленькая страна, то выполнение государственной программы нельзя поставить под какие-либо сомнения.
Небольшие постройки оснащаются не таким глобальными техническими агрегатами. Большинство фермеров используют более мелкие ветрогенераторы, чтобы оснастить свои сельскохозяйственные угодья необходимым количеством электричества, и быть уверенным, что оно всегда будет в достатке.
Электроэнергия – наше все. Будьте уверены, что за ним будущее!
Энергия ветра | ВЕТРОДВИГ.
RU
RUВетер как источник энергии
Неравномерный нагрев лучами солнца земной поверхности и воздушных масс, находящихся над ней, вызывает постоянные перемещения воздуха из более холодных мест в более теплые. Воздушные массы, нагретые до более высоких температур, имеют меньшую плотность и поднимаются вверх, а на их место приходит воздух с меньшей температурой, плотность которого выше. Таким образом, воздушные массы все время перемешиваются и перемещаются как в вертикальном направлении, так и параллельно земной поверхности. Эти перемещения носят очень сложный характер и зависят от многих причин.
Постоянные перемещения воздушных масс в горизонтальных направлениях называются ветром. Как и всякое движущееся тело,
ощью специальных двигателей, получивших название ветряных, может быть преобразована в механическую работу. энергия ветра энергия ветра энергия ветра энергия ветра энергия ветра энергия ветра
В течение ночи их направление над прибрежными водами меняется на обратное, так как суша охлаждается быстрее воды и соответственно снижается температура расположенного над ней воздуха.
Подобная циркуляция воздушных масс в земной атмосфере наблюдается при большем нагреве поверхности Земли вблизи экватора, чем в районах полюсов. Ветер над холодной поверхностью, дующий от полюсов к экватору, замещает горячий воздух, который поднимается в тропиках и перемещается в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсам.
Вращение Земли также влияет на циркуляцию воздуха. Силы инерции, которые действуют на холодный воздух, движущийся вблизи поверхности по направлению к экватору, стремятся закрутить его в западном направлении. В то же время тяжелый воздух, движущийся в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсам.
Энергия ветра в течение длительного времени рассматривается в качестве экологически чистого неисчерпаемого источника энергии.
Распространившаяся в 1973 г. угроза нехватки невозобновляемых источников энергии и рост зависимости от импортируемого топлива привели к возрождению исследований, направленных на расширение возможности преобразования ветра в пригодный для использования вид энергии.
Однако до того как энергия ветра сможет принести значительную пользу, должны быть решены многие проблемы—технические и связанные с охраной окружающей среды. Следует также признать, что наибольшие препятствия для использования ветроэнергетических установок создает их высокая стоимость. Эти препятствия будут меньшими, если по критерию стоимости вырабатываемой энергии ветроэнергетические установки смогут конкурировать с установками, использующими другие источники энергии. Хотя многое здесь достигнуто, наиболее сложной задачей, имеющей первостепенное значение, остается разработка экономичных ветроэнергетических установок, способных надежно работать в автоматическом режиме в течение многих лет и обеспечивать бесперебойную эксплуатацию при периодическом обслуживании.
Для описания ветра как источника энергии используется совокупность аэрологических и энергетических характеристик ветра, объединяемая понятием ветроэнергетического кадастра. К числу основных кадастровых характеристик ветра относятся: среднегодовая скорость ветра; годовой и суточный ход ветра; повторяемость скоростей ветра; повторяемость направлений ветра; максимальная скорость ветра; удельная мощность и удельная
Основным источником исходных данных для разработки ветроэнергетического кадастра являются наблюдения за скоростью ветра на опорной сети гидрометеослужбы. Эти наблюдения, проводимые несколько раз в сутки, охватывают периоды в десятки лет и представляют собой обширнейший фактический материал. Их достоинством является то, что они проводятся по единой методике, а места (площадки) производства наблюдений классифицированы по степени их открытости на местности.
youtube.com/embed/q298LsbtIRQ?version=3&rel=1&fs=1&autohide=2&showsearch=0&showinfo=1&iv_load_policy=1&wmode=transparent» allowfullscreen=»true»>
ВЫБОР УЧАСТКА
Холмы или горные хребты, находящиеся на раскрытом рельефе, традиционно числятся отличным помещением для ВЭУ. В частности, ВЭУ, поставленная на огромном участке, раскрытом для доминирующего направленности ветра, постоянно
станет иметь достоинства. На буграх прыть ветра больше по сопоставлению с находящейся вокруг равнинной территорией. Необходимо держать в голове, что ветер может поменять направленность прежде, чем достигнет холмика, так как область высочайшего давления практически расширяется на неком расстоянии перед холмом. Кроме такого, пройдя чрез ротор турбины передний поток делается непоследовательным. Также нужно держать в голове, что турбулентность, смысл
которой резко возрастает в случае отвесного холмика или его неровной поверхности, может свести на нет достоинства наиболее высочайшей скорости ветра.При выборе площадки для ветроустановки управляются целым рядом
критериев, главными из которых являются:
- ветровой потенциал;
- рельеф местности и неимение препятствий для ветрового потока;
- подъездные пути для транспортировки оснащения;
- поверхность( почва или ледяной покров) площадки для строительства фундамента;
- разработка монтажа и подъема ветроустановки;
- отдаление до объекта электроснабжения.
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
Ресурсы энергии солнца и ветра на Земле
Жизнь современного человека просто немыслима без энергии. Отключение электроэнергии представляется катастрофой, человек уже не мыслит жизнь без транспорта, а приготовление, к примеру, пищи на костре, а не на удобной газовой или электрической плите – это уже из разряда хобби.
До сих пор мы используем для выработки энергии органическое топливо (нефть, газ, уголь).
Но их запасы на нашей планете ограничены, и не сегодня-завтра наступит день, когда они иссякнут. Что же делать? Ответ уже есть – искать другие источники энергии, нетрадиционные, альтернативные, запас которых просто неисчерпаем.
К таким альтернативным источникам энергии относятся солнце и ветер.
Использование солнечной энергии
Солнце – мощнейший поставщик энергии. Что-то мы используем в силу наших физиологических особенностей. Но миллионы, миллиарды киловатт уходят впустую и исчезают с наступлением темноты. Каждую секунду Солнце дарит Земле 80 тысяч миллиардов киловатт. Это в несколько раз больше, чем вырабатывают все электростанции мира.
Только представьте, какие выгоды принесет человечеству использование солнечной энергии:
• Бесконечность по времени. Ученые предсказывают, что Солнце не погаснет еще в течение нескольких миллиардов лет. А это значит, что хватит и на наш век и для наших дальних потомков.
• География.
На нашей планете нет мест, где не светило бы солнце. Где-то ярче, где-то тусклее, но Солнце есть везде. А значит не нужно будет окутывать Землю бесконечной паутиной проводов, пытаясь доставить электроэнергию в отдаленные уголки планеты.
• Количество. Энергии солнца хватит на всех. Даже если кто-то начнет безразмерно запасать такую энергию впрок, это ничего не изменит. Хватит и чтобы батарейки зарядить, и на пляже позагорать.
• Экономическая выгода. Уже не нужно будет тратиться на покупку дров, угля, бензина. Бесплатный солнечный свет будет отвечать за работу водоснабжения и автомобиля, кондиционера и телевизора, холодильника и компьютера.
• Экологически выгодно. Уйдет в прошлое тотальная вырубка лесов, не нужно будет топить печи, строить очередные «чернобыли» и «фукусимы», жечь мазут и нефть. Зачем прикладывать столько сил к уничтожению природы, когда в небе есть прекрасный и неиссякаемый источник энергии – Солнце.
К счастью, это не мечты.
По оценкам ученых, уже к 2020 году 15% электроэнергии в Европе будет обеспечиваться за счет солнечного света. И это только начало.
