Ветряная энергия или ветровая: Ветряной, ветреный или ветровой как правильно?

Энергия ветра: преимущества, недостатки, перспективы развития

Ветер – это не просто сложное физическое явление. В современном мире он используется как источник энергии и представляет собой экономически ценный продукт. Ветроэнергетика в мире становится всё более востребованной, над развитием этой отрасли работают учёные различных специальностей.

Насколько велик потенциал ветроэнергетики? Какими достоинствами и недостатками она обладает? Где применяется? Пришло время ответить на эти вопросы.

С чего всё начиналось

Существует общераспространённое заблуждение, что ветроэнергетика зародилась лишь в XVII–XIX столетиях. Однако на самом деле ветер как источник энергии активно использовался представителями древних цивилизаций. Вот несколько красноречивых примеров из истории:

1. Уже в III–II веках до н. э. жители Месопотамии изобрели первые прототипы ветряных мельниц для размола зерна. Лопасти таких устройств, вращаясь под действием ветра, приводили в движение массивный жернов. Он, в свою очередь, растирал зерно в муку. Так энергия ветра позволила сэкономить силы и время нескольких сотен рабочих.
2. В Древнем Египте ветряные мельницы появились примерно в тот же период.
3. В Древнем Китае с помощью ветра производилась откачка водных масс с рисовых полей.
4. В XII веке технологии, базирующиеся на использовании воздушных потоков, стали распространяться по Европе.

Долгое время ветряная энергетика не могла похвалиться хорошими результатами. Она немного облегчала жизнь и работу человека, но не могла послужить на благо всего человечества.

И только в XX веке технический прогресс коснулся этой отрасли. Учёные начали разрабатывать оборудование, позволяющее преобразовывать энергию воздушных потоков в электроэнергию.

Востребованность

Сегодня энергия ветра используется человеком всё активнее.

По состоянию на 2015 год ветроэнергетика занимает в общем энергобалансе:

• Дании – 42%;
• Португалии – 27%;
• Испании – 20%;
• Германии – 8,6%.

Перечисленные страны являются лидерами по получению электроэнергии из ветра. К данному списку стремятся примкнуть Индия, США, Китай.

Ведущие государства мира строят планы по увеличению количества ветропарков. В Китае и некоторых странах ЕС принимаются законы об использовании возобновляемых источников энергии и повышении мощностей. Всё это способствует развитию ветроэнергетики.

Применение

Использование энергии ветра является одним из самых перспективных направлений в современной энергетике. Наглядное сравнение: потенциал ветра более чем в 100 раз превышает потенциал всех рек Земли.

Ветропарки бывают:

1. Крупные.Обеспечивают электричеством города и промышленные предприятия.
2. Небольшие.
3. Вырабатывают электроэнергию для удалённых жилых районов, частных ферм.

Набирает популярность офшорное строительство: ветроустановки возводятся прямо на воде, в 10–12 км от береговой линии океана. Такие парки приносят больше прибыли, чем традиционные.

Связано это с тем, что скорость ветра над океаном в несколько раз выше, чем на суше.

Достоинства

Ветровая энергетика обладает рядом значимых преимуществ, таких как:

1. Общедоступность.
   Ветер – возобновляемое «сырьё». Он будет существовать, пока есть солнце.
2. Безопасность для природы и человека.
   Как и все альтернативные источники энергии, ветер экологически безопасен. Оборудование, преобразующее ветряную энергию, не создаёт выбросов в атмосферу, не является источником вредного излучения. Пути накопления, передачи и использования энергии ветра – экологичные. Производственная техника безопасна для человека, пока он использует её по прямому назначению, соблюдая при этом все правила безопасности.
3. Успешная конкурентоспособность.Ветряная энергия – хорошая альтернатива атомной. Эти отрасли борются за первенство в возобновляемой энергетике. Но АЭС несут серьёзную угрозу для человечества. В то же время ещё не зарегистрирован ни один случай неисправности ветряного энергокомплекса, сопровождающийся массовой смертностью рабочих и простых жителей.
4. Обеспечение людей большим количеством рабочих мест.Статистика зафиксировала, что уже в 2015 году отрасль обслуживает 1 млн человек. Развитие ветроэнергетики всё ещё продолжается, поэтому данная сфера народного хозяйства ежегодно предоставляет людям тысячи рабочих мест по всему миру. Это повышает процент занятости населения и благотворно влияет на экономику отдельного региона, всей страны и целого мира.
5. Лёгкость в работе и управлении.Оборудование требует лишь периодических ТО. Ремонт турбин или их замена – задача средней сложности. Хорошо обученные специалисты без труда обеспечивают работу ветрогенераторов, их исправность. Для этого нужны лишь базовые навыки.
6. Перспективность.Ветроэнергетика находится только на середине своего пути. Потенциал данной отрасли не раскрыт на все 100%, а значит – всё ещё впереди. Современные научно-технические открытия позволят повысить эффективность ветровой энергетики, сделать ее более прибыльной.
7. Экономическая выгода.Любое предприятие в начале своей работы требует больших вложений. И в отрасли ветроэнергетики расходы на оборудование стабильны, в то время как цены на электроэнергию увеличиваются. Следовательно, доходы производства постоянно растут.

Все эти характеристики способствуют развитию и глобализации ветроэнергетики.

Недостатки

Ветроэнергетика не имеет каких-либо серьёзных недостатков, но и в этом аспекте есть проблемы:

1. Высокий стартовый капитал.Запустить такой бизнес очень сложно, ведь закупка и монтаж оборудования требуют больших инвестиций.
2. Выбор территории.Не все регионы Земли подходят для строительства ветроэнергетических комплексов. Подбор местности осуществляется на основе высокоточных расчётов.
   При этом учитываются:
   • количество ветреных дней;
   • скорость воздушных потоков;
   • частота их изменения;
   • прочее.
3. Отсутствие точных прогнозов.Невозможно точно предсказать, что характеристики ветра в данной местности останутся стабильными на 10/20/100 лет. Сложно рассчитать, какое количество энергии будут вырабатывать ветрогенераторы.

Люди не могут «приручить» ветер, поэтому говорить о стабильности в работе ветрокомплексов невозможно. Впрочем, это относится ко всем возобновляемым источникам энергии.

Ложные теории

Противники ветроэнергетики придумывают различные лжетеории:

1. Шум, создаваемый ветрогенераторами, вредит экосистеме.Ветряные станции и правда издают шум, однако на расстоянии 30–40 метров он уже воспринимается как фон (естественный уровень шума), поэтому никакого ущерба экологии не наносит.
2. Ветрогенераторы убивают птиц.Да, это действительно так. Однако от ветряных станций умирает столько же птиц, сколько от высоковольтных сетей и автомобилей.
3. Вблизи ветряных комплексов портится сигнал ТВ. Оборудование никак не влияет на качество сигнала спутникового, цифрового и аналогового ТВ.

Основная задача таких выдумок – привлечение большего количества людей на сторону традиционной энергетики, которая является более прибыльной для современных предпринимателей.

Заключение

Резкий скачок в развитии ветроэнергетики сделал жизнь человека проще. Энергия ветра используется на крупных промышленных предприятиях и в маленьких сельскохозяйственных комплексах. Именно эта отрасль энергетики является самой востребованной и перспективной.

‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘

Ветроэнергетика по странам — Wind power by country

Доля первичной энергии ветра, 2019 г.

Общая совокупная установленная мощность по выработке электроэнергии за счет ветра во всем мире быстро увеличивалась с начала третьего тысячелетия и на конец 2019 года составила 651 ГВт. С 2010 года более половины всей новой ветроэнергетики было добавлено за пределы традиционных рынков Европы и Северной Америки, в основном за счет продолжающегося бума в Китае и Индии. По состоянию на конец 2015 года в Китае было установлено 145 ГВт ветроэнергетических установок. В 2015 году Китай установил почти половину добавленных мощностей ветроэнергетики в мире. Однако по состоянию на 2019 год ветер обеспечивал только 5% энергии Китая.

Ветроэнергетика используется на коммерческой основе более чем в половине всех стран мира. К 2018 году несколько стран достигли высоких уровней проникновения ветровой энергии, например, 41% стационарного производства электроэнергии в Дании , 28% в Ирландии , 24% в Португалии , 21% в Германии и 19% в Испании . В ноябре 2018 года выработка ветровой энергии в Шотландии была выше, чем потребление электроэнергии в стране в течение месяца. Доля энергии ветра в мировом потреблении электроэнергии на конец 2018 года составила 4,8% по сравнению с 3,1% четырьмя годами ранее. В Европе ее доля в генерирующих мощностях составила 18,8% в 2018 году. Будущие рынки ветроэнергетики выросли с 8% до 10% в 2018 году в странах Ближнего Востока, Латинской Америки, Юго-Восточной Азии и Африки.

Цифры глобального развертывания

В этом разделе представлены данные об установленных мощностях ветроэнергетики по всему миру на конец года с разбивкой по странам, в том числе как на суше, так и на море. Данные получены от Глобального совета по ветроэнергетике . В 2018 году мировая мощность ветроэнергетики увеличилась на 51 ГВт до 591 ГВт, что на 9,6% больше по сравнению с концом 2017 года.

Топ-10 стран по добавленной мощности ветра в 2018 году   Китай: 23000 МВт (44,8%)   США: 7 588 МВт (14,8%)   Германия: 3371 МВт (6,6%)   Индия: 2191 МВт (4,3%)   Бразилия: 1939 МВт (3,8%)   Соединенное Королевство: 1 901 МВт (3,7%)   Франция: 1565 МВт (3,0%)   Мексика: 929 МВт (1,8%)   Швеция: 720 МВт (1,4%)   Канада: 566 МВт (1,1%)   Остальной мир: 7546 МВт (14,7%)

Топ-10 стран по совокупной ветроэнергетике в 2019 году   Китай: 236 402 МВт (36,3%)   США: 105466 МВт (16,2%)   Германия: 61 357 МВт (9,4%)   Индия: 37 506 МВт (5,8%)   Испания: 25808 МВт (4,0%)   Соединенное Королевство: 23 515 МВт (3,6%)   Франция: 16643 МВт (2,6%)   Бразилия: 15 452 МВт (2,4%)   Канада: 13413 МВт (2,1%)   Италия: 10512 МВт (1,6%)   Остальной мир: 104684 МВт (16,1%)

Количество стран с ветроэнергетикой в ​​гигаваттном масштабе 2005 г. 2010 г. 2015 г. 2019 г. Растущее количество гигаваттных ветроэнергетических рынков   Страны выше отметки 1 ГВт   Страны выше отметки 10 ГВт   Страны выше отметки 100 ГВт 2019 г. 2014 г.

Установленная ветроэнергетическая мощность (МВт)

#	Страна или территория	2006 г.	2007 г.	2008 г.	2009 г.	2010 г.	2011 г.	2012 г.	2013	2014 г.	2015 г.	2016 г.	2017 г.	2018 г.	2019 г.
1	Китай	2,599	5 912	12 210	25 104	44 733	62 733	75 564	91 412	114 763	145 104	168 690	188 232	211 392	236 402
—	Евросоюз	48,122	56 614	65 255	74 919	84 278	93 957	106 454	117 384	128 752	141 579	153 730	169 319	178 826	192 020
2	Соединенные Штаты	11 603	16 819	25 170	35 159	40 200	46 919	60 007	61 110	65 879	74 472	82 183	89 077	96 665	105 466
3	Германия	20 622	22 247	23 903	25 777	27 214	29 060	31,332	34 250	39 165	44 947	50 019	56 132	59 311	61 357
4	Индия	6270	7 850	9 587	10 925	13 064	16 084	18 421	20 150	22 465	27 151	28 665	32 848	35 129	37 506
5	Испания	11 630	15 145	16 740	19 149	20 676	21 674	22 796	22 959	22 987	23 025	23 075	23 170	23 494	25 808
6	Объединенное Королевство	1 963	2389	3 288	4 070	5 203	6 540	8 445	10 711	12 440	13 603	15 030	18 872	20 970	23 515
7	Франция	1,589	2,477	3 426	4 410	5 660	6 800	7 196	8 243	9 285	10 358	12 065	13 759	15 309	16 643
8	Бразилия	237	247	339	606	932	1 509	2 508	3 466	5 939	8 715	10 740	12 763	14 707	15 452
9	Канада	1,460	1846	2369	3 319	4 008	5 265	6 200	7 823	9 694	11 205	11 898	12 239	12 816	13 413
10	Италия	2,123	2,726	3,537	4850	5797	6 747	8 144	8,558	8,663	8 958	9 257	9 479	9 958	10 512
11	Швеция	571	831	1,067	1,560	2 163	2 970	3745	4 382	5 425	6 025	6 519	6 691	7 407	8 804
12	Турция	65	207	433	801	1,329	1,799	2312	2 958	3763	4 718	6 101	6 516	7 369	8 056
13	Мексика	84	85	85	520	733	873	1,370	1,859	2,551	3073	3,527	4 005	4935	6 215
14	Австралия	651	824	1,306	1,712	1,991	2176	2,584	3 239	3 806	4 187	4 327	4,557	5 362	6199
15	Дания	3140	3,129	3164	3 465	3752	3 871	4 162	4807	4845	5 063	5 227	5 476	5 758	6,128
16	Польша	153	276	472	725	1 107	1,616	2,497	3 390	3 834	5 100	5782	6 397	5 864	5 917
17	Португалия	1,716	2 130	2 862	3,535	3 702	4083	4,525	4 730	4914	5 079	5,316	5,316	5,380	5 437
18	Нидерланды	1,571	1,759	2,237	2,223	2,237	2328	2391	2 671	2 805	3 431	4328	4 341	4 471	4600
19	Ирландия	746	805	1,245	1,260	1,379	1,614	1,738	2,049	2,272	2,486	2 830	3,127	3,564	4,155
20	Япония	1 309	1,528	1880	2,056	2 304	2 501	2 614	2,669	2,789	3038	3 234	3 400	3,661	3923
21 год	Бельгия	194	287	384	563	911	1,078	1,375	1,651	1 959	2,229	2386	2 843	3 360	3 879
22	Греция	758	873	990	1,087	1 208	1,629	1,749	1866	1,980	2152	2374	2 651	2 844	3,576
23	Австрия	965	982	995	995	1,011	1,084	1,378	1,684	2,095	2,412	2 632	2 828	3045	3 159
24	Румыния	2	7	10	14,1	462	982	1 905	2,599	2 953	2 976	3028	3029	3029	3029
25	Норвегия	325	333	428	431	441	512	704	811	819	838	838	1,162	1,675	2,444
26	Финляндия	86	110	143	147	197	199	288	447	627	1 005	1,539	2,113	2,041	2,284
27	Чили	—	—	—	20	168	172	205	331	836	933	1,424	1,540	1,621	2150
28	Южная Африка	—	—	—	—	—	—	—	10	570	1,053	1,471	2,094	2,085	2,085
29	Уругвай	—	—	—	—	—	43 год	56	59	701	845	1,210	1 505	1,516	1,647
30	Аргентина	—	—	—	—	—	113	167	204	204	204	204	228	722	1 604
31 год	Таиланд	—	—	—	—	—	7	112	223	223	223	430	648	778	1,538
32	Египет	230	310	390	430	550	550	550	550	610	610	810	810	1,190	1,452
33	Южная Корея	176	192	278	348	379	407	483	561	609	852	1,089	1,136	1,302	1,420
34	Пакистан	—	—	—	—	—	—	—	—	—	255	591	792	1,189	1,238
35 год	Марокко	64	125	125	253	286	291	291	487	787	787	787	787	1 207	1 207
36	Украина	86	89	90	94	87	151	302	371	498	514	526	593	533	1,170
37	Тайвань	188	280	358	436	519	564	564	—	—	647	682	692	702	712
38	Болгария	36	70	120	177	500	612	674	681	691	691	691	691	691	691
39	Новая Зеландия	171	322	325	497	530	623	623	623	623	623	623	623	689	690
40	Хорватия	н / д	н / д	69,4	104	152	187,4	207,1	302	347	387	422	613	613	652
41 год	Никарагуа	—	—	—	—	—	62	102	146	186	186	186	562	635
42	Литва	56	50	54	91	163	203	263	279	279	315	493	493	439	548
43 год	Коста-Рика	—	—	74	123	119	132	147	148	198	268	319	378	408	459
44	Тунис	—	—	—	—	—	54	104	245	245	245	358	248	449
45	Эфиопия	—	—	—	—	—	23	81 год	171	171	324	324	324	324	444
46	Филиппины	—	—	—	—	—	—	—	66	216	216	427	427	427	427
47	Вьетнам	—	—	—	—	—	—	—	—	—	135	151	197	228	388
48	Перу	—	—	—	—	—	—	—	146	148	148	243	243	375	375
49	Доминиканская Республика	—	—	—	—	—	—	—	—	—	85	135	135	193	375
50	Сербия	—	—	—	—	—	—	—	—	—	10	10	18	374	374
51	Шри-Ланка	—	—	—	—	—	—	—	63	63	272	343	345	367
52	Кения	—	—	—	—	—	—	—	—	—	26	26	26	338	338
53	Чехия	57	116	150	192	215	217	260	269	281	281	281	308	317	337
54	Венгрия	61	65	127	201	295	329	329	329	329	329	329	329	329	329
55	Эстония	31,8	59	78	142	149	184	269	280	302	303	310	310	310	320
56	Иран	47	67	82	91	91	91	91	91	на	129	134	191	282
57	Гондурас	—	—	—	—	—	—	102	102	126	176	180	225	274	274
58	Панама	—	—	—	—	—	—	—	—	35 год	270	270	270	270	270
59	Россия	—	—	—	—	—	—	—	—	—	17	17	17	141	191
60	Иордания	—	—	—	—	—	—	—	—	—	119	119	119	120	190
61	Кипр	—	—	—	—	—	—	—	—	147	158	158	158	158	158
62	Монголия	—	—	—	—	—	—	—	50	50	50	50	100	149	149
63	Люксембург	—	—	—	—	—	—	—	—	58	58	100	120	120	136
—	Карибский бассейн	—	—	—	—	—	—	191	250	250	250	200	218	на
—	Острова Тихого океана	—	—	—	—	—	12	12	12	12	12	13	13	на
—	Остальная Европа	—	—	—	—	—	—	3 815	4956	5715	6 543
—	Остальная часть Латинской Америки и Карибского бассейна	—	—	—	—	—	54	54	250	250	285
—	Остальная Африка и Ближний Восток	—	—	—	—	—	—	1,165	1,255	129	151	159	159
—	Остальная Азия	—	—	—	—	—	—	71	87	—	167	70	70	на
Общая мощность в мире (МВт)		74 151	93 927	121 188	157 899	197 637	238 035	282 482	318 596	369 553	432 419	487 657	539 581	591 549	650 758

Историческая мощность ветра

Установленная ветроэнергетическая мощность (МВт) 2004-2013 гг.