Где используют солнечную энергию
• Солнечные батареи. Батареи, установленные на крыше дома, уже никого не удивляют. Поглощая энергию солнца, они преобразуют ее в электрическую. В Калифорнии, например, любой проект нового дома подразумевает обязательное использование солнечной батареи. А в Голландии город Херхюговард называют «городом Солнца», потому что здесь все дома оснащены солнечными батареями.
• Транспорт.
— Уже сейчас все космические корабли во время автономного полета обеспечивают себя электричеством за счет энергии солнца.
— Автомобили на солнечных батареях. Первая модель такого автомобиля была представлена еще в 1955 году. А уже в 2006 году французская компания Venturi наладила серийный выпуск «солнечных» автомобилей. Характеристики его пока скромны: всего 110 километров автономного хода и скорость не выше 120 км/ч.
Но практически все мировые лидеры автомобильной промышленности разрабатывают свои версии экологически чистых авто.
• Солнечные электростанции.
• Гаджеты. Уже сейчас есть зарядки для многих устройств, которые работают от солнца.
Виды солнечной энергии (солнечные электростанции)
В настоящее время разработано несколько видов солнечных электростанций (СЭС):
• Башенные. Принцип работы прост. Огромное зеркало (гелиостат) поворачивается вслед за солнцем и направляет солнечные лучи на теплоприемник, заполненный водой. Далее все происходит как в обычной ТЭЦ: вода закипает, превращается в пар. Пар крутит турбину, которая задействует генератор. Последний и вырабатывает электричество.
• Тарельчатые. Принцип работы схож с башенными. Отличие заключается в самой конструкции. Во-первых, используется не одно зеркало, а несколько круглых, похожих на огромные тарелки. Зеркала устанавливают радиально, вокруг приемника.
Каждая тарельчатая СЭС может иметь сразу несколько подобных модулей.
• Фотовольтаические (использующие фотобатареи).
• СЭС с параболоцилиндрическим концентратором. Огромное зеркало в форме цилиндра, где в фокусе параболы установлена трубка с теплоносителем (чаще всего используют масло). Масло разогревается до нужной температуры и отдает тепло воде.
• Солнечно-вакуумные. Участок земли закрывают стеклянной крышей. Воздух и почва под ней нагреваются сильнее. Специальная турбина гонит теплый воздух к приемной башне, возле которой установлен электрогенератор. Электричество вырабатывается за счет разницы температур.
Использование энергии ветра
Еще один вид альтернативного и возобновляемого источника энергии – ветер. Чем сильнее ветер, тем большее количество кинетической энергии он вырабатывает. А кинетическую всегда можно преобразовать в механическую или электрическую энергию.
Механическую энергию, получаемую за счет ветра, используют уже давно.
Например, при помоле зерна (знаменитые ветряные мельницы) или перекачивания воды.
Энергию ветра используют также:
• В ветряных установках, которые вырабатывают электричество. Лопасти заряжают аккумулятор, от которого ток подается в преобразователи. Здесь постоянный ток преобразуется в переменный.
• Транспорт. Уже сейчас есть автомобиль, который едет за счет энергии ветра. Специальная ветровая установка (кайт) позволяет двигаться и водным судам.
Виды ветряной энергии (ветряные электростанции)
• Наземные – самый распространенный вид. Такие ВЭС устанавливают на холмах или возвышенностях.
• Шельфовые. Их строят на мелководье, в значительном удалении от берегов. Электричество поступает на сушу по подводным кабелям.
• Прибрежные – устанавливают на некотором удалении от моря или океана. Прибрежные ВЭС используют силу бризов.
• Плавающие. Первый плавающий ветрогенератор был установлен в 2008 году недалеко от берегов Италии.
Генераторы устанавливают на специальных платформах.
• Парящие ВЭС размещают на высоте на специальных подушках, выполненных из невоспламеняемых материалов и наполненных гелием. Электричество на землю подается по канатам.
Перспективы и развитие
Самые серьезные перспективные планы по использованию энергии солнца ставит перед собой Китай, который к 2020 году планирует стать мировым лидером в этой области. Страны ЕЭС разрабатывают концепцию, которая позволит получать до 20% электроэнергии из альтернативных источников. Американское Министерство энергетики называет меньшую цифру – к 2035 году до 14%. Есть СЭС и в России. Одна из самых мощных установлена в Кисловодске.
Что касается использования энергии ветра, то приведем некоторые цифры. Европейская Ассоциация ветровой энергетики опубликовала данные, которые показывают, что ветроэнергетические установки обеспечивают электричеством многие страны мира. Так, в Дании, за счет таких установок получают 20% потребляемой электроэнергии, в Португалии и Испании – 11%, в Ирландии – 9%, в Германии – 7%.
В настоящее время ВЭС установлены более чем в 50 странах мира, а их мощность растет из года в год.
Ветроэнергетика — Вики
Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.
Ветропарк в ЭстонииЭнергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. К началу 2016 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 432 гигаватта[1] и, таким образом, превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики (однако на практике использованная в среднем за год мощность ветрогенераторов (КИУМ) в несколько раз ниже установленной мощности, в то время как АЭС почти всегда работает в режиме установленной мощности).
В 2014 году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 706 тераватт-часов (3 % всей произведённой человечеством электрической энергии)[2]. Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику. Согласно данным WindEurope, в 2019 году в Дании с помощью ветрогенераторов было произведено 48% всего электричества, в Ирландии — 33%, в Португалии — 27 %, в Германии — 26%, в Великобритании — 22%, в Испании — 21%, в ЕС в целом — 15%[3]. В 2014 году 85 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе. По итогам 2015 года в ветроэнергетике занято более 1 000 000 человек во всем мире[4] (в том числе 500 000 в Китае и 138 000 в Германии)[5].
Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого
Ветрогенераторы — энергия ветра на службе человечеству
Источники энергии — это предмет постоянных поисков человека.
Нам постоянно необходимо электричество, работающая на нас тепловая и механическая энергия. И за все время своего существования человечество научилось использовать полезные ископаемые, энергию воды, Солнца и атома. Не удивительно, что ветер тоже поставили на учет.
Потолочные обогреватели встраиваемые и не стандартные
Греющие накладки для предотвращения обледенения пешеходных зон
Встраиваемые потолочные нагреватели для подвесных потолков Армстронг
Существенным преимуществом энергии ветра перед всеми остальными является то, что она возобновляема, так как является одним из следствий работы Солнца. Изучением данного направления занимается ветроэнергетика. Специалисты ищут наиболее практичные и удобные способы преобразования кинетической энергии ветра (точнее, атмосферных воздушных масс) в тепловую, электрическую, механическую для использования в народном хозяйстве.
История обуздания ветра в разных странах
История сражения с ветром началась еще в античные времена. Уже в 200 году на нашей эры персы научились строить ветряные мельницы для перемола муки. Эта технология перебралась в Европу в XIII веке.
В XVI веке в Европе совместили ветряную мельницу с гидродвигателем, что позволяло осушать территории, отвоевывая их у моря, а также снабжать водой засушливые земли.
Но самым важным стал 1890 год, когда в Дании изобрели ветроэлектростанцию. Так человечество научилось получать необходимую электроэнергию практически из воздуха. Она стала предшественницей ветроэлектростанций с горизонтальной осью, производимых в 30-х годах.
Но первоначально люди слабо оценили потенциал изобретения, массовое использование началось только в 80-х. Зато сегодня масштабы использования энергии ветра впечатляют.
Первыми оценили мощь ветроэлектростанций в США, но локально — в Калифорнии. Именно здесь находятся самые большие по площади ветряные фермы, которые нередко попадают в кадры фильмов.