Ранг	Страна	2004 г.	2005 г.	2006 г.	2007 г.	2008 г.	2009 г.	2010 г.	2011 г.	2012 г.	2013
1	Китай	764	1,266	2,599	5 912	12 210	25 777	44 733	62 364	75 324	91 324
2	Соединенные Штаты	6 725	9 149	11 603	16 818	25 170	35 159	40 180	46 919	59 882	61 108
3	Германия	16 628	18 427	20 622	22 247	23 902	25 777	27 215	29 075	31 038	34 660
4	Испания	8 263	10 027	11 630	15 145	16 740	19 149	20 676	21 673	22 796	22 959
5	Индия	3 000	4 430	6270	7 850	9 587	10 925	13 065	15 880	18 321	20 150
6	Объединенное Королевство	888	1,353	1 962	2389	3 287	4 092	5 204	6 018	8 445	10 531
7	Италия	1,265	1,718	2,123	2,726	3736	4850	5797	6 737	8 144	8,551
8	Франция	386	757	1,567	2,455	3 404	4,521	5 660	6 640	7 473	8 254
9	Канада	444	683	1,460	1846	2369	3 319	4 008	5 265	6 201	7 698
10	Дания	3,124	3,128	3136	3,125	3 160,0	3 497	3 734	3 927	4 162	4772
11	Португалия	522	1,022	1,716	2 130	2 862	3,535	3 702	4083	4,525	4 724
12	Швеция	452	509,1	571,2	831,0	1066	1,579	2,052	2 798	3745	4 470
13	Бразилия	23,8	28,6	236,9	247,1	338,5	606	920	1,429	2 507	3,399
14	Польша	58,2	73	153	276	544	725	1 107	1 616,4	2,497	3 390
15	Австралия	379	579	817,3	817,3	1 494,0	1877	1880	2 005	2,584	3049
16	Турция	20,6	20,1	64,6	206,8	333,4	796,5	1,274	1,799	2312	2,959
17	Нидерланды	1,078	1,224	1,559	1,747	2225,0	2,229	2,237	2328	2391	2 693
18	Япония	896,2	1,040	1 309	1,528	1880,0	2,056	2 304	2 501	2 614	2,661
19	Румыния	0	0,9	2,8	7,8	7. 0	14.0	591	826	1 905	2,599
20	Ирландия	338,9	495,2	746	805	1244,7	1,260	1,428	1,614	1,738	2 037
21 год	Мексика	2.2	2.2	84	85,0	85,0	402	521	929	1,348	1,992
22	Греция	473	573,3	757,6	873,3	989,7	1,109	1 208	1,626,5	1,749	1865
23	Австрия	606	819	964,5	981,5	994,9	995	1,011	1,084	1,378	1,684
24

Ветроэнергетика — это… Что такое Ветроэнергетика?

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.

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2010 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 196,6 гигаватт^[1]. В том же году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 430 тераватт-часов (2,5 % всей произведённой человечеством электрической энергии).^[2][3] Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2011 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 28 % всего электричества, в Португалии — 19 %, в Ирландии — 14 %,^[4], в Испании — 16 % и в Германии — 8 %.^[5] В мае 2009 года 80 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе. ^[3]

Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции, возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии.^[6][7][8] Для решения подобных проблем используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.

История использования энергии ветра

Мельница со станиной

Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами. ^[9]

«Мельницы на козлах, так называемые немецкие мельницы, являлись до середины XVI в. единственно известными. Сильные бури могли опрокинуть такую мельницу вместе со станиной. В середине XVI столетия один фламандец нашел способ, посредством которого это опрокидывание мельницы делалось невозможным. В мельнице он ставил подвижной только крышу, и для того, чтобы поворачивать крылья по ветру, необходимо было повернуть лишь крышу, в то время как само здание мельницы было прочно укреплено на земле» (К. Маркс. «Машины: применение природных сил и науки»).

Масса козловой мельницы была ограниченной в связи с тем, что её приходилось поворачивать вручную. Поэтому была ограниченной и её производительность. Усовершенствованные мельницы получили название шатровых.

В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. Толедо — 1526 г., Глочестер — 1542 г., Лондон — 1582 г., Париж — 1608 г., и др. В Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.

Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в 19-м веке в Дании. Там в 1890-м году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908-му году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 метра и четырёхлопастные роторы диаметром 23 метра. Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров. К 1941-му году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт. В период с 1940-х по 1970-е годы ветроэнергетика переживает период упадка в связи с интенсивным развитием передающих и распределительных сетей, дававших независимое от погоды энергоснабжение за умеренные деньги. Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1980-х, когда в Калифорнии начали предоставляться налоговые льготы для производителей электроэнергии из ветра.^[9]

Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

Мощность ветрогенератора зависит от площади, ометаемой лопастями генератора, и высоты над поверхностью. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

Воздушные потоки у поверхности земли/моря являются ламинарными — нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров.^[10] Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество резко растёт в мире.^[11] Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность пропорциональна третьей степени скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в восемь раз.^[12]

В августе 2002 года компания Enercon построила прототип ветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, масса гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 10,0 МВт для офшорного применения^[13]. В 2009 году турбины класса 1,5 — 2,5 МВт занимали 82 % в мировой ветроэнегетике^[14].

Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Наиболее эффективной конструкцией для территорий с малой скоростью ветровых потоков признаны ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, т. н. роторные, или карусельного типа. Сейчас все больше производителей переходят на производство таких установок, так как далеко не все потребители живут на побережьях, а скорость континентальных ветров обычно находится в диапазоне от 3 до 12 м/с. В таком ветрорежиме эффективность вертикальной установки намного выше. Стоит отметить, что у вертикальных ветрогенераторов есть ещё несколько существенных преимуществ: они практически бесшумны, и не требуют совершенно никакого обслуживания, при сроке службы более 20 лет. Системы торможения, разработанные в последние годы, гарантируют стабильную работу даже при периодических шквальных порывах до 60 м/с.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Но стоимость инвестиций по сравнению с сушей выше в 1,5 — 2 раза. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.

Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.

5 июня 2009 года компании Siemens AG и норвежская Statoil объявили об установке первой в мире коммерческой плавающей ветроэнергетической турбины мощностью 2,3 МВт, производства Siemens Renewable Energy.^[15]

Статистика по использованию энергии ветра

На июнь 2012 года суммарные установленные мощности всех ветрогенераторов мира составили 254 ГВт. Среднее увеличение суммы мощностей всех ветрогенераторов в мире, начиная с 2009 года, составляет 38-40 гигаватт за год и обусловлено бурным развитием ветроэнергетики в США, Индии, КНР и ФРГ^[16]. Предполагаемая мощность ветряной энергетики к концу 2012 года по данным World Wind Energy Assosiation приблизится к значению в 273 ГВт^[17].

Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов^[18][19].

В 2010 году в Европе было сконцентрировано 44 % установленных ветряных электростанций, в Азии — 31 %, в Северной Америке — 22 %.

Таблица: Суммарные установленные мощности, МВт, по странам мира 2005—2011 г. Данные Европейской ассоциации ветроэнергетики^[20] и GWEC^[21].

Страна	2005 г., МВт.	2006 г., МВт.	2007 г., МВт.	2008 г. МВт.	2009 г. МВт.	2010 г. МВт.	2011 г. Мвт.
Китай	1260	2405	6050	12210	25104	41800	62733
США	9149	11603	16818	25170	35159	40200	46919
Германия	18428	20622	22247	23903	25777	27214	29060
Испания	10028	11615	15145	16754	19149	20676	21674
Индия	4430	6270	7580	9645	10833	13064	16084
Франция	757	1567	2454	3404	4492	5660	6800
Италия	1718	2123	2726	3736	4850	5797	6737
Великобритания	1353	1962	2389	3241	4051	5203	6540
Канада	683	1451	1846	2369	3319	4008	5265
Португалия	1022	1716	2150	2862	3535	3702	4083
Дания	3122	3136	3125	3180	3482	3752	3871
Швеция	510	571	788	1021	1560	2163	2907
Япония	1040	1394	1538	1880	2056	2304	2501
Нидерланды	1224	1558	1746	2225	2229	2237	2328
Австралия	579	817	817,3	1306	1668	2020	2224
Турция	20,1	50	146	433	801	1329	1799
Ирландия	496	746	805	1002	1260	1748	1631
Греция	573	746	871	985	1087	1208	1629
Польша	73	153	276	472	725	1107	1616
Бразилия	29	237	247,1	341	606	932	1509
Австрия	819	965	982	995	995	1011	1084
Бельгия	167,4	194	287	384	563	911	1078
Болгария	14	36	70	120	177	375	612
Норвегия	270	325	333	428	431	441	520
Венгрия	17,5	61	65	127	201	329	329
Чехия	29,5	54	116	150	192	215	217
Финляндия	82	86	110	140	146	197	197
Эстония	33	32	58	78	142	149	184
Литва	7	48	50	54	91	154	179
Украина	77,3	86	89	90	94	87	151
Россия	14	15,5	16,5	16,5	14	15,4

Таблица: Суммарные установленные мощности, МВт по данным WWEA.

1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011
7475	9663	13696	18039	24320	31164	39290	47686	59004	73904	93849	120791	157000	196630	237227

В то же время, по данным European Wind Energy Association, суммарная вырабатываемая мощность ветряной энергии в России за 2010 год составила 9 МВт, что приблизительно соответствует показателям Вьетнама (31 МВт), Уругвая (30,5 МВт), Ямайки (29,7 МВт), Гваделупы (20,5 МВт), Колумбии (20 МВт), Гайаны (13,5 МВт) и Кубы (11,7 МВт).

В 2011 году ветряные электростанции Германии произвели 8 % от всей произведённой в Германии электроэнергии^[22].

В 2011 году 28 % электроэнергии в Дании вырабатывалось из энергии ветра^[23].

В 2009 году в Китае ветряные электростанции вырабатывали около 1,3 % суммарной выработки электроэнергии в стране. В КНР с 2006 года действует закон о возобновляемых источниках энергии. Предполагается, что к 2020 году мощности ветроэнергетики достигнут 80-100 ГВт.^[24]

Португалия и Испания в некоторые дни 2007 года из энергии ветра выработали около 20 % электроэнергии^[25]. 22 марта 2008 года в Испании из энергии ветра было выработано 40,8 % всей электроэнергии страны^[26].

Ветроэнергетика в России

В середине 1920-х годов ЦАГИ разрабатывал ветро-электрические станции и ветряки для сельского хозяйства. Конструкция «крестьянского ветряка» могла быть изготовлена на месте из доступных материалов. Его мощность варьировалась от 3 л.с., 8 л.с. до 45 л.с. Такая установка могла освещать 150—200 дворов или приводить в действие мельницу. Для постоянства работы был предусмотрен гидравлический аккумулятор^[27].

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 млрд кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.^[28]

Энергетические ветровые зоны в России расположены, в основном, на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, в районах Нижней и Средней Волги и Дона, побережье Каспийского, Охотского, Баренцева, Балтийского, Чёрного и Азовского морей. Отдельные ветровые зоны расположены в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале.

Максимальная средняя скорость ветра в этих районах приходится на осенне-зимний период — период наибольшей потребности в электроэнергии и тепле. Около 30 % экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14 % — в Северном экономическом районе, около 16 % — в Западной и Восточной Сибири.

Суммарная установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2009 год составляет 17-18 МВт.

Cамая крупная ветроэлектростанция России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Зеленоградская ВЭУ состоит из 21 установки датской компании SЕАS Energi Service A.S.

На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт). Годовая выработка в 2011 году не превысила 0,2 млн кВт·ч.

В Республике Башкортостан действует ВЭС Тюпкильды мощностью 2,2 МВт, располагающаяся около одноимённой деревни Туймазинского района^[28]. ВЭС состоит из четырёх ветроагрегатов немецкой фирмы Hanseatische AG типа ЕТ 550/41 мощностью по 550 кВт. Годовая выработка электроэнергии в 2008—2010 гг. не превышала 0,4 млн кВт·ч.

В Калмыкии в 20 км от Элисты размещена площадка Калмыцкой ВЭС планировавшейся мощностью в 22 МВт и годовой выработкой 53 млн кВт·ч, на 2006 год на площадке установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт и выработкой от 3 до 5 млн кВт·ч.

В Республике Коми вблизи Воркуты недостроена Заполярная ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт.

На острове Беринга Командорских островов действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.

Успешным примером реализации возможностей ветряных установок в сложных климатических условиях является ветродизельная электростанция на мысе Сеть-Наволок Кольского полуострова мощностью до 0,1 МВт. В 17 километрах от неё в 2009 году начато обследование параметров будущей ВЭС работающей в комплексе с Кислогубской ПЭС.

Существуют проекты на разных стадиях проработки Ленинградской ВЭС 75 МВт Ленинградская область, Ейской ВЭС 72 МВт Краснодарский край, Калининградской морской ВЭС 50 МВт, Морской ВЭС 30 МВт Карелия, Приморской ВЭС 30 МВт Приморский край, Магаданской ВЭС 30 МВт Магаданская область, Чуйской ВЭС 24 МВт Республика Алтай, Усть-Камчатской ВДЭС 16 МВт Камчатская область, Новиковской ВДЭС 10 МВт Республика Коми, Дагестанской ВЭС 6 МВт Дагестан, Анапской ВЭС 5 МВт Краснодарский край, Новороссийской ВЭС 5 МВт Краснодарский край и Валаамской ВЭС 4 МВт Карелия.

Ветряной насос «Ромашка» производства СССР

Как пример реализации потенциала территорий Азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС, действующей на 2010 год мощностью в 21,8 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива.

В 2003—2005 годах в рамках РАО ЕЭС проведены эксперименты по созданию комплексов на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания, по программе в посёлке Тикси установлен один агрегат. Все проекты начатые в РАО, связанные с ветроэнергетикой переданы компании РусГидро. В конце 2008 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций^[29].

Предпринимались попытки серийного выпуска ветроэнергетических установок для индивидуальных потребителей, например водоподъёмный агрегат «Ромашка».

В последние годы увеличение мощностей происходит в основном за счет маломощных индивидуальных энергосистем, объём реализации которых составляет 250 ветроэнергетических установок (мощностью от 1 кВт до 5 кВт).

Перспективы

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Мощность высотных потоков ветра (на высотах 7-14 км) примерно в 10-15 раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.

Германия планирует к 2020 году производить 19,6 % электроэнергии из возобновляемых источников энергии, в основном из ветра.^[30]

Дания планирует к 2020 г. 50 % потребности страны в электроэнергии обеспечивать за счет ветроэнергетики^[31].

В 2008 году Европейским Союзом установлена цель: к 2010 году установить ветрогенераторов на 40 тыс. МВт, а к 2020 году — 180 тыс. МВт. Согласно планам Евросоюза общее количество электрической энергии, которые выработают ветряные электростанции, составит 494,7 Тв-ч.^[32][30].

В Китае принят Национальный План Развития. Планируется, что установленные мощности Китая должны вырасти до 5 тыс. МВт к 2010 году и до 30 тыс. МВт к 2020 году^[33]. Однако бурное развитие ветроэнергетического сектора позволило Китаю превысить порог в 30 Гвт установленной мощности уже в 2010 году.^[34]

Индия к 2012 году увеличит свои ветряные мощности в 2 раза в сравнении с 2008 годом. К 2012 году будет построено новых ветряных электростанций на 6 тысяч МВт.^[35]

Венесуэла за 5 лет с 2010 года планирует построить ветряных электростанций на 1500 МВт.^[36].

Франция планирует к 2020 году построить ветряных электростанций на 25 000 МВт, из них 6 000 МВт — офшорных^[37].

Экономические аспекты ветроэнергетики

Лопасти ветрогенератора на строительной площадке.

Основная часть стоимости ветроэнергии определяется первоначальными расходами на строительство сооружений ВЭУ (cтоимость 1 кВт установленной мощности ВЭУ ~$1000).

Экономия топлива

Ветряные генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Себестоимость электроэнергии

Себестоимость электричества, производимого ветрогенераторами, зависит от скорости ветра^[38].