Зрелище действительно масштабное и завораживающее — гигантские ветряки мерно крутятся в пустыне. Но эта техногенная красота еще и невероятно полезна, одной такой ВЭС достаточно для полного снабжения электроэнергией небольшого населенного пункта.
Только в XXI веке Европа начала перегонять США по количеству используемых ВЭС и объемам вырабатываемой с их помощью энергии. Лидером производства считается Дания, здесь около 30% всей электроэнергии производится с помощью современных ветряков. На втором месте Португалия — 19%, немного отстала от нее Испания — 16%, затем идет Ирландия — 14% и Германия — 8%.
В России все еще мало применяются ВЭС, так как большая часть энергии вырабатывается АЭС и ГЭС. Но доля ветрогенераторов постепенно возрастает. Медленные темпы роста связаны с недостатком финансирования.
Принцип действия и структура ветрогенератора
Ветрогенератор, который также называют ветряком или ветротурбиной — это устройство на штанге, снабженное вращающимися лопастями.
Распространение получили ветряки с вертикальной и горизонтальной осями вращения. Первые бывают роторными и лопастными, вторые — крыльчатыми.
Любой ветряк состоит из таких элементов:
- Ветротурбина на мачте, раскручиваемая лопастями или ротором.
- Электрогенератор.
- Аккумулятор.
- Котроллер заряда аккумулятора.
- Инвертор.
При этом промышленная установка намного более масштабна, имеет еще массу дополнительных элементов.
Принцип действия достаточно прост: энергия ветра раскручивает лопасти, передается сначала электрическому мотору, а следом за ним — генератору. Вращение генератора способствует выработке электрического тока, который, в свою очередь, скапливается в аккумуляторах. Преобразователь включается в цикл последним, создавая необходимый уровень напряжения.
Отопление ветром
Хотя выработка электроэнергии с помощью ветряков выгодна только в больших масштабах, приближенных промышленным, из-за высокой стоимости оборудования.
Одного ветрогенератора вполне достаточно для обогрева одного дома. Эта технология постепенно приобретает все большую популярность.
К аккумуляторам, которые заряжаются за счет энергии ветра, подключаются ТЭНы системы отопления и горячего водоснабжения. При этом владелец может выбирать любой тип отопительной системы, которая запитывается от электрической сети.
Эксперименты доказывают, что ветряк может поддерживать температуру теплоносителя на уровне 65-75 градусов, если его объем в системе составляет 200 литров, чего вполне достаточно для бытовых целей. Проблема отопления и водоснабжения дома площадью до 200 квадратных метров полностью решается.
Преимущества ветрогенераторов
- Основным преимуществом ветроэнергетики является то, что ветер является восполняемым источником энергии.
- В отличие от других видов электростанций, ВЭС являются экологически чистыми, они не делают никаких выбросов в атмосферу, что особенно актуально в разрезе борьбы за чистоту окружающей среды.
- Стоимость электроэнергии, получаемая от больших ветряных ферм, является очень низкой, в Европе показатель держится на уровне 4-6 центов за киловатт. Только АЭС позволяют получать более дешевую энергию, но при этом они гораздо более опасны.
- Известная интересная особенность: энергия, вырабатывая ТЭС, замещается энергией ветра, что уменьшает выбросы парниковых газов.
- Энергия ветра снижает необходимость в энергии АЭС и продуктов нефтяных компаний, что в планетарном масштабе положительно влияет на состояние окружающей среды.
- Ветряки можно устанавливать в местах, куда невозможно доставить электроэнергию.
Недостатки ветрогенераторов
Несмотря на многочисленные достоинства ВЭС, недостатков у них также достаточно:
- Быстрая окупаемость только в больших масштабах.
- Необходимость в больших площадях для создания ветряных ферм.
- Возможно работы только на территориях, где достаточно ветрено.
- Необходимость внедрения интеллектуальных систем для борьбы с переменчивостью ветряных масс.
- Высокая стоимость оборудования и его обслуживания.
- Воздействие на силу, скорость и маршруты ветряных масс (еще мало изучено, но негативное влияние уже отмечено).
- Негативное воздействие на птиц и летучих животных (в первую очередь, летучих мышей).
- Высокий уровень шума (сравнимый с шумом работающего автомобиля).
- Сильные радиопомехи.
Перспективы использования энергии ветра очень широки и еще не до конца изучены. Очевидно, что недостатки с лихвой перекрываются достоинствами, но высокая стоимость и необходимость сложного обслуживания не позволяет пока в полной мере использовать ВЭС на всей планете.
Уменьшение содержания влаги до 8% за 3 дня с сушилкой для пиломатериалов ФлексиХИТ
Ик маты для прогрева бетона и грунта, бетонных конструкций, каменной кладки
Особенности и проблемы развития ветровой энергетики
Библиографическое описание:
Нечаев, И.
С. Особенности и проблемы развития ветровой энергетики / И. С. Нечаев, Д. Е. Шонина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 15 (253). — С. 44-46. — URL: https://moluch.ru/archive/253/57941/ (дата обращения: 16.11.2020).
В данной статье рассматривается перспектива развития ветровой энергетики, её проблемы и роль в мировой электроэнергетики. Также приведён обзор видов ветровых электростанций и принцип действия ветровых установок.
Ключевые слова: ветровая электростанция, энергетика, электроэнергетика, перспектива развития.
In this article the perspective of development of wind energy, its problems and role in the world electric power industry is considered. Also given is an overview of the types of wind farms and the operation of wind installations.
Keywords: wind power station, power, electric power, perspective of development.
Известно, что основная часть электроэнергии в наше время вырабатывается с помощью трех основных видов электростанций: атомных, тепловых и гидравлических. На долю же всех альтернативных источников энергии приходится около двух процентов. Несмотря на это нетрадиционная энергетика развивается и распространяется в мире. Одним из направлений альтернативной энергетики является ветровая энергетика.
За последние годы ветроэнергетика начала бурно развиваться. Все из-за того, что энергия ветра является неисчерпаемой, а преобразование кинетической энергии ветра в электрическую является экологически чистой. Помимо этого важную роль играет и то, что некоторые страны не имеют достаточно энергоресурсов для удовлетворения собственных энергетических потребностей, поэтому они зависят от импорта электроэнергии, а в связи с политической нестабильностью и вооружёнными конфликтами в странах поставщиках, создаются риски для стран-импортеров. Именно эти факторы подталкивают развитие ветроэнергетики.
Ветровая электроэнергетика прошла долгий путь от 18-ого века до нашего время. Сейчас для строительства ветровых электростанций используются дешёвые и эффективные материалы, а мощность электроустановок возрастает, это сокращает издержки и увеличивает конкурентоспособность.
Конструкция электрогенератора такова: электроустановка состоит в первую очередь из ротора с лопастями, которые преобразовывают кинетическую энергию ветра о вращательную, дальше идёт редуктор, задача которого заключается в повышении скорости вала, потом следует генератор, преобразующий полученную энергию в электрическую. Так же в состав электроустановки входят флюгер и анемометр их задача собирать информацию о ветре, а также направлять лопасти в направлении максимальной силы ветра, башня, которая нужна что б поднять ветрогенератор а достаточную высоту и трансформатор, преобразующий напряжение.
Выделяют четыре вида ветровых электростанций, которые в основном основаны на их местоположении: прибрежные, наземные, плавающие и оффшорные [1].
Прибрежные располагаются около прибрежной линии, такое расположение обуславливается бризами, которые дают некую постоянность в ветровом потоке.
Наземные находятся на возвышенностях, самый распространенный вид.
Оффшорные строятся в море, где постоянно дуют морские ветра.
Плавающие, располагаются примерно на таком же расстоянии от берега, как и оффшорные, но на плавающей платформе.