Скорость ветра	Себестоимость (для США, 2004 год)
7,16 м/c	4,8 цента/кВт·ч;
8,08 м/с	3,6 цента/кВт·ч;
9,32 м/с	2,6 цента/кВт·ч.

Для сравнения: себестоимость электричества, производимого на угольных электростанциях США, 4,5 — 6 цента/кВт·ч. Средняя стоимость электричества в Китае 4 цента/кВт·ч.

При удвоении установленных мощностей ветрогенерации себестоимость производимого электричества падает на 15 %. Ожидается, что себестоимость ещё снизится на 35—40 % к концу 2006 г. В начале 80-х годов стоимость ветряного электричества в США составляла $0,38.

В марте 2006 года Earth Policy Institute (США) сообщил о том, что в двух районах США стоимость ветряной электроэнергии стала ниже стоимости традиционной энергии. Осенью 2005 года из-за роста цен на природный газ и уголь стоимость ветряного электричества стала ниже стоимости электроэнергии, произведённой из традиционных источников. Компании Austin Energy из Техаса и Xcel Energy из Колорадо первыми начали продавать электроэнергию, производимую из ветра, дешевле, чем электроэнергию, производимую из традиционных источников.

Экономика ветроэнергетики в России

В большинстве регионов России среднегодовая скорость ветра не превышает 5 м/с^{[источник не указан 123 дня]}, в связи с чем привычные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения практически не применимы — их стартовая скорость начинается с 3-6 м/с, и получить от их работы существенное количество энергии не удастся. Однако на сегодняшний день все больше производителей ветрогенераторов предлагают т. н.роторные установки, или ветрогенераторы с вертикальной осью вращения. Принципиальное отличие состоит в том, что вертикальному генератору достаточно 1 м/с чтобы начать вырабатывать электричество. Развитие этого направления снимает ограничения по использованию энергии ветра в целях электроснабжения. Наиболее прогрессивная технология — сочетание в одном устройстве генераторов двух видов — вертикального ветрогенератора и ФЭМ (фото-электрические модули) — солнечные панели. Дополняя друг друга, совместно они гарантируют производство достаточного количества электроэнергии на любых территориях и в любых климатических условиях. Достаточных, например, для уличного освещения или питания объектов инженерно-технической инфраструктуры (базовые станции сотовой связи^{[источник не указан 64 дня]}, пункты наблюдения, погодные и метео-станции и так далее).

Другие экономические проблемы

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезах. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязующих их это делать.

Проблемы в сетях и диспетчеризации энергосистем из-за нестабильности работы ветрогенераторов начинаются после достижения ими доли в 20-25 % от общей установленной мощности системы. Для России это будет показатель, близкий к 50 тыс. — 55 тыс. МВт.

По данным испанских компаний «Gamesa Eolica» и «WinWind» точность прогнозов выдачи энергии ветростанций при почасовом планировании на рынке «на день вперёд» или спотовом режиме превышает 95 %.

Небольшие единичные ветроустановки могут иметь проблемы с сетевой инфраструктурой, поскольку стоимость линии электропередачи и распределительного устройства для подключения к энергосистеме могут оказаться слишком большими. Проблема частично решается, если ветроустановка подключается к местной сети, где есть энергопотребители. В этом случае используется существующее силовое и распределительное оборудование, а ВЭС создаёт некоторый подпор мощности, снижая мощность, потребляемую местной сетью извне. Трансформаторная подстанция и внешняя линия электропередачи оказываются менее нагруженными, хотя общее потребление мощности может быть выше.

Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с ремонтом, поскольку замена крупной детали (лопасти, ротора и т. п.) на высоте более 100 метров является сложным и дорогостоящим мероприятием.

Экономика малой ветроэнергетики

В России считается, что применение ветрогенераторов в быту для обеспечения электричеством малоцелесообразно из-за:

• Высокой стоимости инвертора ~ 50 % стоимости всей установки (применяется для преобразования переменного или постоянного тока получаемого от ветрогенератора в ~ 220В 50Гц (и синхронизации его по фазе с внешней сетью при работе генератора в параллель))
• Высокой стоимости аккумуляторных батарей — около 25 % стоимости установки (используются в качестве источника бесперебойного питания при отсутствии или пропадании внешней сети)
• Для обеспечения надёжного электроснабжения к такой установке иногда добавляют дизель-генератор, сравнимый по стоимости со всей установкой.

В настоящее время, несмотря на рост цен на энергоносители, себестоимость электроэнергии не составляет сколько-нибудь значительной величины у основной массы производств по сравнению с другими затратами; ключевыми для потребителя остаются надёжность и стабильность электроснабжения.

Основными факторами, приводящими к удорожанию энергии, получаемой от ветрогенераторов, являются:

• Необходимость получения электроэнергии промышленного качества ~ 220В 50 Гц (требуется применение инвертора)
• Необходимость автономной работы в течение некоторого времени (требуется применение аккумуляторов)
• Необходимость длительной бесперебойной работы потребителей (требуется применение дизель-генератора)

В настоящее время наиболее экономически целесообразно получение с помощью ветрогенераторов не электрической энергии промышленного качества, а постоянного или переменного тока (переменной частоты) с последующим преобразованием его с помощью ТЭНов в тепло, для обогрева жилья и получения горячей воды. Эта схема имеет несколько преимуществ:

• Отопление является основным энергопотребителем любого дома в России.
• Схема ветрогенератора и управляющей автоматики кардинально упрощается.
• Схема автоматики может быть в самом простом случае построена на нескольких тепловых реле.
• В качестве аккумулятора энергии можно использовать обычный бойлер с водой для отопления и горячего водоснабжения.
• Потребление тепла не так требовательно к качеству и бесперебойности: температуру воздуха в помещении можно поддерживать в широких диапазонах 19—25 °C, а в бойлерах горячего водоснабжения 40—97 °C без ущерба для потребителей.

Экологические аспекты ветроэнергетики

Выбросы в атмосферу

Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО₂, 9 тонн SO₂, 4 тонн оксидов азота^[39].

По оценкам Global Wind Energy Council к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО₂ на 1,5 миллиарда тонн^[40].

Влияние на климат

Ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения. При массовом использовании ветряков (например в Европе) это замедление теоретически может оказывать заметное влияние на локальные (и даже глобальные) климатические условия местности. В частности, снижение средней скорости ветров способно сделать климат региона чуть более континентальным за счет того, что медленно движущиеся воздушные массы успевают сильнее нагреться летом и охлаждаться зимой. Также отбор энергии у ветра может способствовать изменению влажностного режима прилегающей территории. Впрочем, учёные пока только разворачивают исследования в этой области, научные работы, анализирующие эти аспекты, не дают количественную оценку воздействия широкомасштабной ветряной энергетики на климат, однако позволяют заключить, что оно может быть не столь пренебрежимо малым, как полагали ранее^[41][42].

Вентиляция городов

В современных городах выделяется большое количество вредных веществ, в том числе от промышленных предприятий и автомобилей. Естественная вентиляция городов происходит с помощью ветра. При этом описанное выше снижение скорости ветра из-за массового использования ВЭУ может снижать и вентилируемость городов. Особенно неприятные последствия это может вызвать в крупных мегаполисах: смог, повышение концентрации вредных веществ в воздухе и, как следствие, повышенная заболеваемость населения. В связи с этим установка ветряков вблизи крупных городов нежелательна ^{[источник не указан 867 дней]}.

Шум

Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:

• механический шум — шум от работы механических и электрических компонентов (для современных ветроустановок практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старших моделей)
• аэродинамический шум — шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки (усиливается при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки)

В настоящее время при определении уровня шума от ветроустановок пользуются только расчётными методами. Метод непосредственных измерений уровня шума не даёт информации о шумности ветроустановки, так как эффективное отделение шума ветроустановки от шума ветра в данный момент невозможно.

Источник шума	Уровень шума, дБ
Болевой порог человеческого слуха	120
Шум турбин реактивного двигателя на удалении 250 м	105
Шум от отбойного молотка в 7 м	95
Шум от грузовика при скорости движения 48 км/ч на удалении в 100 м	65
Шумовой фон в офисе	60
Шум от легковой автомашины при скорости 64 км/ч	55
Шум от ветрогенератора в 350 м	35—45
Шумовой фон ночью в деревне	20—40

В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ.

Примером подобных конструктивных просчётов является ветрогенератор Гровиан. Из-за высокого уровня шума установка проработала около 100 часов и была демонтирована.

Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.

Низкочастотные вибрации

Низкочастотные колебания, передающиеся через почву, вызывают ощутимый дребезг стекол в домах на расстоянии до 60 м от ветроустановок мегаваттного класса.^[43]

Как правило, жилые дома располагаются на расстоянии не менее 300 м от ветроустановок. На таком расстоянии вклад ветроустановки в инфразвуковые колебания уже не может быть выделен из фоновых колебаний.

Обледенение лопастей

При эксплуатации ветроустановок в зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование ледяных наростов на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние. Как правило, на территории, на которой возможны случаи обледенения лопастей, устанавливаются предупредительные знаки на расстоянии 150 м от ветроустановки.^[44]

Кроме того, в случае легкого обледенения лопастей были отмечены случаи улучшения аэродинамических характеристик профиля.

Визуальное воздействие

Визуальное воздействие ветрогенераторов — субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов.

В обзоре, выполненном датской фирмой AKF, стоимость воздействия шума и визуального восприятия от ветрогенераторов оценена менее 0,0012 евро на 1 кВт·ч. Обзор базировался на интервью, взятых у 342 человек, живущих поблизости от ветряных ферм. Жителей спрашивали, сколько они заплатили бы за то, чтобы избавиться от соседства с ветрогенераторами.

Использование земли

Турбины занимают только 1 % от всей территории ветряной фермы. На 99 % площади фермы возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью^[45], что и происходит в таких густонаселённых странах, как Дания, Нидерланды, Германия. Фундамент ветроустановки, занимающий место около 10 м в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни. Земля сдаётся в аренду, что позволяет фермерам получать дополнительный доход. В США стоимость аренды земли под одной турбиной составляет $3000-$5000 в год.

Таблица: Удельная потребность в площади земельного участка для производства 1 млн кВт·ч электроэнергии

Вред, наносимый животным и птицам

Таблица: Вред, наносимый животным и птицам. Данные AWEA^[46].

Популяции летучих мышей, живущие рядом с ВЭС на порядок более уязвимы, нежели популяции птиц. Возле концов лопастей ветрогенератора образуется область пониженного давления, и млекопитающее, попавшее в неё, получает баротравму. Более 90 % летучих мышей, найденных рядом с ветряками обнаруживают признаки внутреннего кровоизлияния. По объяснениям учёных, птицы имеют иное строение лёгких, а потому менее восприимчивы к резким перепадам давления и страдают только от непосредственного столкновения с лопастями ветряков^[47].

Использование водных ресурсов

В отличие от традиционных тепловых электростанций, ветряные электростанции не используют воду, что позволяет существенно снизить нагрузку на водные ресурсы.

Радиопомехи

Металлические сооружения ветроустановки, особенно элементы в лопастях, могут вызвать значительные помехи в приёме радиосигнала^[48]. Чем крупнее ветроустановка, тем большие помехи она может создавать. В ряде случаев для решения проблемы приходится устанавливать дополнительные ретрансляторы.

См. также

Источники

1. ↑ Global Wind Installations Boom, Up 31 % in 2009
2. ↑ World Wind Energy Report 2010 (PDF). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
3. ↑ ^{1 2} Wind Power Increase in 2008 Exceeds 10-year Average Growth Rate. Worldwatch.org. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
4. ↑ Renewables. eirgrid.com. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
5. ↑ «Wind Energy Update» (PDF). Wind Engineering: 191–200.
6. ↑ Impact of Wind Power Generation in Ireland on the Operation of Conventional Plant and the Economic Implications. eirgrid.com (February 2004). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 22 ноября 2010.
7. ↑ «Design and Operation of Power Systems with Large Amounts of Wind Power», IEA Wind Summary Paper (PDF). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
8. ↑ Claverton-Energy.com (28 августа 2009). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 29 августа 2010.
9. ↑ ^{1 2} Alan Wyatt, Electric Power: Challenges and Choices, (1986), Book Press Ltd., Toronto, ISBN 0-920650-00-7,
10. ↑ http://www.tuuliatlas.fi/tuulisuus/tuulisuus_4.html Пограничный слой в атмосфере
11. ↑ http://www.tuuliatlas.fi/tuulivoima/index.html Размеры генераторов по годам
12. ↑ http://www.hyotytuuli.fi/index.php?page=617d54bf53ca71f7983067d430c49b7 Параметры действующих ветрогенераторов. Пори, Финляндия
13. ↑ Clipper Windpower Announces Groundbreaking for Offshore Wind Blade Factory
14. ↑ Edward Milford BTM Wind Market Report 20 Июль 2010 г.
15. ↑ Jorn Madslien. Floating wind turbine launched, BBC NEWS, London: BBC, стр. 5 June 2009. Проверено 23 декабря 2012.
16. ↑ Annual installed global capacity 1996—2011
17. ↑ Half-year report 2012
18. ↑ US and China in race to the top of global wind industry
19. ↑ http://www.gwec.net/fileadmin/documents/PressReleases/PR_2010/Annex%20stats%20PR%202009.pdf
20. ↑ «Wind in power. 2011 European statistics»
21. ↑ «Global Wind Statistics 2011»
22. ↑ Die Energiewende in Deutschland
23. ↑ The Danish Market
24. ↑ БИКИ, 25.07.09г., «На рынке ветроэнергетического оборудования КНР»
25. ↑ Wind power — clean and reliable
26. ↑ Испания получила рекордную долю электричества от ветра
27. ↑ Использование энергии ветра в СССР \\ Бурят-Монгольская правда. № 109 (782) 18 мая 1926 года. стр. 7
28. ↑ ^{1 2} Энергетический портал. Вопросы производства, сохранения и переработки энергии
29. ↑ http://www.riarealty.ru/ru/article/34636.html «РусГидро» определяет перспективные площадки в РФ для строительства ветроэлектростанций
30. ↑ ^{1 2} [tt_news=1892&tx_ttnews[backPid]=1&cHash=05ee83819c7f18864985e61c3fd26342 EU will exceed renewable energy goal of 20 percent by 2020]  (англ.). Проверено 21 января 2011.
31. ↑ Denmark aims to get 50% of all electricity from wind power
32. ↑ EWEA: 180 GW of Wind Power Possible in Europe by 2020 | Renewable Energy World
33. ↑ Lema, Adrian and Kristian Ruby, «Between fragmented authoritarianism and policy coordination: Creating a Chinese market for wind energy», Energy Policy, Vol. 35, Isue 7, July 2007
34. ↑ China’s Galloping Wind Market  (англ.). Проверено 21 января 2011.
35. ↑ India to add 6,000 MW wind power by 2012  (англ.). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 21 января 2011.
36. ↑ Venezuela, Dominican Republic Step into Wind 9 Сентябрь 2010 г.
37. ↑ John Blau France Could Be Next Offshore Wind Powerhouse 26 Январь 2011 г.
38. ↑ American Wind Energy Association. The Economics of Wind Energy
39. ↑ Wind Energy and Wildlife: The Three C’s
40. ↑ Wind Energy Could Reduce CO2 Emissions 10B Tons by 2020
41. ↑ D.W.Keith,J.F.DeCarolis,D.C.Denkenberger,D.H.Lenschow,S.L.Malyshev,S.Pacala,P.J.Rasch The influence of large-scale wind power on global climate (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2004. — В. 46.
42. ↑ Dr.Yang(Missouri Western State University) A Conceptual Study of Negative Impact of Wind Farms to the Environment (англ.) // The Technology Interface Journal. — 2009. — В. 1.
43. ↑ http://www.canwea.ca/images/uploads/File/CanWEA_Wind_Turbine_Sound_Study_-_Final.pdf
44. ↑ Wind Energy in Cold Climates
45. ↑ Wind energy Frequently Asked Questions
46. ↑ Энергия ветра: мифы против фактов
47. ↑ MEMBRANA | Мировые новости | Ветровые турбины убивают летучих мышей без единого прикосновения
48. ↑ Устаревшие РЛС тормозят развитие ветровой энергетики 06 сентября 2010 года

Литература

• Д. де Рензо, В. В. Зубарев Ветроэнергетика. Москва. Энергоатомиздат, 1982
• Е. М. Фатеев Вопросы ветроэнергетики. Сборник статей. Издательство АН СССР, 1959

Ссылки

Ветроэнергетика — это… Что такое Ветроэнергетика?

        отрасль науки и техники, разрабатывающая теоретические основы, методы и средства использования энергии ветра для получения механической, электрической и тепловой энергии и определяющая области и масштабы целесообразного использования ветровой энергии в народном хозяйстве. В. состоит из 2 основных частей: ветротехники, разрабатывающей теоретические основы и практические приёмы проектирования технических средств (агрегатов и установок), и ветроиспользования, включающего теоретические и практические вопросы оптимального использования энергии ветра, рациональной эксплуатации установок и их технико-экономических показателей, обобщение опыта применения установок в народном хозяйстве. В. также опирается на результаты аэрологических исследований, на базе которых разрабатывается Ветроэнергетический кадастр. По данным ветроэнергетического кадастра не только выявляют районы с благоприятным ветровым режимом, но и устанавливают виды работ, где применение ветровой энергии целесообразно и экономически выгодно по сравнению с другими энергоисточниками. Ветровую энергию, прежде всего, следует использовать в таких производственных процессах, которые допускают перерывы в подаче энергии, или в тех случаях, когда продукт переработки может быть заготовлен впрок (подъём воды, орошение, дренаж, помол зерна, кормоприготовление, зарядка электрохимических аккумуляторов и т.п.). Учитывая важность этой отрасли, В. И. Ленин в первый «Набросок плана научно-технических работ» (апрель 1918) включил работы по использованию энергии воды и ветра вообще и в земледелии в частности; в письме к А. П. Серебровскому (апрель 1921) В. И. Ленин подчёркивал важное значение использования в Бакинском районе ветряных двигателей для орошения земли и развития земледелия.