Отметим же теперь преимущества ветровых электростанций. Первое это же, конечно, неисчерпаемые ресурсы, на которых работает установка, второе- это чистота вырабатываемой энергии, нет ни парникового эффекта, ни вредных выбросов, третье- это малая площадь занимаемая под электростанцию, так как она поднята на достаточное расстояние от земли, четвертое- это дешевизна получаемой энергии и пятое- это возможность установить электроустановку в любых местах, где дует ветер.
Теперь перейдём к минусам: главный минус ветровых установок заключается в том, что сила ветра и его направление меняется, бывает и так, что ветра нет вообще, из-за чего происходит сбой в подаче электроэнергии.
Для компенсации этого недостатка использую системы хранения большой емкости или комбинированную систему «ветро-дизель» в которых есть специальные устройства, распределяющие нагрузки между ветроэнергетической установкой и дизелем [1].
Второй минус, это то, что стартовый этап строительства станции требует достаточно больших материальных вложений. Иногда привлекаю инвестиции целой области. В среднем стоимость 1 кВт установленной мощности составляет $1000 [2].
К последним минусам отнесем не такие значительные недостатки, такие как нарушение естественного вида ландшафта, шумы, вырабатываемые станцией, которые могут причинять неудобства людям, но это решается установкой электростанции на определённом расстоянии от жилья. Ну и последнее это небольшая вероятность столкновения птиц с лопастями ветряка [2].
В заключение можно сказать, что ветровая электроэнергетика, является перспективной в развитии, и из рисунка 1 виден рост устанавливаемой мощности в мире, что свидетельствует о её потенциале.
Рис. 1. Доля ветроэнергетики в мире
Литература:
1. Электростанции ветряные: планирование и типы ветряных электростанций // [Электронный ресурс]. — Режим доступа https://businessman.ru/new-elektrostancii-vetryanye-planirovanie-i-tipy-vetryanyx-elektrostancij.html (Дата доступа 12.03.2018)
2. Энергия ветра: преимущества и недостатки// [Электронный ресурс]. — Режим доступа http://electricalschool.info/energy/1539-jenergija-vetra-preimushhestva-i.html (Дата доступа 12.03.2018)
Основные термины (генерируются автоматически): ветровая электроэнергетика, ветровая энергетика, кинетическая энергия ветра, перспектива развития.
Что такое энергия ветра | GE Renewable Energy
Перейти к основному содержанию Свяжитесь с нами- ВЕТЕР
- Портфель ветроэнергетики
- Береговые ветряные турбины
- Морские ветряные турбины
- Лопасти ветряных турбин
- Коммерческое партнерство и PPA
- ГИДРО
- Портфель гидроэнергетики
- Большая гидроэлектростанция
- Малая гидроэлектростанция
- Micro Hydro
- Гидроаккумулятор
- ГИБРИДНЫЙ
- Гибридный портфель
- Солнечные решения
- Накопитель энергии
- Решения для распределенной энергетики
- СЕТКА
- Оборудование высокого / среднего напряжения
- Автоматизация и защита
- Системы и услуги
- ЦИФРОВОЙ
- Цифровые решения для ветра
- Цифровые решения для гидроэнергетики
- Цифровые солнечные решения
- Решения для цифровых сетей
- УСЛУГ
- Береговые ветровые службы
- Offshore Wind Services
- Hydro Services
- Сетевые службы
- О НАС
- О нас
- НОВОСТИ
- Новости
ИЩИ СЕЙЧАС
GE Renewable Energy- Свяжитесь с нами
- Войти в систему
- Поиск
- ВЕТЕР
- Портфолио Wind
Энергия ветра | Учебники по альтернативной энергии
Энергия ветра Статья Учебники по альтернативной энергии 19.
06.2010
27.07.2020
Учебники по альтернативной энергииПоделитесь / добавьте в закладки с:
Ветровые турбины превращают ветер в электричество
Помимо использования энергии солнца для нагрева воды, жилых помещений или производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических элементов, мы также можем использовать ресурс солнца в виде энергии ветра для выработки электроэнергии, поскольку это солнечная энергия солнца что контролирует нашу погоду. Солнце нагревает нашу планету неравномерно, из-за чего воздух вокруг экватора становится горячее, так как поглощает больше энергии, а около полюсов становится холоднее. Воздух расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Эти различия в температуре вызывают конвекционные потоки, протекающие вокруг земного шара, поскольку более плотный воздух из более холодных регионов перемещается в более теплые регионы, где воздух легче. Это движение воздуха в атмосфере Земли из более горячего места в более холодное — это то, что мы называем «ветром», и оно может быть слабым или сильным в зависимости от солнечной энергии, падающей на землю в это время.
Кроме того, поскольку и суша Земли, и ее океаны поглощают и высвобождают солнечную энергию обратно в атмосферу с разной скоростью, происходит постоянное перемещение воздуха между поверхностью Земли и атмосферой, заставляя воздух перемещаться течениями, опять же. производство «энергии ветра». Вращение Земли также играет важную роль в производстве энергии ветра.
Группа ветряных турбин
Мы можем определить ветер как «движущийся воздух», скорость которого варьируется от нулевой до сильных порывов.Теоретически в мире есть неисчерпаемый запас свободной энергии ветра, поскольку каждый уголок земли испытывает воздействие ветра в определенное время в течение дня. Кроме того, из-за годовых колебаний, таких как зимнее или летнее время, или географического положения, например, плоской пустыни или горных хребтов, некоторые части мира получают больше энергии ветра , чем другие. С истощением запасов ископаемого топлива, Wind Energy и Wind Power теперь становятся важным возобновляемым источником энергии.
Как мы теперь знаем, «ветровая энергия» — это бесплатная и возобновляемая вторичная форма солнечной энергии из-за неравномерного распределения температур в разных частях мира, и люди использовали этот бесплатный ресурс энергии ветра с тех пор, как ветряные мельницы и парусные лодки впервые были использованы в древности.
Ветряные мельницы используют энергию, содержащуюся в движущемся воздухе, для производства механической энергии в виде крутящего момента , который затем используется непосредственно для перекачивания воды или измельчения кукурузы, но ветряные мельницы также могут быть модифицированы для выработки электроэнергии для обогрева и освещения путем присоединения электрический генератор с вращающимся валом, соединенным с парусами ветряных мельниц.
Кинетическая энергия ( кинетическая энергия — это движение или движение веществ и предметов), содержащаяся в ветре, может быть преобразована ветряной мельницей как в механическую, так и в электрическую энергию. Современный тип ветряной мельницы, которая использует кинетическую энергию ветра для выработки электроэнергии, называется ветряной турбиной .
Ветряные турбины, которые используются сегодня, с гораздо большей вероятностью будут типом ветрогенератора, который работает иначе и более эффективно, чем обычная парусная ветряная мельница.Несколько ветряных турбин, которые собраны вместе в кластеры для одновременного улавливания большого количества энергии ветра и преобразования ее в электроэнергию, подающую эту энергию в электрическую сеть, известны как ветряные фермы . Эти ветряные электростанции могут быть расположены на равнине, на горных вершинах или на берегу моря.
Технология ветряных турбин может показаться простой, но современная ветряная турбина состоит из множества механических частей. Ветер вращает лопасти ротора турбины вокруг центральной ступицы, которая вращает низкоскоростной вал редуктора, который вращает генератор с более высокой скоростью и вырабатывает электричество.Электрический генератор преобразует кинетическую энергию вращающихся лопастей в электрическую энергию, если электрические кабели передают эту энергию на электрическую подстанцию для распределения в энергосистему. Современные ветряные турбины имеют ряд лопастей ротора в форме воздушной фольги, напоминающих пропеллеры самолетов, в отличие от ветряных мельниц, которые обычно имели несколько плоских лопастей или парусов. Сочетание подъемной силы и сопротивления заставляет лопасти турбины вращаться на ветру.
Хотя сегодня доступно множество различных конфигураций ветряных турбин, большинство из них можно классифицировать как «ветряные турбины с вертикальной осью» (VAWT), лопасти которых вращаются вокруг вертикальной оси, или «ветряные турбины с горизонтальной осью» (HAWT), у которых есть лопасти, которые вращаются вокруг горизонтальной оси параллельно ветру.У обоих есть свои плюсы и минусы в том, как они извлекают энергию ветра, но обе конструкции могут генерировать электричество от нескольких сотен ватт до многих тысяч ватт, но оба типа содержат одни и те же основные компоненты, такие как:
- Башня или опорный механизм, который поддерживает роторы, редуктор, генератор и подмышечное оборудование.
- Ветряная турбина с двумя или более лопастями ротора, улавливающая энергию ветра.
- A Механический редуктор для увеличения частоты вращения генератора.
- Электрический генератор или генератор переменного тока для производства электроэнергии.
- Датчики скорости и управляющая электроника для контроля и регулирования скорости и мощности.
- Электрические кабели, соединяющие ветряную турбину с территориальной сетью.
Конструкции горизонтальных и вертикальных ветряных турбин
Скорость и направление ветра
Хорошо иметь новую блестящую ветряную турбину внизу сада или закрепленную на крыше, но если ветер не дует, ветряная турбина не будет вращаться и производить электричество.Аналогичным образом, если энергия ветра слишком сильная, ветровая турбина может вращаться так быстро, что может повредить себя или перегреться, потому что она производит слишком большое выходное напряжение и / или электрический ток. Поэтому при размещении ветряной турбины в составе ветроэнергетической системы важно заранее знать, сколько здесь ветра и как быстро он дует на самом деле.
В любом конкретном месте скорость ветра может варьироваться от нуля до сильных порывов ветра, поэтому скорость ветра важна, потому что количество электроэнергии, которое могут генерировать ветровые турбины, определяется фактической скоростью или скоростью ветра.
Анемометр типичный
Скорость ветра может быть измерена с помощью флюгера или датчика ветра, известного в науке как анемометр . Анемометр — это устройство, используемое для измерения скорости и направления ветра, дающее нам представление о количестве энергии ветра, доступной в конкретном месте. Анемометр представляет собой металлическую или деревянную лопасть в форме стрелки, установленную на валу высоко в воздухе и предназначенную для указания направления ветра.
Направление ветра — это направление, с которого дует ветер.Как правило, он имеет три руки с чашами на конце, которые вращаются на вершине вала. Чашки ловят ветер и вращают вал пропорционально скорости ветра. Чем сильнее дует ветер, тем быстрее вращается вал. Эти чашечные и пропеллерные анемометры являются наиболее распространенным типом устройств для измерения ветра, поскольку они дешевле, чем большинство других типов.
Электронная схема внутри анемометра подсчитывает количество оборотов в минуту и преобразует это число в сигнал миль в час (миль / ч), километров в час (км / ч) или метров в секунду (м / с).Некоторые формы дисплея на самом анемометре или компьютерной связи показывают фактическую скорость ветра. Вы также можете очень дешево измерить скорость и количество энергии ветра, не покупая дорогостоящий анемометр, используя стандартный настольный или домашний вентилятор и подсчитывая количество оборотов в минуту.
Практически все имеющиеся в продаже ветряные турбины спроектированы для работы с минимальной скоростью вращения, называемой скоростью ветра, при которой они начинают вырабатывать электроэнергию, когда скорость ветра превышает определенные мили в час или км / ч.Очевидно, что если скорость ветра очень мала или отсутствует, способность турбины производить любую полезную выходную мощность будет равна нулю. Точно так же, хотя сильные ветры кажутся сильными и содержат большое количество доступной энергии ветра, количество энергии, которое может быть уловлено, очень мало, поскольку эти сильные ветры возникают не очень часто (например, во время штормов).
Затем турбина имеет способ регулирования или ограничения пиковой мощности, производимой за счет максимальной скорости вращения, называемой скоростью ветра «выключения», при которой турбина будет отключена, чтобы предотвратить ее повреждение, если скорость ветра слишком велика. чрезмерно.Таким образом, для ветряной турбины существует окно скорости или скорости ветра между скоростью включения и скоростью отключения, что позволяет им не только генерировать большое количество бесплатного солнечного электричества, но и работать с безопасной скоростью вращения.
Итак, прежде чем мы сможем купить или установить нашу ветряную турбину, нам необходимо измерить и понять скорость и силу ветра для данного местоположения и использовать эти данные, собранные анемометром или другим устройством, для построения графика распределения скорости ветра, как показано:
Распределение скорости ветра
Первый график слева показывает фактическую скорость ветра для нашего местоположения, меняющуюся с течением времени.Используемый период времени может составлять от нескольких дней до многих лет и дает нам необработанные данные для построения графиков распределения и характеристик сайтов. Данные могут собираться каждую минуту, каждый час или каждый день в зависимости от нашего местоположения.
Однако эти данные должны собираться на регулярной основе, а не только за один день данных каждый час, затем ничего в течение двух недель и т.д. быть купленным.Собирая данные о скорости ветра таким образом, мы можем обнаружить, что наше первоначальное и, возможно, удобное местоположение рядом со зданием имеет меньший потенциал энергии ветра или доступную энергию ветра, чем другое местоположение вдали от здания, поэтому подумайте о сборе данных в разных точках.
Когда у нас есть необработанные данные о месте, мы можем использовать их для создания графика «распределения скорости ветра» (второй график). Это показывает вероятность различных скоростей ветра для предлагаемого нами участка (ов). Используя этот график, мы можем определить максимальную и среднюю скорость ветра (центр графика) и ширину окна скорости ветра от минимальной скорости включения до максимальной скорости отключения.
Последний график справа показывает количество часов, в течение которых нам доступна определенная скорость ветра или скорость ветра, с указанием характеристик объекта или местоположения для нашей системы возобновляемой энергии ветра. На этом графике мы также можем изобразить или наложить предложенное рабочее окно ветряных турбин (скорость отключения до скорости отключения), указанное в листе технических данных производителя, чтобы увидеть среднее время и количество энергии, которое будет генерироваться турбиной.
Большинство отечественных ветряных турбин, устанавливаемых на крышу, спроектированы для работы при скорости ветра от примерно 10 миль в час (15 км / ч) до максимальной примерно 60 миль в час (100 км / ч), что дает окно скорости ветра примерно 50 или 85 км / ч.Скорость вращения ветряной турбины также играет важную роль в производстве энергии ветра.
Обычно в безветренный день турбина не работает и лопасти не вращаются. Когда ветер усиливается, он в конечном итоге достигает скорости включения турбины (обычно около 10 миль в час). При этой скорости ветра лопасти турбины будут вращаться до своей рабочей скорости включения и начнут вырабатывать электричество, а по мере увеличения скорости ветра скорость лопастей ротора увеличивается, поэтому мощность генератора увеличивается.
Ветровые турбины выдают максимальную мощность при скорости ветра около 30-35 миль в час (в зависимости от модели турбины), поэтому генератор с номинальной мощностью 100 кВт, указанной на заводской табличке, будет выдавать 100 кВт при номинальной скорости ветра, но будет выдавать меньше четверть (1/4) их номинальной мощности при низких скоростях ветра всего 15 миль в час. При скорости ветра выше 30 миль в час генератор поддерживает свою номинальную мощность (т.е. 100 кВт) до тех пор, пока скорость ветра не достигнет 55-60 миль в час, а затем турбина достигнет предельной скорости, и ее встроенная цепь безопасности перестанет вырабатывать электричество.