         Ветровая энергия, наряду с солнечной и водной, принадлежит к числу постоянно возобновляемых и, в этом смысле, вечных источников энергии, обязанных своим происхождением деятельности Солнца. Вследствие неравномерного нагрева солнечными лучами земной поверхности и нижних слоев земной атмосферы, в приземном слое, а также на высотах от 7 до 12 км возникают перемещения больших масс воздуха, то есть рождается ветер. Он несёт колоссальное количество энергии: 96-10²¹дж (26,6-10¹⁵квт-ч), что составляет почти 2% энергии всей солнечной радиации, попадающей на Землю. Сила ветра, зависящая от его скорости, изменяется в очень широких пределах — от лёгкого дуновения до урагана, скорость которого достигает 60—80 м/сек. Потенциальные ресурсы ветровой энергии на всей территории СССР определены в 10,7 Гвт (млрд. квт) с возможной годовой отдачей 65-10¹⁸дж (18-10¹²квт-ч). Используя даже несколько процентов этой энергии, можно удовлетворить значительную часть потребностей страны. Исходя из хозяйственных, ветровых и др. зональных условий, определяют тип применяемой ветроустановки и её экономические показатели.

         К достоинствам ветровой энергии, прежде всего, следует отнести доступность, повсеместное распространение и практически неисчерпаемость ресурсов. Источник энергии не нужно добывать и транспортировать к месту потребления: ветер сам поступает к установленному на его пути ветродвигателю (См. Ветродвигатель). Эта особенность ветра чрезвычайно важна для труднодоступных (арктических, степных, пустынных, горных и т.п.) районов, удалённых от источников централизованного энергоснабжения, и для относительно мелких (мощностью до 100 квт) потребителей энергии, рассредоточенных на обширных пространствах. Основное препятствие к использованию ветра как энергетического источника — непостоянство его скорости, а следовательно, и энергии во времени. Ветер обладает не только многолетней и сезонной изменчивостью (рис. 1), но также изменяет свою активность в течение суток (рис. 2) и за очень короткие промежутки времени (мгновенные пульсации скорости и порывы ветра) (рис. 3). Потенциал ветровой энергии зависит от значений среднегодовой или среднепериодной скорости и повторяемости различных скоростей ветра. Его оценивают количеством энергии, которую с помощью ветродвигателя можно получить в данной местности. В зонах с умеренным ветровым режимом (среднегодовая скорость ветра 5 м/сек) на 1 км² можно получить годовую выработку электроэнергии около 3,6 Мдж (1 млн. квт-ч, или 1 Гвт-ч). Мощность ветрового потока пропорциональна кубу скорости ветра. Поэтому даже относительно небольшие его изменения приводят к значительным колебаниям мощности, развиваемой ветродвигателем, в диапазоне скоростей от минимальной рабочей, при которой ветродвигатель начинает вырабатывать полезную мощность, до расчётной, которой соответствует установленная мощность ветроэнергетической установки (См. Ветроэнергетическая установка). Конструкции и способы регулирования частоты вращения и мощности ветродвигателей обеспечивают их надёжную работу при буревых скоростях ветра (40—50 м/сек) и ограничение развиваемой мощности таким образом, что максимальная мощность превышает установленную обычно не более чем на 15—20%. Чтобы уменьшить колебания мощности или избежать их, ветровую энергию в периоды, когда имеется избыточная мощность, аккумулируют и затем используют в периоды безветрия или недостаточных скоростей ветра. Специфичностью аккумулирования в значительной мере объясняются трудности утилизации ветровой энергии и причины ещё недостаточного её практического использования.          Краткая история развития В. С древнейших времён человек использовал энергию ветра сначала в судоходстве, а затем для замены своей мускульной силы. Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около г. Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельниц барабанного типа, построенных ещё во 2—1 вв. до н. э. В 7 в. н. э. персы строили ветряные мельницы уже более совершенной конструкции — крыльчатые. Несколько позднее, по-видимому в 8—9 вв., ветряные мельницы появились на Руси и в Европе. Начиная с 13 в., ветродвигатели получили широкое распространение в Западной Европе, особенно в Голландии, Дании и Англии, для подъёма воды, размола зерна и приведения в движение различных станков. До Великой Октябрьской социалистической революции в крестьянских хозяйствах России насчитывалось около 250 тыс. ветряных мельниц, которые ежегодно перемалывали половину урожая (около 33 млн. т, или 2 млрд. пудов зерна). С изобретением паровых машин, а затем двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей старые примитивные ветряные двигатели и мельницы были вытеснены из многих отраслей и остались, главным образом, в сельском хозяйстве. В начале 20 в. русский учёный Н. Е. Жуковский разработал теорию быстроходного ветродвигателя и заложил научные основы создания высокопроизводительных ветродвигателей, способных более эффективно использовать энергию ветра. Они были построены его учениками после организации в 1918 Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ). Советские учёные и инженеры теоретически обосновали принципиально новые схемы и создали совершенные по конструкции ветроэнергетические установки и ветроэлектрические станции (См. Ветроэлектрическая станция) (ВЭС) различных типов мощностью до 100 квт для механизации и электрификации процессов с.-х. производства и др. целей. Большие заслуги в создании основ В. и ветроиспользования имеют советские учёные Н. В. Красовский, Г. Х. Сабинин, Е. М. Фатеев и др. Промышленный выпуск ветродвигателей для механического привода машин был налажен в начале 20 в., а электрических ветроагрегатов с генераторами небольшой мощности — примерно в 20-х гг. В 40—50-х гг. в СССР и за рубежом получило интенсивное развитие строительство ВЭС. Так, в Дании в период 2-й мировой войны работали несколько десятков ВЭС, выработка которых превысила 80 млн. квт-ч электроэнергии. За годы Советской власти налажено серийное производство специализированных и универсальных ветродвигателей мощностью от 0,7 до 11 квт (от 1 до 15 л. с.), главным образом, с механическими и электрическими трансмиссиями. В послевоенный период было выпущено более 40 тыс. ветродвигателей, в основном типов ТВ-8, ТВ-5, Д-12, ВЭ-2, которые с большой эффективностью применялись в колхозах и совхозах.

         Состояние В. к концу 60-х гг. 20 в. В СССР созданы новые типы более совершенных унифицированных быстроходных ветроэнергетических агрегатов (ВБЛ-3, ВПЛ-4, «Беркут», «Ветерок» и др.), в которых используются новые типы насосов и генераторов, пневматические, электрические и др. виды приводов, более совершенные системы регулирования. Большинство ветродвигателей применяют для механизации подъёма воды, особенно на пастбищах и отдалённых фермах в Поволжье, на Алтае и Чёрных землях, в Казахской, Туркменской, Узбекской ССР и др. зонах, где они работают 250—300 дней в году. Разработка теоретических основ и создание новых конструкций ветроэнергетических агрегатов различного назначения проводятся в Советском Союзе (Всесоюзный НИИ электрификации сельского хозяйства, Всесоюзный НИИ электромеханики, ЦАГИ и др.), ФРГ (Штутгартская школа ветроэнергетиков), США, Великобритании, Франции, Дании и др. странах. В тех странах мира, где широко развита В., используются (по неполным данным) более 600 тыс. ветроэнергетических установок (по материалам ЮНЕСКО за 1967). В 1968 в Австралии эксплуатировались более 250 тыс. ветроустановок, преимущественно насосных. В СССР число эксплуатируемых ветродвигателей (без самодельных) составляет 8—9 тыс.

         Перспективы развития. Роль В. в Советском Союзе возрастает при реализации большой программы по обводнению и мелиорации земель и решении важнейших задач развития механизации животноводства и электрификации сельского хозяйства. Ветроэнергетические установки с успехом могут быть применены для механизации водоснабжения потребителей, осушения заболоченных участков и мелко-оазисного орошения бахчевых, кормовых и огородных культур во вновь осваиваемых пустынных и полупустынных зонах, для энергоснабжения отдалённых объектов и др. Для этих целей предполагается применить десятки тыс. ветроустановок, что в несколько раз снизит затраты на водоподъём. Это явится, как писал ещё в 30-х гг. 20 в. известный русский учёный К. А. Тимирязев, идеальным решением вопроса борьбы с засухой. Первые опыты показали, что ветроэлектрические агрегаты также целесообразно применять для питания энергией установок по опреснению минерализованных грунтовых вод, для так называемой катодной защиты трубопроводов и морских сооружений от коррозии, а ветропневматические установки— для аэрации водоёмов в зимнее время закачкой воздуха под лёд. Изучается возможность создания более крупных ВЭС (в частности, на Филиппинах — до 5 Мвт) для энергоснабжения изолированных потребителей в труднодоступных районах (арктических, горных и др.) и на островах, куда доставка топлива сложна и дорога. Наиболее перспективно применение таких ВЭС для параллельной или совместной работы с др. электрическими станциями. В более отдалённой перспективе — применение высотных ВЭС мощностью до 3—5 Мвт, использующих энергию воздушных потоков в тропопаузе.

         Лит.: Вопросы ветроэнергетики, [Сб. ст.], М., 1959; Красовский Н. В., Сабинин Г. Х., Проблемы использования энергии ветра, М., 1923; Красовский Н. В., Как использовать энергию ветра, М. — Л., 1936; Шефтер Я. И., Ветроиспользование и его роль в энергетике сельского хозяйства, «Научные труды по электрификации сельского хозяйства», 1967, т. 20; Шефтер Я. И. [сост.]. Состояние, научно-технические и экономические основы развития ветроэнергетики и рекомендации по применению ветродвигателей, М., 1966; Сабинин Г. Х., Фатеев Е. М., Проблема использования энергии ветра в СССР, состояние и перспективы, «Изв. АН СССР. Отделение технических наук. Энергетика и автоматика», 1960, № 6; Колодин М. В., Ветер и ветротехника, Аш., 1957; Тажиев И. Т., Энергия ветра, как энергетическая база электрификации сельского хозяйства Казахстана, А.-А., 1949: Gliding Е. W., The generation of electricity by wind power, L., 1955.

         М. В. Колодин, Я. И. Шефтер.

        

        Рис. 1. Сезонная изменчивость скоростей ветра.

        

        Рис. 2. Суточное изменение скоростей ветра.

        

        Рис. 3. Характер изменений скорости ветра за короткий промежуток времени.

Ветряные электростанции — перспективные источники энергии

Не каждый человек сможет быстро ответить на вопрос – что же такое ветер? С точки зрения физики это довольно сложное природное явление. Но есть у этого понятия и экономическое толкование, и важность его в современном мире все возрастает от года к году. Энергия ветра, дешевая и возобновляемая, вот причина привлекательности этого явления природы. Точно такая же энергия получается при использовании течения воды, приливов и отливов, солнечных лучей. Но у ветряной энергии есть свои особенности, которые мы и рассмотрим в этой статье.

История использования энергии ветра

В древнем городе Вавилон в третьем тысячелетии до нашей эры уже пользовались энергией ветра. Расцвет экономики этого региона наступил в 6-ом веке до нашей эры, и именно на эту эпоху приходится самое большое число технических открытий. Тогда было создано первое устройство, которое позволяло осушать болотистые местности. В древнем Египте с помощью ветра были созданы первые ветряные мельницы для производства муки из зерна. В Китае пошли еще дальше, там в это же время велась откачка воды с рисовых полей механизированным способом. И вращали лопасти этих устройств именно ветряные потоки. Европа в этом отношении не была в первых рядах, ветряные технологии дошли сюда только в 12-ом веке нашей эры.

Но все эти три тысячи лет были только подготовкой к существенному рывку технического прогресса, который произошел в 20-ом веке. Человечество придумало, каким образом не просто заставлять ветер вращать какие-либо лопасти, а как вырабатывать электроэнергию, чтобы обеспечивать работу самых разных машин. Такое открытие стало по-настоящему прогрессивным, оно перевернуло всю историю использования ветра. На данный момент на Земле работают электростанции, которые являются представителями далеко не первого поколения. Современные, технологичные, экономичные станции украшают многочисленные районы нашей планеты, способствуя улучшению экологии и здоровья людей.

Преимущества ветряных электростанций

Установить ветряную электростанцию где угодно не получится. Для этой цели подходят только те районы, где наблюдаются постоянные сильные ветра. Но и здесь есть свои нормативы. Если в местности преимущественно дует ветер со скоростью от 4,5 м/с, то строительство ветряной станции будет эффективным. Причем, такую электростанцию можно строить как отдельно стоящую, так и несколько станций, объединенных в систему, то есть каскад станций. Такие сети станций называют ветряными фермами, в этом случае несколько ветряков работают на один энергоблок. Таким образом достигается максимальный энергетический эффект при существенной экономии на строительстве и оснащении.

На данный момент наибольшее количество ветряной энергии производят в Соединенных Штатах. Если же говорить о Европе, то лидерами в этой сфере являются Дания, Нидерланды, Германия и Великобритания. Причем, в Германии работает наиболее мощная электростанция, которая в электроэнергию преобразует силу ветра. Она вырабатывает ежегодно до 7 миллионов кВт/часов энергии. Ветряная ферма Aeolus II поставляет электроэнергию в 2 тысячи домов. Если учесть, что на планете на сегодняшний день работает более 20 тысяч ветряных ферм, то можно представить, сколько электричества производится с помощью обычного природного явления – ветра. Такое широкое развитие отрасль получила благодаря массе преимуществ. Есть и недостатки, но они легко устраняются, а вот плюсы работают долго и эффективно. Итак, ветряные электростанции ценятся человечеством по нескольким причинам.

Стоимость эксплуатации ветроэлектростанции очень низкая. Для ее успешной работы не нужен многочисленный персонал, не требуется его обучение. Покупка и регулярная замена дорогостоящих блоков также не требуется.

Однажды правильно выбранное место расположения для электростанции гарантирует несколько десятилетий бесперебойной и качественной работы, получение должного объема энергии. Точность выбора места требует огромного внимания: подробный и тщательный анализ обеспечит в дальнейшем и экологичность процесса и его финансовую выгоду для собственника.

Электростанция, работающая при помощи ветра, это практически совершенно чистый объект в плане экологии. Чистота окружающей среды выражается и в системе работы, и в процессе передачи энергии, и в ее использовании. Кроме того, ветряная станция не может навредить окружающей среде даже в случае ее разрушения, что нельзя сказать о гидроэлектростанции или о станции атомной. Ветряная электростанция не производит выбросов в окружающую среду, она не изменяет ландшафт, не нарушает природную экосистему. Никаких вредных воздействий ни на территорию, ни на озоновую оболочку Земли нет.

Топливо или источник энергии у ветряной станции – возобновляемое. Это ветер, который не нужно где-либо добывать и транспортировать на место расположения станции. Поэтому финансовый эффект от работы ветряков максимальный. Транспортировать электрическую энергию приходится только до источника потребления. Практика показывает, что потребитель практически всегда находится рядом, поэтому не приходится тратить большие деньги на строительство коммуникаций. Кроме того, не происходит потерь энергии во время транспортировки, а они иногда приносят очень серьезные убытки компании-собственнику.

Вблизи от ветряной электростанции не надо выстраивать «мертвую» зону, как около других станций. Все земли можно использовать в сельскохозяйственных целях, ведь ветряки никак не вредят окружающей среде.

Расходы на получение ветряной энергии хоть и минимальны, но все же существуют. Преимущество этих расходов – их стабильность. А вот стоимость энергии для продажи постоянно растет. Следовательно, размер чистой прибыли владельцев ветряных станций постоянно растет. Причем конкурентоспособность на рынке энергии ветряной ресурс имеет очень высокую. Стоимость энергии в разы дешевле, чем та, которая получена на ГЭС, АЭС.

Недостатки ветряных электростанций

Недостатков немного, но противники строительства ветряков их активно муссируют в прессе. Но все эти недостатки скорее всего представляют собой трудности при ведении этого бизнеса, которые можно минимизировать.

Высокий входной барьер в бизнес. Для того, чтобы начать получать ветровую энергию, надо построить ветряную ферму. Предстоят затраты на высокоточные расчеты для определения местности постройки, также надо будет вложить деньги в покупку оборудования и его монтаж на выбранной территории. Именно стоимость ветряной электростанции, стоимость оборудования являются основной строкой затрат, но здесь можно воспользоваться услугами инвесторов, банковским кредитованием и пр.

Весьма существенный недостаток ветряной станции – невозможность точного прогноза, сколько электроэнергии будет получено в определенный отрезок времени. Предугадать, насколько сильным будет ветер, и будет ли он дуть вообще, невозможно. Поэтому при ведении данного вида бизнеса существуют существенные риски. Но минимизировать их можно, если тщательно выверить координаты расположения станции на стадии ее планирования. Такой анализ основывается на многолетних показаниях скорости ветра.

Многие противники ветряных станций утверждают, что лопасти издают сильный шум, который негативно влияет на окружающую среду. Но современные технологии позволили измерить уровень шума и изучить его воздействие. Оказалось, громкий звук от работы лопастей действительно присутствует, но уже на расстоянии 30 метров от источника он слышен только на уровне фона. Для сведения: фон – это уровень шума естественной окружающей среды.