Итак, мы видим, что скорость ветра или скорость ветра являются очень важным фактором, который необходимо учитывать для правильной и безопасной работы ветряного генератора. Данные о скорости ветра используются для расчета мощности ветра при принятии решения о том, где установить подходящий ветряк: на земле или на крыше.
Сила ветра
Энергия ветра , которая измеряется в Вт. — это мощность, которую мы можем извлечь из ветра для привода нашей турбины. Энергия ветра определяется размером лопастей ротора, скоростью ветра и плотностью воздуха.Тогда теоретическая мощность в движущемся воздухе — это скорость потока кинетической энергии в секунду ветряной турбиной, которая определяется уравнением:
Уравнение энергии ветра
Где: P — энергия ветра, ρ (rho) — плотность воздуха в кг / м 3 , A — круговая площадь в м 2 , охватываемая роторами, V — скорость воздуха в м / с или миль / ч, а Cp — коэффициент мощности (КПД), который представляет собой процент мощности ветра, который преобразуется в механическую энергию, обычно 0.От 35 до 0,45, (35 — 45%).
Из уравнения вы заметите, что если площадь ротора в м 2 фиксирована, а плотность воздуха фиксирована для данного местоположения, энергия, содержащаяся в ветре, зависит только от скорости ветра. Затем мы можем упростить приведенное выше уравнение и получить K.V 3 , где K — фиксированная константа, представляющая объединенную площадь неподвижных лопастей ротора, массу воздуха и КПД турбины. Это означает, что «доступная энергия ветра пропорциональна кубу скорости ветра» или скорости ветра, и это утверждение очень важно, поскольку небольшое изменение скорости ветра приводит к значительному изменению содержащейся в нем энергии.
Ветроэнергетика Пример №1
Предположим, что мы живем в районе немного выше уровня моря с плотностью воздуха 1,225 кг / м 3 , и мы установили ветряную турбину с КПД 40%, у которой радиус лопастей ротора составляет шесть (6) метров. Рассчитайте выходную мощность турбины при скорости ветра 8 метров в секунду (8 м / с) и снова при удвоенной скорости 16 метров в секунду (16 м / с).
1. при 8 м / сек:
2. при 16 м / сек:
Тогда мы видим, что при скорости ветра 8 м / с теоретическая выходная мощность рассчитывается как 14.2 кВт и при 16 м / с рассчитано на 113,5 кВт. Поскольку энергия ветра P и, следовательно, энергия ветра изменяются в зависимости от куба скорости ветра, (V 3 ) удвоение скорости ветра с 8 м / с до 16 м / с приводит к восьмикратному (x8) количеству доступной мощности. производятся. Построив график зависимости различных значений скорости ветра от теоретической выходной мощности, рассчитанной по приведенному выше уравнению, мы можем построить простую кривую мощности любой ветряной турбины с учетом эксплуатационных характеристик турбины изготовителя.
Кривая энергии ветра
Таким образом, поиск хорошего ветреного места для установки ветряной турбины и максимального увеличения скорости ветра становится важной частью обеспечения рентабельности возобновляемых источников энергии ветра. Гистограммы скорости ветра могут быть приобретены, использованы или нарисованы для любого конкретного участка, чтобы показать количество часов, дней или недель или любой другой используемый период времени, в течение которого дул ветер за каждый выбранный период времени.
Поскольку движение ветровой массы изменяется от секунд до лет, энергия ветра и энергия ветра также будут изменяться в одном и том же масштабе времени.Таким образом, если сначала взять данные о том, «насколько ветрено» будет предполагаемое место для ветряной турбины, это поможет решить, какой размер и тип турбины лучше всего подходит для этого места. Увеличение длины лопастей ротора или увеличение высоты ветряной турбины над землей также увеличит выходную мощность.
Извлечение кинетической энергии ветра и использование ее для производства электроэнергии — очень привлекательный вариант. Сфера применения ветровых технологий расширилась, и в большинстве мест ветер становится возможным источником энергии, но уязвим к погодным условиям.Однако в некоторых местах, в основном в прибрежных или морских районах и на больших высотах, существует постоянный поток ветра, приводящий в движение турбину.
Основные преимущества энергии ветра заключаются в том, что она чистая, безопасная и бесконечно возобновляемая, но самым большим преимуществом производства электроэнергии с использованием энергии ветра является то, что ветер, который приводит в действие ветряные турбины, совершенно бесплатный. Энергия ветра имеет много других преимуществ, а также недостатков по сравнению с другими формами возобновляемых источников энергии, перечисленных ниже.
Преимущества энергии ветра
- Энергия ветра — это чистая и возобновляемая технология, которая не выделяет загрязняющие вещества, выбросы или побочные продукты в атмосферу во время работы, так как при производстве электроэнергии отсутствуют химические процессы.
- Современные турбины при работе издают очень мало механического шума, за исключением тихого «свистящего» звука.
- Энергия ветра, которая на самом деле является вторичным компонентом солнечной энергии, является «возобновляемой энергией» в том смысле, что ветер будет всегда, пока солнце продолжает нагревать землю неравномерно, а земля продолжает вращаться.
- Несмотря на то, что сила ветра меняется от одного дня к другому, общая выработка энергии за установленный период времени изменяется лишь на небольшой процент, поскольку ветряные турбины спроектированы для работы в диапазоне скорости ветра, который обычно составляет от 10 миль в час до От 60 миль в час или от 4 до 25 м / с.
- Хотя ветряные турбины и особенно ветряные электростанции занимают много места на суше, землю на ветряной электростанции можно одновременно использовать для выработки энергии ветра, выращивания сельскохозяйственных культур, выпаса животных или чего-либо еще, находящегося ниже лопастей турбин.
- Ветровая генерация может производиться в отдаленных районах и в любом масштабе, от небольшого личного и домашнего использования до крупных полноразмерных ветряных электростанций, что означает, что даже отдаленные горные места, которые в противном случае могли бы рассматриваться как «внесетевые», могут генерировать электроэнергию.
Недостатки ветроэнергетики
- Воздействие энергии ветра на окружающую среду Поскольку многие люди считают ветряные электростанции некрасивыми и искусственными сооружениями, турбины могут оказывать негативное визуальное воздействие или рассматриваться как форма визуального загрязнения.
- Ветряные электростанции требуют больших площадей земли или должны быть размещены в экологически уязвимых районах, таких как пустыни, на вершинах холмов и горных хребтов или на берегу моря, где сила ветра более сильная и постоянная.
- Ветряная турбина похожа на гигантский пропеллер, и поэтому для ее вращения требуется кинетическая сила ветра, а это означает, что при низких скоростях ветра или длительном безветренном движении (безветренная погода) турбина не вырабатывает полезной электроэнергии.
- Ветряные электростанции наносят вред, убивают и нарушают режим полета перелетных и хищных птиц.Некоторые птицы и даже летучие мыши были убиты, влетев в лопасти ветряной турбины при вращении, но эти цифры очень малы.
- Ветровые турбины вызывают шумовое загрязнение, потому что они производят низкочастотный «свистящий звук» при вращении лопастей, который сам в значительной степени маскируется шумом порывающего ветра.
- Первоначальные вложения в турбины, транспорт и земляные работы делают затраты на энергию ветра выше, чем на обычные генераторы, работающие на ископаемом топливе.
- Наилучшие места для преобразования ветра в электричество — далеко от населенных пунктов города, что часто означает, что электричество необходимо хранить и / или транспортировать по кабелям на большие расстояния.
- Несмотря на то, что годовой ветер и выработка энергии от ветряной турбины относительно предсказуемы, почасовые и суточные уровни выработки энергии ветра не такие, поскольку скорость ветра не остается постоянной, что дает небольшую мощность при слабом ветре.