Защитники птиц выступают активно против строительства ветряных станций. В этом случае аргументы также легко разбиваются об анализ вреда, наносимого другими техногенными объектами птицам. Подсчет показал, что количество птиц, попадающих под лопасти ветряков, ничем не отличается от числа пернатых, которые погибают в других местах, к примеру, на высоковольтных линиях передач.

Еще одна весьма сомнительная гипотеза противников ветряной энергии – искажение телевизионного сигнала вблизи от фермы. В современном мире все большую популярность приобретает спутниковое ТВ, цифровое ТВ, эфирного телевидения остается все меньше и меньше, поэтому приему сигнала в квартирах и домах ничто помешать не может.

Ветряные электростанции делают жизнь немцев невыносимой :

Достижения ветряного направления в энергетике

Ветроэнергетика в мире получила в последние годы значительное развитие. Показательны результаты ветряной энергетики в Шотландии. Здесь ветряками вырабатывается электроэнергии на 25% больше, чем потребляют все жилые объекты страны, а это более трети всего энергопотребления. И самое интересное, что правительство Шотландии поставило задачу – к 2020 году все потребности в электричестве удовлетворять за счет работы ветряных электростанций. И шотландцы готовы на это потратить почти 46 миллиардов фунтов стерлингов. Взята стратегия на закрытие атомных станций и на развитие солнечных и ветряных электростанций.

Недавно в Канаде установили юбилейную ветряную станцию. Порядковый номер этого объекта – 1500! Полмиллиона жилых домов можно снабжать электроэнергией ветряных станций. Причем первая ветряная турбина в этой стране была установлена всего 10 лет назад. И если на данный момент доля ветряной энергетики занимает 3% в экономике Канады, то к 2025 году планируется увеличить этот объем до 20%.

Испанский остров Эль Хьерро давно заявил о своей энергетической независимости. Ветро-приливная электростанция вырабатывает более 20% всего электричества. Столько же дает атомная энергетика, чуть меньше – ТЭЦ и ГЭС. Солнечные батареи вырабатывают около 5% электричества, потребляемого на острове.

На Ямайке построена гибридная станция, которая одновременно работает и на энергии ветра и на солнечной энергии. Ее мощность – более 110 кВт/ч в год. Владелец электростанции – производитель оборудования для таких станций. Собственник утверждает, что окупается довольно дорогое оборудование за 4 года, а затем за 25 лет эксплуатации станция даст экономию 2 миллиона долларов.

Российская ветроэнергетика

Все перечисленные плюсы ветроэнергетики, которые присутствуют в других странах, в России работают слабо. Стоимость киловатта электроэнергии ветровой в 3-8 раз превышает цену обычного традиционного электричества. Причин тому много, но главная – слабое внимание к этому альтернативному источнику энергии. Следствием такого отношения является то, что за год в России производится ветряными фермами столько электричества, сколько в Китае, например, за 2 часа. Ветроэнергетика в России – очень обширная тема, и ее мы обсудим в следующей статье.

Почему в России не строят ветряные электростанции :

Новое рождение ветроэнергетики — Возобновляемые источники энергии

Ветроэнергия — технология применения потов воздуха для производства электрической энергии — представляет собой самый быстрорастущий во всем мире источник электрической энергии. [1] Ветроэнергия производится массивными многолопастными ветротурбинами, монтируемых на самом верху высоких башен и работающими подобно вентиляторам, но в обратном порядке. Вместо того чтобы использовать электроэнергию для получения воздушного потока, турбины используют ветер для получения электричества.

Автономная ветроэнергетика в современных условиях российской действительности – это направление развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, в развитии которых так нуждается Россия. Огромная территория Российской федерации с численностью населения более 9 млн. человек не имеет централизованного электроснабжения. Использование предлагаемых технологий позволит снизить не менее чем 50 % потребление органического топлива на дизельных электростанциях. Внедрение таких технологий могло бы значительно снизить энергонапряженность, наблюдаемую в таких районах, как Приморский край, Сахалинская область, Камчатский край, Чукотский автономный округ. [13]

В общих чертах, устройство ветроэлектростанции выглядит следующим образом. Поток воздуха вращает лопасти, а лопасти крутят вал, который соединен с набором зубчатых колес, приводящих в действие электрогенератор. Крупные турбины для электроснабжения могут вырабатывать от 750 киловатт (киловатт = 1 000 ватт) до 1,5 мегаватт (мегаватт 1 миллиону ватт) электроэнергии. Для электроснабжения жилых комплексов, телекоммуникационных станций и в водяных насосов в качестве источника энергии применяются компактные одиночные ветряные турбины мощностью менее 100 киловатт. Это, прежде всего, характерно для отдаленных и труднодоступных районов, в которых отсутствует связь с энергосистемой общего пользования. [2]

В ветровых установках группы турбин связаны вместе, с целью выработки электроэнергии для энергосистем общего пользования. Электричество подается потребителям посредством ЛЭП и распределительных линий. 

Так и в нашем обсуждаемом вопросе о ветре. Если бы он дул постоянно с определённой силой и направлением, без порывов и остановок, — была бы идеальная ветроэлектростанция. Рассмотрим светлые и тёмные стороны характеристики этих сооружений.

Несомненные достоинства:

Такие электростанции по своей конструкции просты и понятны;

Получаем почти бесплатную электроэнергию;

Ветроэлектростанция экологически чистая и бесшумная;

Не требуется много проводов для доставки электроэнергии к месту потребления;

Совершенно безвредная установка для сохранения природного баланса;

Незаменимы в тех районах, где нельзя обеспечить доставку энергии обычным способом.

И досадные недостатки:

Ветер непостоянен и генератор работает неравномерно;

В любой момент, обычно самый неподходящий, может быть прекращена подача энергии;

Мощность ветряной электростанции используется не полностью;

Часто простаивает из-за отсутствия движения воздуха;

Ветроэлектростанции России не могут стать основой для энергопромышленности.

Для размещения ВЭС требуются большие, открытые всем ветрам, территории.

При всём кажущемся балансе плюсов и минусов, перевес всё же заметен в сторону ветряков. Их в России никак нельзя игнорировать.

Современные энергетические и коммунальные компании с целью стабильной работы систем энергообеспечения предпочитают в качестве основного источника выработки тока применять большие ветрогенераторные установки. По этой причине разработчики таких устройств, приложили много усилий, благодаря которым ветряки стали соответствовать не только техническим, но эстетическим и экономическим требованиям заказчиков. [5]

Отметим безопасность мегаватного ВЭУ. Ветрогенератор 1.5 МВатт на 690 Вольт с тремя лопастями и диаметром ветроколеса 70-87 метров относится к устройствам мегаваттного класса. Он был создан с учётом:

·                     применения всех существующих в настоящее время европейских норм и стандартов проектирования;

·                     использования строго контроля за качеством в процессе производства;

·                     норм, ограничивающих возможный шумовой уровень, который в процессе работы такого ВЭУ составляет в пределах 70db.

Полный вес турбины равен 61.500 килограммам. В случае приобретения этой ветряной электростанции в России, она способна будет вырабатывать электрический ток при условии полной безопасности для жизни и здоровью животных и людей. При помощи применения системы обеспечения безопасности возможна автоматическая молния и бурезащита. Такой ветряк не будет создавать помех вредных для работы бытовых устройств и электроприборов. В связи с этим нет необходимости в получении разрешения на его установку и эксплуатацию.

Работа ветряного генератора заключается в следующем. Он функционирует при средней скорости ветра, равной 13.5 м/сек. Если скорость увеличивается более 25 метров в секунду, то в этом случае срабатывают тормозящие лопасти. При скорости ветра меньшей 3,5 м/сек, такая ветровая установка электроэнергию не вырабатывает, потому что её лопасти крутиться не могут. Энергообеспечение строений электричеством в этом случае будет осуществляться при помощи накопленной во время работы мощных аккумуляторов энергии. [11]

Кроме того, такие мега ВЭУ оснащены:

·                     необходимыми датчиками, при помощи которых осуществляется регулировка скорости и направления движения ветра;

·                     системой, позволяющей изменить углы установленных лопастей;

·                     системой управления, которая способна работать при помощи микропроцессоров через сеть компьютеров;

·                     системой, при помощи которой осуществляется принудительный поворот лопастей в сторону ветра.

Применение в процессе производства таких ВЭУ высококачественных материалов позволяет таким ветряным электростанциям в России проработать по гарантии не менее 5-ти лет и минимум двадцать пять лет в любых условиях.

После установки мега ветрогенератор на 1.5 МВатт на 690 Вольт сможет ежегодно вырабатывать в пределах восьми миллионов кВт-часов электроэнергии при средней скорости ветра более девяти метров в секунду.

За последнее время объемы отрасли по производству электрической энергии из ветра возросли, благодаря проведению правительством политики поддержки этой индустрии и работе, проводимой исследователями в рамках программы МЭ по энергии ветра, в сотрудничестве с партнерами в этой отрасли с целью создания инновационных и менее дорогостоящих технологий, создания внутренней конкуренции и выявлению новых сфер применения энергии ветра. [9]

Рассмотрим различия между ветровой фермой или ветровой электростанцией и тепловыми электростанциями:

Вид используемого топлива. Тепловые электростанции работают на ископаемом топливе типа угля, также в качестве горючего применяется нефть. На атомных электростанциях применяют ядерное топливо, например, уран и торий. Все эти виды горючего очень дорогостоящие, и расходуются в огромных количествах каждый день. Ветровым электростанциям не требуется какого-либо горючего. Они используют доступный в большом количестве и бесплатный атмосферный ветер.

Способ выработки электроэнергии. На тепловых и атомных электростанциях в больших бойлерах топливо превращает воду в пар. Пар в турбинах расширяется, заставляя их вырабатывать электричество. На ветровых фермах устанавливаются ветровые турбины, содержащие вентиляторы. Ветер приводит в движение лопасти вентиляторов, что приводит к вращению вала. Вал направляет свой импульс к другому валу посредством редуктора. Выходной вал редуктора с большой скоростью вращается в генераторе, который производит электричество. На ветровых электростанциях нет нужды в дорогих бойлерах и топливе. Энергия производится за счет ветра. [3]

Ветер — это возобновляемая энергия. На тепловых электростанциях постоянно требуется свежее ископаемое топливо для производства пара. Использованное ископаемое топливо превращается в пепел и гарь, которые нельзя применить повторно. Ветер в ветровых электростанциях — возобновляемый источник энергии. Ветер, который приводит в движение лопасти вентиляторов, возвращается обратно в атмосферу и может быть использован для производства энергии повторно.

Размер электростанции. Тепловые электростанции оправдывают себя только при больших размерах. Ветроэлектростанции подходят как для производства малого, так и большого количества энергии. Чтобы увеличить мощность ветроэлектростанции, достаточно лишь добавить больше ветровых турбин. Увеличение мощности тепловой электростанции — очень недешевое предприятие. По сути, отдельные ветровые турбины можно установить в доме или офисе для выполнения ими своих задач. Но сложно себе представить тепловую электростанцию для бытовых нужд. Можно установить у себя дома ветровую турбину, но никак не тепловую или атомную электростанцию.

Стоимость произведенной энергии. В настоящее время стоимость электричества, произведенного ветряными фермами, составляет 5-10 центов на единицу электричества (один киловатт-час), что немного выше, чем стоимость энергии, вырабатываемой на обычных заводах. Постоянный рост цен на традиционное топливо для ТЭС и снижение себестоимости производства ветрогенераторов привет к тому, что процент электроэнергии полученной при помощи потоков воздуха резко увеличится. [12]

Загрязнение окружающей среды. Одной из главных причин загрязнения атмосферы в наши дни является выброс частиц и гари в результате сжигания ископаемого топлива на тепловых электростанциях. Ежедневно на них сжигаются тонны топлива, что способствует загрязнению окружающей среды в крупных масштабах. Ветер, используемый ветровыми турбинами, — природное топливо, которое не оказывает никакого влияния на окружающую среду, поэтому ветровые электростанции являются безвредным источником энергии. [8]

Хотелось бы вспомнить о конструкции ветрогенератора. Ротор (лопасти ветряной электростанции) — преобразует энергию ветра в энергию вращения. Большинство современных роторов ветровых турбин состоит из трех лопастей.

·                     Современные лопасти ветряных электростанций в диапазоне 30 метров в длину, как правило, изготовлены из армированного стекловолокном полиэстера или древесно-эпоксидной смолы. Скорость вращения лопастей от 12 до 24 оборотов в минуту на низкой скорости.

·                     Редуктор повышает скорость вращения вала с низкой скорости (приблизительно от 12 до 24 оборотов в минуту) до высокой скорости вращения (примерно 1000 — 3000 оборотов в минуту), и приводит в движение генератор. Некоторые современные ветряки имеют генератор, подключенный напрямую к лопастям.

·                     Генератор использует магнитные поля, чтобы преобразовать результирующую вращательную энергию в электрическую энергию.

·                     Анемометр и флюгер расположены на задней стороне корпуса ветровой турбины и измеряют скорость ветра. Собранная информация используется системой управления для того, чтобы вырабатывать максимальное количество энергии. Данные скорости ветра также используются для контроля работы и позволяют операционной системе начинать и останавливать турбину. Современная ветряная электростанция начинает вырабатывать энергию при скорости ветра от 4 м / с, и, выключается при скорости около 25 м / с. Механизм рыскания поворачивает ротор в преобладающее направление ветра.

·                     Башня ветрогенератора изготавливается из стальных труб, хотя решетчатые башни до сих пор используются в некоторых странах. Башни для современных ветровых электростанций бывают высотой от 60 метров до 100 метров.

·                     Трансформатор преобразует напряжение, которое требуется для электрической сети. Трансформатор может быть встроен в башню или расположен у основания башни.

Строительство ветряной электростанции производится следующим путем. Строительство ветряной электростанции может занять от 4 месяцев постройки одной башни ветрогенератора, до 2 лет — большой электростанции, состоящей из 20 и более турбин.

Расчётный срок работы ветрогенератора определен как 20-25 лет. Затем ветрогенераторы или меняются на новые или демонтируются полностью вся установка. Причем в прогрессивных странах демонтаж происходит самым тщательным образом — устраняются все следы человеческого вмешательства в природу, место установки через несколько лет полностью сливается с ландшафтом. [6]

Строительство ветряной электростанции включает следующие этапы:

·                     Временная строительная площадка — размером примерно 50 х 50 м.

·                     Из железобетона заливается фундамент ветряной башни. Бетонированная площадка (в том числе для стоянки автотранспорта), прилегающая к турбине — обеспечивает стабильную основу, на которой держится сама башня генератора.

·                     Здание контроля и управления — площадь примерно 6м х 6м, здание строится для размещения электрических распределительных устройств, приборов учета и т.д.

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии пользуются огромной популярностью во всем мире. Стоит отметить, что крупнейшая интернет компания Google, также использует для своего оборудования энергию ветровых электростанций. В Австралии, США, Канаде, Европе энергия воздушных потоков используется на благо цивилизации. Страны, имеющие возможность устанавливать ветрогенераторы, наращивают потенциал ветровой энергии, возможно, что в Европе и Северной Америке в ближайшем будущем основным источником энергии станет сила ветра (сейчас этот показатель составляет от 20 до 40 %). [10]

Ветроэнергетика сохраняет лидирующие позиции в отрасли, по итогам 2009 года ее доля в секторе альтернативной энергетики составила 44%. В 2011 году были введены в эксплуатацию около 41 ГВт новых мощностей, в результате чего совокупная мощность ветряных электростанций в мире увеличилась на 21% и составила 238 ГВт. В настоящее время ветровые энергетические установки инсталлированы в 75 странах мира. Страны — лидеры по развитию ветроэнергетики: Китай (в 2011 году введено в эксплуатацию 62 ГВт мощностей), США, Индия, страны ЕС, Канада. В России за прошлый год было установлено около 6 ГВт генерирующих мощностей. На территории нашей страны в основном используются промышленные ветряные установки. С развитием отрасли появились новые интересные модели ветряных электростанций для дома, а также для группы частных домов. [4]

В каких случаях покупка ветрогенератора в России является экономически выгодным решением?

Рассматривать вопрос о приобретении ветроэнергетической установки целесообразно только тогда, когда средняя скорость ветра в вашем регионе составляет не менее 4 м/c.

Покупка ветряной электростанции для дома — оптимальное решение, если на объекте отсутствует централизованная подача электроэнергии, а стоимость проведения линий электропередач к жилому дому является неоправданно высокой.

Для коттеджных поселков, удаленных от центрального электроснабжения, возможен вариант использования ветроэнергетической установки повышенной мощности, которая сможет удовлетворять энергетические потребности сразу для группы домов.

Также приобретение ветрогенератора оправданно для дачных участков при отсутствии центральных источников энергоснабжения

На основании выше изложенного можно сделать вывод, что сегодня ветроэнергетика переживает новое рождение, т.к. наука не стоит на месте. Ограниченный запас традиционного топлива и возрастающие потребности в энергии создают почву для поиска альтернативных (возобновляемых) источников энергии. Как один из вариантов решения этой задачи является энергия ветра.

Благодаря тому, что Россия имеет огромную территорию и разные климатические зоны, развитию ветроэнергетики способствует большой технический потенциал. Из — за большого расстояния между населенными пунктами больше половины территории в России не имеют централизованного электроснабжения. Как вариант решения этой задачи можно рассматривать ветроэнергетику, перспективы развития которой большие. Возможно, в будущем Россия займет лидирующее положение по переработке энергии ветра.