Посмотрите видео, чтобы узнать больше
Энергия ветра — это еще один тип возобновляемой энергии, который можно использовать для питания дома. Энергия ветра предлагает как экологические, так и экономические выгоды, поскольку она производит нулевые выбросы, является возобновляемой, а само топливо является бесплатным, местным и никогда не будет колебаться в цене.
Но перед установкой ветряной турбины вам необходимо изучить предполагаемое место и высоту, чтобы определить общий потенциал ветровой энергии, который существует там, а также прогнозируемое производство энергии от новой ветряной турбины. В конце концов, если вы покупаете новую ветряную турбину, вам нужно, чтобы она вращалась как можно больше, генерируя электричество и обеспечивая быструю окупаемость ваших инвестиций.
Общий потенциал энергии ветра можно определить с помощью карт ветров и данных о скорости ветра, доступных для вашего конкретного района, и большинство местных властей и местных аэропортов могут предоставить эти данные на высоте от уровня моря до нескольких сотен метров над уровнем земли.
Однако вы не должны полагаться только на этот тип исторических и региональных данных, чтобы определить возможность установки небольшой ветряной турбины. Использование анемометра в первую очередь поможет выбрать идеальное место для размещения ветряной турбины.
В нашем следующем руководстве по ветроэнергетике мы рассмотрим работу и конструкцию типичной ветряной турбины, и, надеюсь, мы увидим, что для стандартной конструкции ветровой турбины три лопасти ротора турбины лучше, чем две при извлечении энергии ветра для выработка электроэнергии.
Примеры энергии ветра
Энергия ветраБолее двух тысяч лет люди использовали кинетическую энергию ветра для выполнения бесчисленных задач. С первых дней существования парусных судов до технологии ветряных мельниц в ранней Европе энергия ветра использовалась для развития общества.
Энергия ветра может быть использована для производства энергии в самых разных формах. Ветер может приводить в движение механические узлы, которые измельчают зерно, перекачивают воду, вырабатывают электричество и многое другое.
От первых ветроэнергетических агрегатов в 200 г. до н.э. до огромных ветряных электростанций сегодняшнего дня энергия ветра является одним из старейших источников преднамеренной энергии и энергии, которую использовали люди.
Примеры энергии ветра:
1.Ветровые фермы
Ветряные электростанции — это участки открытой местности, где часто дуют очень сильные ветра. Эти открытые участки земли также часто необитаемы людьми, что делает их идеально подходящими для больших турбин на вершинах многоэтажных башен. Когда ветер вращает лопасти десятков или сотен турбин, электроэнергия вырабатывается и включается в энергосистему.Ветряные фермы критиковали за громкий шум, который они производят, и за беспокойство популяций птиц, но приветствовали их как чистый источник энергии, который по-прежнему позволяет использовать землю вокруг турбин для таких вещей, как выращивание сельскохозяйственных культур и выпас животных.
2. Транспортировка
Хотя это уже не так необходимо, как было даже 200 лет назад, ветровая транспортировка по водоемам по-прежнему является жизнеспособным методом передвижения с места на место, особенно для отдыха.Но ученые и инженеры экспериментировали с различными транспортными средствами, в которых используется технология парусов на основе энергии ветра, включая автомобили и личные транспортные средства, такие как роликовые коньки и скейтборды.
3. Решения для домашней энергетики Технология ветряных турбин стала достаточно дешевой и достаточно эффективной, поэтому сетевые розничные магазины даже продают комплекты домашних турбин по доступным ценам. Эти турбины вырабатывают электричество почти так же, как домашние солнечные генераторы энергии доступны для использования в жилых помещениях.
Факты об энергии ветраФакты о ветроэнергетике
Факты о ветряных турбинах
Игра по поиску слов об энергии ветра
Игра по словосочетанию «Энергия ветра»
Энергия ветра: Строитель рабочих листов для написания слов
Сортировка по алфавиту энергии ветра (ABC) Источники энергии для понимания чтения
Примеры энергии ветра
Энергия ветра и окружающая среда
Ветер — источник энергии без выбросов
Ветер — возобновляемый источник энергии.В целом использование ветра для производства энергии оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем многие другие источники энергии. Ветровые турбины не выделяют выбросов, которые могут загрязнять воздух или воду (за редким исключением), и им не требуется вода для охлаждения. Ветровые турбины могут также снизить количество электроэнергии, вырабатываемой из ископаемого топлива, что приводит к снижению общего загрязнения воздуха и выбросов углекислого газа.
Отдельная ветряная турбина занимает относительно небольшую площадь. Группы ветряных турбин, которые иногда называют ветряными электростанциями, расположены на открытой суше, на горных хребтах или в прибрежных водах озер или океана.
Ветряные турбины на проекте Серро Гордо, к западу от Мейсон-Сити, Айова
Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (общественное достояние)
Ветряные турбины оказывают негативное воздействие на окружающую среду
Современные ветряные турбины могут быть очень большими машинами, и они могут визуально влиять на ландшафт. Небольшое количество ветряных турбин также загорелось, и в некоторых произошла утечка смазочной жидкости, но такие случаи редки.Некоторым людям не нравится звук, который издают лопасти ветряных турбин, когда они вращаются на ветру. Некоторые типы ветряных турбин и ветряные проекты вызывают гибель птиц и летучих мышей. Эти смерти могут способствовать сокращению популяции видов, на которые также влияют другие антропогенные воздействия. Ветряная энергетика и правительство США изучают способы уменьшить влияние ветряных турбин на птиц и летучих мышей.
Для большинства проектов ветроэнергетики на суше требуются служебные дороги, которые усиливают физическое воздействие на окружающую среду.Производство металлов и других материалов, используемых для изготовления компонентов ветряных турбин, оказывает воздействие на окружающую среду, и ископаемое топливо могло использоваться для производства материалов.
Последнее обновление: 4 декабря 2019 г.
Энергия ветра: плюсы и минусы
Поскольку изменение климата является горячей темой в современном мире, все больше стран вкладывают средства в альтернативные и возобновляемые источники энергии, чтобы удовлетворить постоянно растущие потребности населения в энергии.
Помимо солнечной и гидроэлектрической энергии, ветровая энергия является одним из лидеров как жизнеспособное долгосрочное экологичное решение.
Энергия ветра — это производство электричества с помощью воздушного потока для вращения ветряных турбин с последующим преобразованием механической энергии в электрическую.
Многие люди не знают, что ветер на самом деле является формой солнечной энергии. Ветры создаются сочетанием неровностей поверхности Земли, вращения Земли вокруг своей оси и несбалансированного нагрева Солнца в нашей атмосфере.
Ветровая энергия обладает огромным потенциалом, и люди начинают это замечать.
Как и при рассмотрении любого источника энергии как приемлемого средства удовлетворения наших будущих потребностей, важно учитывать преимущества и недостатки ветра.
Ниже приведены некоторые из плюсов и минусов энергии ветра, которые являются убедительным аргументом.
Плюсы
Энергия ветра, как и солнечная энергия, является одним из самых чистых источников энергии, доступных нам.Он считается возобновляемым ресурсом и является устойчивым, поскольку ветер всегда будет существовать на нашей планете.
Ветер очень похож на солнечную энергию во многих других отношениях. Его топливо бесплатное, стоимость производства постепенно снижается, и он имеет большой потенциал для использования в жилых помещениях.
В отличие от солнечной энергии, ветровая энергия очень компактна и имеет большие преимущества для сельской экономики.
Я расскажу о перечисленных ниже плюсах более подробно.
1.Энергия ветра является возобновляемой и устойчивой
Ветер — часть сегодняшнего преобразования, потому что это возобновляемый и устойчивый источник энергии.
Солнечная энергия зависит от солнечного света, и ветра тоже. Это означает, что, по крайней мере, в ближайшие 5 миллиардов лет мы не исчерпаем его.