 

Список литературы:

1.      http://1gw.blogspot.com/2008/07/blog-post_1989.html

2.      http://www.wetroenergetika.ru/index.php

3.      Global Wind Installations Boom, Up 31 % in 2009

4.      World Wind Energy Report 2010 (PDF).

5.      «Wind Energy Update» (PDF). Wind Engineering: 191–200.

6.      Impact of Wind Power Generation in Ireland on the Operation of Conventional Plant and the Economic Implications. eirgrid.com (February 2004).

7.      Design and Operation of Power Systems with Large Amounts of Wind Power», IEA Wind Summary Paper (PDF).

8.      Claverton-Energy.com (2009-08-28)

9.      Алексеев Б.А. Международная конференция по ветроэнергетике / Электрические станции. 1996. №2.

10. Безруких П.П. Экономические проблемы нетрадиционной энергетики / Энергия: Экон., техн., экол. 1995. №8.

11. Богуславский Э.И., Виссарионов В.И., Елистратов В.В., Кузнецов М.В. Условия эффективности и комплексного использования геотермальной солнечной и ветровой энергии // Международный симпозиум “Топливно-энергетические ресурсы России и др. стран СНГ». Санкт-Петербург, 1995.

12. Соболь Я.Г. «Ветроэнергетика» в условиях рынка (1992-1995 гг.) / Энергия: Экон., техн. экол. 1995. №11.

13. Перспективы развития ветроэнергетики в России. Салопихин Д.А., Омельченко Д.П., Чебанов К.А. Деловой журнал Neftegaz.RU. 2016. № 11-12. С. 50-54.

 

WindPower

WindPower

	Ветер Мощность
	А Чистая, возобновляемая, форма энергии

Энергия ветра

Энергия ветра, или энергия ветра, Возобновляемый ресурс; это от солнца.Интенсивность солнечной радиация различается по всему миру. Некоторые области получают интенсивные количество солнечного света, в то время как другие получают гораздо меньше. В результате температурный градиент; градиент, опосредованный потоком воздуха в области систем с разными температурами и давлением и обратно в наша атмосфера. Неравномерный нагрев земной атмосферы, кроме того к неровностям на поверхности земли и вращению земля создает ветер. Ландшафт, водоемы и растительность затем формируются схемы потока.

История ветроэнергетики

Новейшая история ветроэнергетики в США имеют такой же импульс, как и альтернативное топливо Источники в целом — эта идея родилась из нефтяного кризиса 1970-х годов. Однако у него более обширная история, восходящая к конец 19 века в период колонизации американского Запада; миллионы ветряных мельниц были возведены для орошения и животноводства способствовать увеличению числа ферм и ранчо.1900 но скоро приходить в упадок, так как недорогих источников энергии стало больше широко распространены, а электросеть распространилась на сельские районы. малые электрические ветряные системы.

Однако за пределами США ветроэнергетика более широкая история. Фактически, были доказательства того, что лодки были двигалась по Нилу еще в 5000 г. до н.э. с помощью энергии ветра. Китай несколько тысячелетий назад использовали ветер для перекачивания воды.

Wind Power Использование энергии ветра для энергетического назначения

Ветер делает механическую силу или электричество.Кинетическая энергия ветра преобразуется через различные различные процессы для создания механической энергии, которая может быть используется вместо ископаемого топлива. Хотя существует некоторое разнообразие в размер и форма турбин, они выполняют ту же функцию, что и показано на следующей диаграмме:

· Ветер турбины, подобные лопастям гребного винта, устанавливаются в местах с высокой поток ветра.

· Механизм турбины питает электрический генератор. Мощность подается через трансмиссия перед тем, как попасть в генератор. В трансмиссия обеспечивает эффективную работу генератора во время разные диапазоны скорости ветра. Это позволяет вообще производить энергию раз, даже когда ветер слабый. Результатом этого процесса является электрический ток.

· Это энергия либо сохраняется для дальнейшего использования, либо используется напрямую.

Есть два типа современных турбины — горизонтальная и вертикальная оси, обе из которых работают аналогично друг друга и как осуждено выше. Между двумя типами они входят множество размеров от небольших 100-ваттных блоков для отдельных домов до многих большего размера или единицы (с диаметром лезвия более 50 м). Эти большие турбины могут вырабатывать 1 МВт электроэнергии.

Наиболее распространенными сегодня являются горизонтальный осевые турбины с тремя лопастями (диаметром 15-30 м) и производят примерно 50-350 кВт электроэнергии.Часто ветряные турбины сгруппированы вместе; устройство называется ветряной электростанцией, которая обеспечивает энергией электрическую сеть.

Вертикально-осевые турбины более эффективны в районы с большим количеством земель и умеренными скоростями ветра. ток технология стремится разработать различные типы турбин для различные области скорости ветра, учитывая количество земли, доступной для фермы.

Общие Преимущества ветроэнергетики

Преимущества ветроэнергетики много, в том числе практические, экологические, а также экономический.

По всему миру, общая кинетическая энергия, содержащаяся в ветре, более чем в 80 раз превышает энергию человека потребление. Хотя только часть из них может быть использована для электричество, будущие технологические наработки — отлично.

Окружающая среда Преимущества Возобновляемый источник энергия Чистый, экологически чистый источник энергии Ограничить спрос и использование ископаемого топлива Не загрязняет воздух теплицы газы В ЦА ветряные электростанции компенсировали выброс более 2.5 миллиарда фунтов углекислого газа и 15 миллионов фунтов других загрязняющие вещества

E экономичный Преимущества —Wind энергия бесплатна! Стоимость установки и обслуживания составляет резко снизился за последние годы. Технологии будущего гарантируют только постоянное снижение цен. Нет топлива для покупки и низкий операционные затраты. В результате срок службы намного ниже. чем большинство систем, работающих на ископаемом топливе.Согласно PURPA 1978 года, люди могут установить ветряную мельницу, и местная энергетическая компания должна выкупить излишки произведенная мощность.

Общие Недостатки

Один из основных Недостатком ветроэнергетики является естественная изменчивость ветра в любой учитывая локаль. Действительно, есть определенные области с чрезвычайно высоким средняя скорость ветра, но в большинстве мест ветер довольно переменная. Энергия ветра может храниться только с аккумулятором, в противном случае не является.В последнем случае не все потребности в энергии могут быть удовлетворены за счет естественное время ветра. По этим причинам это может не быть приемлемый вариант для некоторых. Еще один недостаток — конкуренция за другие — более ценные и прибыльные виды землепользования.

Экономичный Недостатки Первоначальные вложения часто выше, чем в системах на ископаемом топливе. Более высокие затраты в основном из-за оборудования, которое включает.Прочие расходы включают сайт подготовка и установка.

Окружающая среда недостатки Первичный экологический К недостаткам энергии ветра относятся следующие: · Шумовое загрязнение лопасти ротора Эстетические воздействия («визуальное загрязнение») · Птица смертей

Важно сохранить в помните, что многие из этих проблем были решены с увеличением технологии. Однако смертность птиц по-прежнему учился.

А Руководство домовладельца по ветроэнергетике

Как узнать, что ветроэнергетика — вариант для вас?

Ветровые ресурсы классифицируются по ветроэнергетике классы плотности, где 1 — самый низкий, а 7 — самый высокий.Хороший ресурсы ветра обычно падают выше уровня класса 3, со средним годовая скорость ветра не менее 13 миль в час. Эти области расположены в Тихоокеанский Северо-Запад, Великие равнины, Аппалачи, горная цепь, и различные места вдоль восточного побережья и в другом месте.

А как насчет Вермонта? Возможна ли энергия ветра в штате Зеленая гора и многое другое особенно в округе Аддисон и его окрестностях?

· DOE обеспечивает отображение США для потенциальных пользователей энергии ветра:

Северо-восток Регион

Северо-восточный регион состоит из Коннектикут, Массачусетс, Род-Айленд, Мэн, Нью-Гэмпшир, Вермонт, Нью-Джерси, Нью-Йорк и Пенсильвания.Всего по области население в 1980 году, составлявшее 49 136 000 человек, составляет примерно четверть населения страны. Большой процент людей в Северо-восток живет в коридоре между Бостоном и Филадельфией, а большие районы северного штата Мэн и северной части штата Нью-Йорк довольно редко заселен. Крупные города, реки, озера и горные хребты показано на карте 3-20.

Топография сильно различается по всему Северо-Востоку.Аппалачи простираются берегом из северного штата Мэн за южной границей Пенсильвании. Чтобы к востоку от гор лежат предгорные и прибрежные равнинные районы. К западу от гор земля становится более плоской по мере приближения к Великие озера. Большая часть территории Северо-Востока занимает состоящий из холмов или гор или открытых холмов и гор, в то время как большие районы Массачусетса, Род-Айленда, Мэна и Нью-Йорка равнины, содержащие холмы.Единственная область плоскогорья в Северо-восток простирается по дуге от долины реки Гудзон через центральный Нью-Йорк и северо-запад Пенсильвании. Центральная и южный Нью-Джерси содержит единственные настоящие равнины в область.

Зоны ветроэнергетики класса 3 и выше потенциал встречается на большей части Северо-Восточного региона. Главная районы хорошего ветроэнергетического ресурса — Атлантическое побережье, Великая Озера и открытые вершины холмов, гребни хребтов и горные вершины от Пенсильвания — Мэн.Районы с наибольшим потенциалом ветроэнергетики (класс 5 и 6) — это внешние прибрежные районы, такие как Кейп-Код и Нантакет. Остров, прибрежные районы озер Онтарио и Эри, и выше горные вершины Аппалачей. Зима — сезон максимума энергия ветра во всем Северо-Восточном регионе. В этом сезоне все кроме того, что наиболее защищенные участки имеют ветровой ресурс класса 3 или выше, и открытые прибрежные районы и горные вершины могут ожидать класс 6 или 7 ветровой ресурс.Летом сезон минимальной ветроэнергетики, класс 3. ветровой ресурс можно найти только на внешних прибрежных территориях и самые высокие горные вершины.

Основные направления ветроэнергетики в Северо-восточный регион описан ниже. Карты среднегодового ветра мощность представлена ​​на картах с 3-21 по 3-26 для Коннектикута, Массачусетс и Род-Айленд (отображены на одной карте), Мэн, Нью-Йорк Хэмпшир и Вермонт (отображены на одной карте), Нью-Джерси, Нью-Йорк, и Пенсильвания.

** На этой карте показан среднегодовой ветер. мощность больше 3 во всех восточных и средних регионах Вермонта. Диапазон от 3 до 5, что указывает на то, что энергия ветра действительно возможно в Миддлбери.

Еще одно замечание о ветроэнергетике: ветряная электростанция или даже несколько турбин могут совместно использовать сельскохозяйственные земли. Например, выпас может продолжаться в присутствии ветряная электростанция.

Малые ветроэнергетические системы могут использоваться в подключение (т.е. / дополнение к энергосистеме) или как автономные приложения, не зависящие от энергосистемы. Можно выбрать один из этих двух вариантов на основе следующих критерии предоставлены http://www.eren.doe.gov/wind/homeowner.html

Условия для автономных систем

· Вы живете в районе со средним годовая скорость ветра не менее 4.0 метров в секунду (9 миль на час)

· Подключение к сети недоступно или можно сделать только через дорогостоящее расширение. Стоимость бега линия электропередачи к удаленному объекту для подключения к электросети может быть непомерно высокие, от 15 000 до более 50 000 долларов за милю, в зависимости от местности.

· Вы заинтересованы в получении энергонезависимость от сети

· Вы хотите уменьшить воздействие производства электроэнергии на окружающую среду

· Вы признаете прерывистый характер энергии ветра и иметь стратегию использования прерывистой ресурсы для удовлетворения ваших потребностей в электроэнергии

Условия подключения к сети системы

· Вы живете в районе со средним годовая скорость ветра не менее 4.5 метров в секунду (10 миль на час).

· Электроэнергия от коммунальных услуг дорого в вашем районе (от 10 до 15 центов за киловатт-час).

· Требования предприятия к подключение вашей системы к сети не является чрезмерным дорого.

· Местные строительные нормы и правила разрешить вам легально установить ветряк на вашем свойство.

· Вам комфортно с долгосрочным инвестиции.

Прежде чем принять решение об энергии ветра, необходимо сделать серию отдельных роликов для сайта. Даже в пределах одного собственности, могут быть лучшие места для ветра, чем другие может.

Перейти Вернуться к альтернативе Энергия

Дом.

WINDExchange: что такое ветроэнергетика?

Этот вид с воздуха на ветряную турбину показывает, как группа ветряных турбин может производить электроэнергию для коммунальной сети.Электроэнергия направляется по линиям передачи и распределения в дома, предприятия, школы и так далее. Просмотрите анимацию ветряной турбины, чтобы увидеть, как работает ветряная турбина, или загляните внутрь.

Энергия ветра или Энергия ветра описывает процесс, с помощью которого ветер используется для выработки механической энергии или электричества. Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию. Эта механическая энергия может использоваться для определенных задач (например, измельчения зерна или перекачивания воды) или может быть преобразована в электричество с помощью генератора.

Вы можете узнать, как ветряные турбины вырабатывают электричество, и увидеть иллюстрацию компонентов внутри ветряной турбины или просмотреть анимацию ветровой энергии, которая показывает, как движущийся воздух вращает лопасти ветряной турбины и как внутренние компоненты работают для выработки электроэнергии.

Размеры и применение ветряных турбин

Ветровые турбины могут обеспечивать электроэнергией для использования на месте, а также для продажи на экспорт. Потребность в энергии определит размер турбины.

Экономика ветряных турбин максимальна, если размер проекта рассчитан на соответствие потребностям нагрузки в энергии, а также на монетизацию экономии за счет масштаба и послужного списка оборудования.Для использования энергии в жилых домах требуется небольшая турбина (обычно менее 10 киловатт (кВт)), которая может генерировать количество энергии, необходимое дому для повседневной работы. Машины среднего размера могут производить достаточно энергии, чтобы выдерживать большие коммерческие нагрузки на объекте. Машины масштаба коммунальных предприятий, которые максимизируют генерацию с учетом занимаемой площади и стоимости инфраструктуры объекта, лучше всего подходят для проектов масштаба коммунальных предприятий.

Независимо от размера проекта, проекты, подключенные к электросети, потребуют одобрения со стороны коммунальных служб и могут потребовать проведения исследований воздействия на сеть до начала строительства.

Энергопотребление на территории жилых домов (<10 кВт)

Бытовые небольшие турбины производят примерно столько энергии, сколько требуется дому. Поскольку эти турбины обычно устанавливаются на более короткие башни, вам необходимо получить оценку площадки, чтобы определить, где разместить проект, чтобы убедиться, что он будет работать так, как задумано. Эти ветряные турбины приобретаются за наличные, поэтому, хотя важно учитывать окупаемость инвестиций, это не всегда является решающим фактором при реализации проекта.Многие государства предоставляют стимулы для этого класса машин. Ветряные турбины бытового назначения обычно не требуют подробной оценки ресурсов на месте.

Использование энергии на месте в небольших коммерческих масштабах (10-50 кВт)

Ветрогенераторы этого класса производят больше энергии, чем потребляет средний дом, но могут хорошо подходить для малых предприятий; фермы; ранчо; объекты, такие как школы, офисные здания или часть кампуса; или общественная нагрузка, такая как больница. Этот класс турбин обычно включает в себя более высокий уровень сложности машин, что приводит к большей эффективности и выработке энергии, но также требует повышенного обслуживания.Однако эти турбины обычно требуют меньшего обслуживания, чем более крупные машины. Машины этого класса могут стоить столько же, сколько дом, и являются наименьшим размером проекта, который может быть профинансирован, что потребует проверки кредитора. Проекты такого размера также могут вызвать потребность в оценке ресурсов на месте, но часто проекты могут продвигаться вперед, используя измерения поблизости, а также опытное размещение и моделирование проекта.

Использование энергии на месте в коммерческих целях (50-250 кВт)

Этот класс ветряных турбин производит коммерческое количество энергии и может быть хорошо согласован с кампусами, более крупными объектами, сообществами и более крупными муниципальными коммунальными нагрузками.Этот класс ветряных турбин имеет много общих технических и эксплуатационных характеристик с машинами коммунального масштаба и часто устанавливается на опорах, требующих специальных разрешений и согласования с другими регулирующими организациями или агентствами. Эти турбины часто требуют значительных капиталовложений и поэтому требуют корпоративных или институциональных одобрений. Для руководителей предприятий нет ничего необычного в том, чтобы сотрудничать с финансовыми игроками при разработке проектов такого размера. Эти проекты требуют опытного и подробного моделирования проекта с использованием данных о ветровых ресурсах на месте или поблизости.

Крупное коммерческое или промышленное использование энергии (500 кВт — 1,5 МВт)

Этот класс ветряных турбин является лучшим среди машин среднего размера и хорошо подходит для сообществ и очень больших промышленных нагрузок на месте, а в определенных ситуациях может даже стать основой небольших ветряных электростанций. Этот класс машин обычно неотличим от турбин коммунального масштаба по технологической основе. Башни часто превышают 200 футов, и их необходимо оборудовать заградительным освещением. Проекты такого размера требуют участия и одобрения или одобрения сообщества на всех уровнях.Этот класс, за исключением очень необычных ситуаций, обычно финансируется через коммерческих кредиторов с их собственными требованиями комплексной проверки и, следовательно, требует технико-экономических обоснований и кампаний по оценке ресурсов на месте.

Энергопотребление в коммунальном масштабе (1,5-7,5 МВт)

Ветряные турбины коммунального назначения, хотя иногда они и устанавливаются на месте использования, обычно устанавливаются большими группами, производящими энергию для продажи. Это высокоэффективные современные ветряные турбины, которые работают с исключительно высокой степенью готовности и генерируют конкурентоспособную по стоимости электроэнергию в масштабах электростанции.Эти большие турбины имеют роторы диаметром более 250 футов и устанавливаются на высоких башнях, требующих уведомления о препятствиях с воздуха и освещения. Из-за своего размера и масштаба установок ветряные турбины коммунального масштаба требуют координации с экологическими, коммунальными и общественными организациями на самом высоком уровне. Ветряные электростанции промышленного масштаба требуют тщательной оценки ресурсов, юридической и финансовой проверки, интеграции коммунальных предприятий и финансирования, типичных для объектов с очень крупными капиталовложениями, таких как аэропорты.

энергии ветра | Мощность и факты

Ветровая энергия , форма преобразования энергии, при которой турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую или электрическую энергию, которая может использоваться для выработки энергии. Энергия ветра считается возобновляемым источником энергии. Исторически сложилось так, что энергия ветра в виде ветряных мельниц веками использовалась для таких задач, как измельчение зерна и перекачка воды. Современные коммерческие ветряные турбины производят электричество, используя энергию вращения для привода электрического генератора.Они состоят из лопасти или ротора и корпуса, называемого гондолой, которая содержит трансмиссию на вершине высокой башни. Самые большие турбины могут производить 4,8–9,5 мегаватт энергии, иметь диаметр ротора, превышающий 162 метра (около 531 футов), и прикреплены к башням, достигающим высоты 240 метров (787 футов). Наиболее распространенные типы ветряных турбин (которые производят до 1,8 мегаватт) намного меньше; они имеют длину лезвия около 40 метров (около 130 футов) и прикреплены к башням примерно 80 метров (около 260 футов) в высоту.Меньшие турбины можно использовать для электроснабжения индивидуальных домов. Ветряные электростанции — это районы, где несколько ветряных турбин сгруппированы вместе, обеспечивая больший общий источник энергии.

Подробнее по этой теме

турбина: Ограничения по ветроэнергетике

Не вся кинетическая энергия ветра может быть извлечена, потому что должна быть конечная скорость, когда воздух покидает лопасть.Это может быть …

Ресурсы ветра рассчитываются на основе средней скорости ветра и распределения значений скорости ветра в определенной области. Районы сгруппированы по классам ветровой энергии в диапазоне от 1 до 7. Класс ветровой энергии 3 или выше (эквивалент плотности энергии ветра 150–200 Вт на квадратный метр или средней скорости ветра 5,1–5,6 метра в секунду [ 11,4–12,5 миль в час]) подходит для производства ветровой энергии в коммунальном масштабе, хотя некоторые подходящие участки также можно найти в районах классов 1 и 2.В Соединенных Штатах имеются значительные ветровые ресурсы в районе Великих равнин, а также в некоторых прибрежных районах. По состоянию на 2018 год крупнейшей ветроэлектростанцией в мире была ветроэнергетическая база Цзюцюань, состоящая из более чем 7000 ветряных турбин в китайской провинции Ганьсу, производящая более 6000 мегаватт энергии. Одна из крупнейших в мире оффшорных действующих ветряных электростанций, London Array, занимает территорию в 122 квадратных километра (около 47 квадратных миль) на внешних подходах к устью Темзы и производит до 630 мегаватт электроэнергии.Hornsea One, который будет запущен в 2020 году и охватит территорию в 407 квадратных километров (около 157 квадратных миль) у побережья Англии Йоркшир, будет еще больше и будет производить около 1200 мегаватт электроэнергии. Для сравнения: мощность типичной новой угольной электростанции в среднем составляет около 550 мегаватт.

К 2016 году на долю ветра приходилось около 4 процентов всей мировой электроэнергии. Производство электроэнергии с помощью ветра резко возросло из-за опасений по поводу стоимости нефти и воздействия сжигания ископаемого топлива на климат и окружающую среду ( см. Также глобальное потепление).Например, с 2007 по 2016 год общая установленная мощность ветровой энергии во всем мире увеличилась в пять раз с 95 до 487 гигаватт. Китай и США обладали наибольшим объемом установленной ветровой мощности в 2016 году (168,7 гигаватт и 82,1 гигаватт соответственно), и в том же году Дания вырабатывала наибольший процент своей электроэнергии за счет ветра (почти 38 процентов). По оценкам ветроэнергетики, к 2030 году мир может вырабатывать почти 20 процентов всей электроэнергии за счет энергии ветра.По разным оценкам, стоимость энергии ветра составляет 2–6 центов за киловатт-час, в зависимости от местоположения. Это сопоставимо со стоимостью угля, природного газа и других видов ископаемой энергии, которая составляет от 5 до 17 центов за киловатт-час.

ветряные турбины

ветровые турбины.

© Elenathewise / Fotolia

Проблемы, связанные с крупномасштабным внедрением энергии ветра, включают такие требования к размещению, как наличие ветра, эстетические и экологические аспекты, а также наличие земли.Ветряные фермы наиболее рентабельны в районах с постоянными сильными ветрами; однако эти районы не обязательно расположены вблизи крупных населенных пунктов. Таким образом, линии электропередач и другие компоненты систем распределения электроэнергии должны иметь возможность передавать эту электроэнергию потребителям. Кроме того, поскольку ветер является непостоянным и непостоянным источником энергии, может потребоваться накопление энергии. Общественные правозащитные группы выразили обеспокоенность по поводу потенциальных нарушений, которые ветряные электростанции могут оказать на дикую природу и общую эстетику.Хотя ветряные генераторы обвиняются в ранении и гибели птиц, эксперты показали, что современные турбины мало влияют на популяции птиц. Национальное общество Одюбона, крупная экологическая группа, базирующаяся в Соединенных Штатах и ​​занимающаяся сохранением птиц и других диких животных, решительно выступает за энергию ветра при условии, что ветряные фермы расположены соответствующим образом, чтобы минимизировать воздействие на популяции мигрирующих птиц и важные среда обитания диких животных.

ветряные турбины: удар

Чтобы помочь оценить визуальное воздействие морских ветряных турбин, эта фотография берега моря была подготовлена ​​с изображениями типичной ветряной турбины, модифицированной так, чтобы показать ее внешний вид на различных расстояниях от береговой линии.

© Deepwater Wind Holdings, LLC Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Энергия ветра, Энергия ветра, Практические ветряные мельницы

Энергия ветра, Энергия ветра, Практические ветряные мельницы

Электроэнергия, генерируемая ветром

Во многих районах США средняя скорость ветра составляет около 10 миль в час. Мощность такого ветра на один квадратный фут составляет почти ровно 5 Вт. 23 Теоретический максимум эффективности достигается, когда ветер замедляется до 2/3 своей начальной скорости, что может дать около абсолютный максимум 59.КПД 3%. Ветряные мельницы в старинном стиле около 30% максимальной эффективности. Это означает, что следует ожидать захвата около 1,5 Вт мощности ветра (30% от 5 Вт) на каждый квадратный фут традиционной конструкции типа мельницы. Эта мощность затем должна проходить через валы и шестерни или ремни, шкивы и генератор переменного тока для выработки электроэнергии, которые в совокупности обычно имеют КПД около 50%, что означает мы можем ожидать производства около 0,75 Вт электроэнергии на каждый квадратный фут площади ветряной мельницы, при среднем ветре 10 миль в час. Следовательно, диаметр 10 футов ветряная мельница в фермерском стиле (площадь 78 квадратных футов) реалистично можно ожидать, что он сможет создать около 60 последовательных Ватт полезной электроэнергии (0,75 Вт / кв, умноженное на 78 квадратный фут). В данной презентации обсуждаются: Крупномасштабные (коммерческие) ветряные аппараты. Ветряные приборы бытового масштаба. Модификации простых малых устройств на повысить эффективность и производительность. Общественность существенно обманута о том, как замечательно, что альтернативная энергия, поставляемая коммунальными предприятиями, быть. Тот факт, что гигантские корпорации так сосредоточены на своем участии в солнечных, ветровых, водорослях или геотермальных источниках электричества следует сказать вам кое-что, что они ожидают заработать миллиарды долларов прибыль от таких усилий! Новости, реклама и продвижение всегда звучит так, будто они инвестируют в такие исследования, потому что они так хороши в отношении заботы о клиентов, но на самом деле они просто хотят попробовать поддерживать монополию на поставку электричество и топливо для отопления и бензин, поэтому их миллиарды годовая прибыль может продолжаться.Пока мало кто сможет и сделает их собственные поставки, их будущая прибыль в безопасности. Но недавний (25.04.2012) новостной репортаж из Японии предоставляет полезную информацию для нас, потребителей. Помните, что в настоящее время вы, вероятно, платите около 8 центов до 10 центов за киловатт-час на электроэнергию, плюс значительный сумма «затрат на доставку» и различные налоги, чтобы получить ваша фактическая стоимость составляет около 15 центов за кВтч. И что оптовая стоимость электроэнергии еще дешевле между поставщиками и коммунальными предприятиями, обычно в пределах 5 центов за кВтч.Итак, новый репортаж из Японии должно привлечь ваше внимание! Они упоминают, что правительство Японии теперь ожидает, что (оптовая) стоимость электроэнергии будет следующей: какие цифры произойдут очень скоро в Японии из-за всей их ядерной электростанции закрываются после цунами 2011 г .: Электроэнергия от солнечной энергии составит 52 цента за кВтч; электричество от ветряные (башенные турбины) — 28 центов за кВтч; и электричество от геотермальный (из-за того, что Япония находится в зоне землетрясения в Кольце пожара) составит 34 цента за кВтч.Добавьте стоимость доставки и налогов, и мы видим, что это составляет , что в десять раз больше стоимость электроэнергии! Эти веб-страницы предназначены для дать каждому человеку возможность обеспечивать собственное электричество и другие коммунальные услуги, будь то солнечные или ветровые или разлагающиеся органические материалы или из других источников, стоимость которых затем снижается до НУЛЬ центов за кВтч. Мы видим в этом твердую логику, поскольку начальная стоимость не слишком высока и не требуется больших трудозатрат в использовании таких устройств для производства электричества, тепла или чистой воды или охлаждение, или кондиционирование воздуха, или другие важные коммунальные услуги.

Впервые представлено в апреле 1998 г.

Между прочим, почти все концепции, связанные с продуктами, кажутся всегда быть представленным как реклама или продвижение, где все описывается в абсолютно идеальных, идеальных условиях. В случае ветряные мельницы, это означает, что скорости ветра возникают редко, но которые являются самое лучшее, что их оборудование могло выжить! Если бы современные промоутеры были пытаясь продать ту старинную фермерскую ветряную мельницу, упомянутую выше, они может упустить из виду тот факт, что СРЕДНЯЯ скорость ветра составляла 10 миль в час, и вместо этого решили описать чрезвычайно редкие условия ветра со скоростью 40 миль в час (который они бы не упомянули!), но где абсолютное максимальное количество тогда доступная электроэнергия будет в 64 раза больше, или 3800 Вт! ИЛИ они могут решить описать максимальное количество энергии в ветер, только преувеличивая скорость ветра до 20 миль в час (в предположении, что вы строите башню высотой 200 футов, чтобы поставить ее, опять же, пренебрегая упомяните эту деталь!), которые затем могут законно требовать ряда около 480 Вт.Оба эти утверждения технически верны, но оба они невероятно обманчивы для системы, которая реалистично большую часть времени будет обеспечивать около 60 Вт. Владелец недавно купленные и очень дорогие (в 1980-х годах часто около 15000 долларов для ветряной мельницы и башни) ветряная мельница и башня тогда обнаружили бы, что он мог постоянно получать от него около 60 Вт электроэнергии. Это на самом деле краткое описание того, почему очень популярная ветроэнергетика 1980-е стремительно угасли и исчезли! Это выглядит быть принятой частью современной рекламы, чтобы преувеличенные заявления о том, что на них не подадут в суд! Мы думаем совсем по-другому, поэтому МЫ выбираем номера, которые вы НА САМОМ ДЕЛЕ могла бы получить. Да, в ветреные или ненастные дни, вы могли бы получить намного больше. Считайте, что это подливка!

И поэтому продвижение товаров и реклама всегда описывают великолепные объемы производства, такие как производство электроэнергии, но это реально только вероятно происходить в одном или двух процентах случаев! Наши презентации, в том числе в этом случае постарайтесь применить более практичный и реалистичный подход. Мы представляем числа НОРМАЛЬНО ОЖИДАЕМЫЕ! Это на самом деле приводит к тому, что наши системы обеспечивают производительность ниже идеального условия при гораздо большей производительности, чем обычно описывается, что мы рассматриваем как приятный бонус.В любом случае могут быть настоящие трудности в попытке сравнить такую ​​реалистичную информацию с другими подходами, которые представляют только абсолютный максимум возможностей. Думаю, приятно знать, что мои корветы МОГУТ ездить 170 миль в час, хотя в моей жизни в этом нет практической необходимости. Наши презентации, как правило, больше сосредоточены на предметах, близких к тому, что расход бензина такой же, как у Корветов на скоростях шоссе (около 26 миль на галлон) и сможет ли он обойти грузовик (точно может!)

Как правило, веб-страницы создаются людьми, которые считают сами быть «ЭКСПЕРТАМИ».Часто они не претендуют на звание «эксперт», чем собственное мнение о себе! Кажется, что они редко соответствующий диплом колледжа, который может подтвердить такое утверждение, и они редко считается экспертом среди тысяч людей, у которых есть такие степени колледжа. В любом случае это, кажется, вдохновляет «эксперт», чтобы делать много ПРЕДПОЛОЖЕНИЙ, которые на самом деле не основаны ни на каких основательная наука или факты, а также выражать ЛИЧНОЕ МНЕНИЕ которые они затем представляют как действительные факты. Презентации в этом Домене сильно отличаются от представленных в обычно основаны на общепризнанных текстах, таких как Справочник по химии и физике и Стандарт Марка Справочник для инженеров-механиков , и автор этих страниц получил степень теоретика Ядерная физика из Чикагского университета. Вы могли бы поэтому обратите внимание на некоторые существенные различия в презентациях в этом домене. Эти презентации привлекают много посетителей. сумасшедший из-за обширных уравнений и математики, подтверждающих утверждения сделано в тексте презентации.Эти презентации также имеют тенденцию включать МНОГО логики и документации для операторов сделал. Мы считаем это очень важным , чтобы наши посетители могли узнать разница между настоящим научным методом и тем, что обычно утверждал, что это наука. Мы надеемся, что некоторые молодые люди могут выбрать делать карьеру в науке (или технологиях), и мы хотим убедиться, что они могут заметить разницу в том, что касается продуктивного и успешная карьера в научной сфере.

В последние годы возникло много ажиотажа и интереса. относительно получения энергии от ветра, в частности, для производства электричества. Сейчас их обычно называют WECS (Системы преобразования энергии ветра). Главный компонент — ветряная турбина, которую часто называют ветряной мельницей. Их можно разделить на две категории: HAWT (горизонтально-осевой Ветряные турбины) и VAWT (ветряные турбины с вертикальной осью). HAWT обычно иметь пропеллер, который действует противоположно пропеллеру в самолете или лодке.

Огромная огласка от многих людей, которые выходят на телевидение и объявляют что «энергия ветра станет решением кризис «привел к тому, что два разных подхода, большой и маленький, стали агрессивно преследуемый. У обоих НИКОГДА нет потенциала, чтобы все на них постоянно претендует шумиха! Людям нужно иметь РЕАЛИСТИЧНЫХ ОЖИДАНИЯ и все может быть хорошо! Но с смешным ожидания сегодняшнего дня из-за всей шумихи, будет МНОГО разочарованных людей, потративших много денег на погоню за сомнительная технология!

Пиковая мощность vs.Средняя номинальная мощность Вы можете управлять автомобилем, который рекламировался как имеющий 495 лошадиных сил. двигатель, и это могло даже повлиять на то, купили ли вы этот конкретная машина. Этот рейтинг двигателя можно назвать ПИКОВОЙ МОЩНОСТЬЮ, это наибольшее количество энергии, которое оно способно произвести. Создавая такое огромное количество энергии, реально ожидайте получить около одного или двух миль на галлон бензина. Но для СРЕДНЕЙ езды по автомагистрали между штатами только ваш двигатель производит около 40 лошадиных сил, во время которых вы можете проехать 25 миль на галлон бензинового пробега.Эта СРЕДНЯЯ ситуация гораздо более точное описание того, чего ВЫ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО МОЖЕТЕ ОЖИДАТЬ, например по поводу расхода бензина. Обе ситуации верны, но они крайне разные. Одна из них — ситуация, которая звучит очень впечатляет, но вы, вероятно, НИКОГДА не испытаете кроме, возможно, редко на секунду или две на светофоре! Другой — ситуация, с которой вы можете сталкиваться каждый день вождение! Если бы вам дали только ОДИН из чисел, что бы вы считаете более важным знать? Когда рейтинги электроэнергии приводятся для устройств альтернативной энергетики, они кажутся всегда ПИКОВЫМИ РЕЙТИНГАМИ МОЩНОСТИ, что означает наибольшее количество электричество или мощность, которые могут быть созданы.Это полностью отличается от рейтинги для СРЕДНИХ УСЛОВИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, которые были бы реалистичным числом количество электричества или мощности, которое ОБЫЧНО можно ожидать при условии. Включенные здесь обсуждение и расчеты укажут что ЧАСТО реально ожидаемое количество электричества или мощности составляет всего ОДНА ДЕСЯТУЮ от РЕЙТИНГА ПИКОВОЙ МОЩНОСТИ. Но никто не беспокоит отметить этот важный факт! Итак, реклама претендует на впечатляющие показатели производительности для фотоэлектрических солнечных панелей и для солнечных панели крыши, и для электромобилей, и для гибридных автомобилей, и для ветряная мельница-производство электроэнергии, и даже для БУДУЩИХ гигантских ветряных мельниц и водород в качестве топлива.Они неизменно указывают ПИКОВЫЕ РЕЙТИНГИ МОЩНОСТИ, вот так Двигатель в машине мощностью 495 лошадиных сил, цифры, которые могут быть технически правда, но они крайне вводят в заблуждение.