Ветер — это природный дар планеты, и он не истощится еще очень долго. У энергии ветра есть много других плюсов, но это занимает первое место.
2. Очень мало выбросов парниковых газов
Большая часть Земли по-прежнему в значительной степени зависит от ископаемых видов топлива, таких как уголь, газ и нефть, для производства электроэнергии. Помимо того, что эти источники энергии не являются возобновляемыми, они также выбрасывают в окружающую среду огромное количество вредных парниковых газов.
Энергия ветра является экологически чистым источником энергии, и ветряная турбина производит незначительное количество этих газов в течение всего срока службы.
Производство и установка турбин — единственные части процесса выработки энергии, которые выделяют парниковые газы.Чаще всего вредное воздействие этих газов компенсируется в течение 9 месяцев чистой эксплуатации.
3. Топливо бесплатно
Выше мы упоминали, что ветер является возобновляемым и устойчивым источником энергии. Мы также хотели бы коснуться того, что топливо здесь бесплатное.
После того, как ветряная турбина построена и установлена, процесс заправки или дозаправки не требуется. Вы просто сидите и смотрите, как ветер постоянно генерирует электричество.
4. Очень эффективное использование пространства
В отличие от солнечной энергии, энергия ветра очень компактна.
Одна большая ветряная турбина в среднем может вырабатывать достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить электричеством 600 домов в США. Каждая турбина использует относительно небольшое количество недвижимого имущества, особенно по сравнению с наборами солнечных батарей.
В то время как ветряные турбины должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга, промежуточная территория может использоваться для других целей. Солнечные фермы не могут позволить себе такой роскоши. Им требуется огромное количество места, и их панели впитывают каждый его дюйм.
5.Низкие эксплуатационные расходы и стабильное снижение общих затрат
Как и солнечная энергия, эксплуатационные расходы на ветряную энергию обычно очень низки после изготовления и первоначальной установки ветряных турбин.
С 1980 года цены на энергию ветра снизились более чем на 80%. Это связано с тем, что огромное количество исследований приносит дивиденды в виде новых и улучшенных технологий, в дополнение к постоянно растущему спросу на энергию ветра.
Ожидается, что будущие тенденции останутся в том же русле, поскольку технологический прогресс и энергия ветра продолжает оставаться востребованной в больших объемах.
6. Энергонезависимая
Везде, где светит солнце, дует и ветер.
Это означает, что энергия ветра может производиться практически в любой точке мира. Он не зависит от подключения к электросети, что делает его очень привлекательным источником энергии для удаленных мест.
Это также означает, что его можно использовать в частных домах без необходимости полагаться на энергокомпании.
7. Большой потенциал для жилищного строительства
В дополнение к пункту 5 выше, я думаю, стоит отметить, что энергия ветра особенно привлекательна для жилищного рынка.
Мы уже упоминали, что ветер является независимым источником энергии, а это значит, что он отлично подходит для питания домов. В дополнение к этому домовладельцы, использующие ветряные двигатели, также получают доступ к так называемым сетевым счетчикам.
Чистое измерение в основном обеспечивает кредитование счетов за электроэнергию за любую избыточную мощность, произведенную в данном месяце. Вам фактически платят за дополнительное производство энергии. Довольно круто.
Минусы
Положительные стороны ветроэнергетики достаточно хорошо известны. Тем не менее, у него также есть свой уникальный набор недостатков.
Что касается домашнего использования, ветер часто проигрывает солнечному по стоимости и эстетическим целям. Такие компании, как Tesla, делают все возможное, чтобы сделать солнечную энергию еще более привлекательной, что вызывает беспокойство у энтузиастов ветра.
В целом, ветер кажется жизнеспособным дополнением к стратегии производства энергии в любой стране; однако он имеет тенденцию терпеть неудачу, если рассматривается в качестве основного производителя.
Энергия ветра также может быть непредсказуемой, поскольку скорость ветра часто увеличивается и уменьшается.Он создает шумовое загрязнение, которого не создают другие источники энергии, такие как солнечная. Наконец, необходимо учитывать несколько факторов воздействия на окружающую среду.
Ниже мы опишем типичные недостатки энергии ветра.
1. Оптимизация затрат
Несмотря на то, что низкие эксплуатационные расходы являются преимуществом энергии ветра, высокие первоначальные инвестиции также снижают затраты.
Крупные ветряные электростанции и жилые турбины обычно строятся благодаря финансовым стимулам.Ископаемые виды топлива, такие как уголь и природный газ, в настоящее время производят электричество с довольно низкой скоростью, что затрудняет завершение ветроэнергетики в краткосрочной перспективе. Эти стимулы предоставляются для того, чтобы долгосрочные эксплуатационные расходы на ветроэнергетику могли компенсировать первоначальные затраты.
Обычно требуется от 10 до 20 лет, прежде чем ветряная турбина выйдет из строя.
2. Непредсказуемый источник энергии
Поскольку стоимость энергии ветра является самым большим недостатком, непредсказуемость — второй по величине недостаток.
Хотя солнечная энергия непостоянна, это предсказуемо. С солнечной энергией вы знаете, когда солнце встанет и когда зайдет. Это позволяет относительно легко планировать хранение энергии.
Энергия ветра — это совсем другая история. Хотя ветер дует везде, где светит солнце, это не всегда означает, что он дует. Преимущество ветра в том, что он все еще может производить энергию в ночное время, но этого недостаточно, чтобы противодействовать тому факту, что он все еще остается крайне непредсказуемым.
3. Шумовое загрязнение
Большинство ветряных электростанций коммунального масштаба расположены в сельской местности. Это означает, что шансы жить рядом с ними, как правило, меньше.
При этом шум может быть большой проблемой для тех, кто живет в непосредственной близости. Технологии продолжают развиваться и улучшать шумовое загрязнение, но для многих это по-прежнему считается проблемой.
4. Биологическое и экологическое воздействие
Строительство новых заводов по производству энергии часто вызывает проблемы у дикой природы и окружающей среды.
А вот с ветровой энергией это остается проблемой еще долгое время.
Летающие существа, например птицы, часто влетают во вращающиеся лопасти ветряных турбин, практически не оставляя им шансов на выживание. Исследования показывают, что это, вероятно, чрезмерно раздуто защитниками окружающей среды, но остается фактором, который необходимо учитывать.
Чаще всего биологическое воздействие и воздействие на окружающую среду терпят неудачу по сравнению с преимуществами, что делает это менее важной проблемой, чем другие недостатки энергии ветра.
5. Внешний вид
Последний недостаток, который мы упомянем, является незначительным, но он, безусловно, может повлиять на решение покупателя выбрать энергию ветра в качестве источника энергии.
Многие люди расходятся во мнениях, когда дело доходит до эстетики ветряных турбин. Хотя большинству действительно нравится их гладкий, современный внешний вид, всегда найдутся такие, кто этого не сделает.
Поскольку энергия ветра часто рассматривается в качестве источника энергии для жилых домов, домовладельцы должны решить именно это.
Solar обычно побеждает эстетически привлекательный аргумент, когда дело доходит до домашнего производства электроэнергии.
Заключение
Нравится нам это или нет, но отрасль производства энергии остро нуждается в изменениях в течение следующих нескольких десятилетий.
Поскольку мы продолжаем сжигать наши запасы ископаемого и ядерного топлива, мы должны обратиться к альтернативным, возобновляемым и экологически чистым источникам энергии для удовлетворения наших потребностей. Ветер, как и солнце, вероятно, должен быть частью уравнения.
Плюсы энергии ветра включают доступные эксплуатационные расходы, эффективное использование пространства и бесплатное топливо на следующие несколько миллиардов лет.