Крупномасштабные устройства

Огромные суммы денег тратятся (в первую очередь правительствами). таких как США, Германия и Испания) при установке очень большого количества из этих устройств, почти все из которых трехлопастные с жестким ротором (средние) и двухлопастные качалки (очень большие) конструкции HAWT. В некоторых районах потребляется внушительное количество электроэнергии. генерируется.Конечно, вовлеченные правительства тратят много миллиардов долларов, чтобы иметь возможность производить те 100 долларов электроэнергии, которые сгенерировано! Но похоже, что правительства любят делать такие вещи! Есть несколько очень четких опасений по поводу крупномасштабных установок, которые никто не пока интересует даже обдумываю!

• Перенести электричество на большие расстояния не очень просто делать. Одна проблема / проблема заключается в том, что многие из этих очень больших устройства устанавливаются в очень удаленных местах, например на севере Дакота, потому что там ветрено и есть открытая площадка, доступны для ветряных ферм.Одним из примеров является то, что правительства в Южная Калифорния, расположенная примерно в 2000 милях, вкладывает много средств. миллионы долларов на ветряных электростанциях в Северной Дакоте. Потери в Power Grid важны, и эта идея действительно глупая для Калифорнии.

  Похоже, никто не сказал тем законодателям или налогоплательщикам, что электричество на дальние расстояния не очень экономично! Это было известно на сотню лет, и дизайнеры уже тогда знали, что существует ценность в отправке электричества с максимально возможным напряжением.Мощность — это напряжение, умноженное на ток (и некоторые другие сложности, например как фазовые отношения), поэтому полезно отправлять электричество при максимально возможном напряжении, чтобы уменьшить ток, необходимый для передать определенное количество электроэнергии. Вот почему есть Линии высокого напряжения везде! Большинство из них работают чуть более 100000 вольт. Действительно длинные линии часто работают около 500000 вольт.

  Даже в этом случае провода в значительной степени похожи на провода внутри вашего кухонный тостер при сильном разряде электричества. Фактически, стандартное промышленное правило проектирования — проектировать все так, чтобы около 90% электроэнергии вводится на одном конце 60-мильного с другого конца выходит отрезок высоковольтной линии. 10 процент потребляемой электроэнергии, следовательно, тратится в виде тепла что 60 миль. Это также в значительной степени объясняет, почему практически все электростанции построены в пределах 60 миль от центра крупный город!

  Но рассмотрим ВТОРОЙ отрезок в 60 миль (всего 120 миль).Мы прошли только 90% первого раздела, а десять процентов оставшаяся часть будет потрачена впустую во втором разделе (или 9% оригинал). Мы также можем думать об этом как о (9/10), которое проходит секция возведена во вторую степень (из-за двух секций) (0,9) ⁺² , что составляет 81%, как сумму, которая фактически проходит через 120 миль линий высокого напряжения. Хорошо, если мы говоря о попытках провести электричество на расстояние более 2000 миль, оказывается, что реально будет получено очень мало реальной пользы! Если мы скажем 1980 миль, это 33 из этих 60-мильных отрезков.Что означает, что фракция, которая действительно попадет в Южный Калифорния: (0,9) ⁺³³ . Это оказывается только 3,09% электроэнергии, производимой ветряными мельницами Северной Дакоты, будет когда-либо действительно сможет прибыть в Южную Калифорнию. Другой 96,91% было бы потеряно по пути из-за нагрева горячими проводами!

  Так что, возможно, инвесторы из Калифорнии построят достаточно гигантских ветряных мельниц. в Северной Дакоте для производства внушительного количества электроэнергии. Но они, видимо, не знают, что только около 3% этой электроэнергии Созданный мог когда-нибудь попасть в Южную Калифорнию!

  На самом деле, есть несколько человек, которые осознают эту проблему, и они Представьте интересную умозрительную идею! Они признают, что они не могут подвести электричество в Южную Калифорнию, поэтому они теперь заявляют, что хотят ПРОДАВАТЬ электроэнергию людям В Северной Дакоте, где они затем ЗАРАБАТЫВАЛИ ДЕНЬГИ, на которые они могли ПОКУПАТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО в Южная Калифорния! Вам кажется, что ЭТО имеет смысл? Чтобы тратить миллиарды долларов на постройку вещей в далеком государстве, только ПРОДАВАТЬ электроэнергию ЭТИМ людям, цель — получить дополнительные деньги в Калифорнии для покупки электроэнергии с участием? Что мне здесь не хватает? Разве они не могли потратить свои миллиарды денег в Нигерии в Африке, чтобы затем продать полученную электроэнергию НИГЕРИЯМ, и таким образом получить дополнительные деньги в Южной Калифорнии?

  С точки зрения бухгалтера, действительно ли это имеет смысл выбрать потратить миллиарды долларов там, где конечная цель это надежда, что несколько миллионов долларов в конечном итоге могут вернуться к инвесторам? ВСЕ бухгалтеры смеются над такими причудливыми думаешь!

• Другая серьезная проблема заключается в том, что если сотни или тысячи таких гигантских ветряных мельниц все удалить энергию из естественных погодных условий ветра, как погода быть переделанным для городов с подветренной стороны? Они НАМЕРЕННО будут тормозить огромное количество ветра примерно до 2/3 его естественной скорости.Изменится ли это погодные условия? Никто не знает! В предыдущие десятилетия люди предполагали что они могут сбрасывать огромное количество тепла от электростанций в озера и реки, но позже выяснилось, что это было катастрофой. Эти электростанции теперь все сбрасывают все это тепло в атмосферу через градирни, но со временем было замечено, что погодные условия в городах с подветренной стороны тех операций сейчас сильно изменились.

  Итак, каков вероятный эффект, если мы возьмем действительно огромное количество сила ветра? Когда ветряная мельница работает эффективно, мы обсудим ниже, что эффект замедляет эти ветры примерно 2/3 их исходной скорости.Это плохо? НИКТО НЕ ЗНАЕТ, потому что ЭТОГО НИКОГДА НЕ ИССЛЕДОВАЛ!

  Да, с довольно ограниченной мощностью, которую мы сейчас извлекаем из ветров, вероятно, есть несколько серьезных побочных эффектов. Но мы получаем сейчас гораздо меньше 1% необходимой электроэнергии от ветра. Что будет быть экологическим, погодным эффектом в будущем, когда у нас будет 20 раз столько или в 100 раз больше тех гигантских действующих ветряных электростанций? Никто не знает. Есть подозрение, что это «удивит» плохие лидеры.Если они решат, что им не нужно скажите публике, мы можем даже не узнать, что там может быть такая проблема! Все лидеры Нового Орлеана казались совершенно удивлен, что дамбы прорвались во время Катрины. (Я оказался один из многих ученых, которые ранее пытались предупредить мэра и других Нового Орлеана в связи с последствиями затопления ураганов.) Да !!! НА ЭТОМ уровне проектирования, проектирования и планирования потоплен? Подумайте только о последствиях на ближайшую неделю, и предполагать, что никаких проблем в будущем возникнуть не может?

  В последние годы наше правительство инвестировало огромные суммы (налогоплательщика) деньги в «ветряных фермах», где большое количество удивительно большие ветряные мельницы выглядят как поля ромашек! К сожалению, каждый из на тех установках, которые я посетил, лишь немногие из них действительно сталкивались ветер и вращение по назначению! Некоторые обычно просто неподвижны, а некоторые обычно указывают не в том направлении! Для этого и по другим причинам, обсуждаемым ниже, это кажется несколько глупым вложение денег налогоплательщиков, хотя политики хотят «посмотреть хороши »с такими проектами, потому что кажется, что они действительно заботясь о нашем будущем.

• Крупномасштабные устройства чрезвычайно восприимчивы к реальной проблеме. Каждый раз, когда лопасть ветряной мельницы пересекает перед или позади Башня, которая держит все, ветер блокируется на мгновенное. Так внезапно башня перестала быть слегка погнутый от силы ветра! Поэтому башня слегка наклоняется вперед. по ветру, только для того, чтобы немедленно согнуться. Также сила на лезвие также влияет то, что ветер на мгновение не может плавно пройти мимо лезвий.Эти вещи могут вызывают РЕЗОНАНСНУЮ ГИБКУ как башен, так и лопастей. В 80-е годы было много более крупных ветряных мельниц, где башни либо полностью откололась и упала, или образовались трещины под напряжением в одном или обоих башни и / или лопастей ротора, или, что еще чаще, постоянная при изгибе болты ослабли и выпали! (Это смутно связан с короткометражным фильмом, который вы, вероятно, видели в старшей школе где мост Tacoma Narrows Bridge начал довольно постоянно вибрировать (40 миль в час) ветра и в конечном итоге разрушил себя из-за резонансных колебаний, которые стали настолько напряженными, что кабели и конструкция моста не могли поддержите это.Кроме того, многие старые высокие дымоходные башни начали вибрировать. а затем коллапс из-за проблем с резонансом.)

  Каким-то образом многие из этих инцидентов с самоуничтожением ветряных мельниц так и не произошли. внимание репортеров, но таких провалов было немало. Небольшие установки имеют те же проблемы, но поскольку они маленькие и легкие, механические нагрузки обычно намного меньше, и серьезных механических поломок вроде бы меньше.

  Эти устройства действительно огромны! Ротор на одинарном мельница часто бывает почти такого же размера в диаметре, как целое футбольное поле долго! Поскольку есть либо две, либо три лопасти, установленные на башня, которая обычно составляет около 30 этажей (300 футов) в высоту, это ОЧЕНЬ большие, ОЧЕНЬ тяжелые предметы, движущиеся там, иногда 50 этажей высоко наверху! Очевидно, они используют действительно хорошие подшипники на всех этих много сотен таких ветряных мельниц, но нужно учесть, что когда-нибудь какой-то подшипник выйдет из строя или какой-то болт выпадет.Мы можем только надеяться, что когда это случается, внизу не будет ни людей, ни животных, когда все эти тонны материалов падают на землю с такого расстояния!

  
  Кажется, что каждые несколько дней одна из этих башенных ветряных мельниц самоуничтожается! Вот несколько фотографий из фильма, снятого в Дании. при нормальных ветрах во время шторма. Турбина Vestas 10-летней давности возле Орхуса, Дания, выходит из-под контроля во время шторма 22 февраля 2008 г. Он эффективно взрывается, когда один из лезвия попадают в башню.Согласно сообщению Кента Кройера от 25 февраля в Ingeniøren, «большие, острые куски стекловолокна от лезвия дождя вниз по полю к востоку от турбины, до 500 метров от базы турбины «. Еще одно обрушение произошло в Сидинге [Виг?], Дания, 2 дня спустя: «одна из тяжелых лопастей пролетела 100 метров в воздухе и рухнул на землю с грохотом «. Кройер продолжает:» Это даже не было месяц с момента появления аналогичной турбины Vestas в Носе на Готланде, Швеция, потерял клинок так же, как и в Сидинге.В этом случае лезвие полетело 40 метров и забили в поле. Сосед описал челку как «звуковой удар или автомобильная авария». Перед Новым годом турбина Вестас в Северной Англии рухнула, а месяцем ранее турбина Вестас рухнула в Шотландии ». (Обратите внимание, что это 10-летняя модель мощностью 600 кВт и намного меньше, чем сегодняшние бегемоты).

  
  Показанная скорость вращения на видео предполагает, что скорость приземного ветра, когда он разрушился, была вероятно, около 60 миль в час. Это была довольно маленькая единица, около 100 футов в диаметр (где многие недавние имеют диаметр около 300 футов) и он был довольно новым (лет восьми).Используя математический анализ, представленный на этой странице, мы знаем, что скорость ветра вверху этой 200-футовой башни, вероятно, было близко к удвоению или 120 милям в час. Мы также знайте, что X-фактор для этой конструкции лопастей пропеллера примерно 6.0. Это означает, что конечная скорость лопастей ротора в этом видео было вероятно около 6 * 120 или 720 миль в час! Это по существу выше скорость звука, поэтому неудивительно, что он распался!

  Щелкните здесь (1,4 МБ)
  или здесь (1,1 МБ)
  , чтобы просмотреть видео в формате MP4.
  Щелкните здесь (0,8 МБ)
  или здесь (1,1 МБ)
  , чтобы просмотреть очень похожие Flash-видео.
  Или нажмите здесь чтобы увидеть выпускающий выпуск новостей.

  Сообщения о нескольких погибших на Британских островах в начало 2009 года также было в новостях.
  «Турбины в Великобритании — их 2000, почти все из которых наземные — не застрахованы от неудач. 200-футовая турбина на ветряной электростанции в Кинтайре рухнул в ноябре прошлого года (2008 г.) при скорости ветра 50 миль в час. После этого 26 ветер турбины по всей Шотландии были остановлены в качестве меры предосторожности, пока разрушенная конструкция была исследована.Затем в следующем месяце в Камбрии 100-футовая стальная турбина рухнула на землю «.

Другое: 24 июня 2007 г. один из них загорелся недалеко от Палм-Спрингс, Калифорния, США. 12 июля 2007 г. один из них загорелся недалеко от Вильяркайо. 24 февраля 2008 г. (через два дня после показанного здесь видео) один распался на Нордтанке. 13 сентября 2008 г. в Испании произошел пожар. Несчастный случай в округе Уэйн, штат Пенсильвания, США.

Кажется, что многие люди держат свои видеокамеры под рукой, так как во время 2007, 2008 и 2009 гг. Было снято потрясающее количество видеороликов. загружены на You-tube и аналогичные сайты в Интернете.Ряд видео показывают механизмы в огне, в то время как другие показывают, что они становятся несбалансированный и распадающийся.

---

Дело в том, что базовая конструкция современных высокоскоростных турбин имеет коэффициент около 6, что является центральной частью их проблемы. Если скорость ветра достигает 120 миль в час, коэффициент 6x означает, что частота вращения самых концов лопастей ротора около 6 * 120 или 720 миль / ч. Это быстрее, чем скорость звука, звуковой удар генерируемые ударные волны ВЕРОЯТНО разрушат внешний конец, и однажды неуравновешенный, разрушает остальную часть ротора и обычно также башню.Может показаться, что 120 миль в час никогда не будет, но весь смысл строительство действительно высоких башен происходит потому, что ветер там намного быстрее чем у земли. Если скорость наземного ветра составляет от 45 до 60 миль в час (шторм), тогда скорость ветра на высоте 300 футов может легко достигать 120 миль в час или выше. Таким образом, погодные условия, из-за которых концы лезвий превышение скорости звука не так уж и нелепо, как могло показаться.

---

В соответствующей презентации мы представляем гораздо более логичный и далеко идущий менее затратный подход к улавливанию энергии ветра и ее преобразованию к электричеству.Мало того, конструкция НЕ полна экзотические устройства, но вместо этого все будут созданы ПАРой СОТНИ МЕСТНЫХ РАБОТНИКОВ в районе и рядом с ним, которые получат электричество. Кроме того, наш подход дает все указания ПОЛНОСТЬЮ АМОРТИЗАЦИИ СТОИМОСТИ ПОЛНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА всего за два-три лет! Презентация находится на Очевидно, гораздо лучший подход к концепции ветряной электростанции.

Малые устройства

Примерно с 1870 года фермерские ветряные мельницы были чрезвычайно популярны.Многие были установлены на башнях высотой около 50 футов, и они были примерно десять футов в диаметре. Это отмечается здесь, потому что НЕСКОЛЬКО попыток при строительстве и установке небольших устройств где-то рядом большой. Ниже мы увидим, что эти ветряные мельницы обычно могут захватить около 1/6 лошадиных сил ветра (при средней скорости ветра). Этой мощности хватило, чтобы поднять воду в колодец, который был ЕДИНСТВЕННЫМ функция, для которой когда-либо использовались эти ветряные мельницы!

Для справки: 1/6 лошадиных сил, которые могли дать такие ветряки. был равен примерно 120 Вт.После механического и электрического учитываются потери при преобразовании, даже такая довольно большая ветряная мельница могла реально производить полезную электроэнергию от 40 до 70 Вт, хватит на одну лампочку среднего размера!

Техническая деталь: фактор, называемый X, передаточное число наконечника турбины, для ветряной мельницы фермерского типа обычно составляет примерно 1,0. Это число может быть умноженное на скорость воздуха (футов в секунду) и разделенное на общий радиус, чтобы получить приблизительную скорость вращения в радиан в секунду.Для этой ветряной мельницы диаметром десять футов обсуждалось, радиус составляет 5 футов, и если мы скажем, что средняя скорость ветра на этой высоте 50 футов — 14 миль в час или 20 футов в секунду, тогда мы можем оцените скорость вращения этой ветряной мельницы. 1,0 * 20 футов / сек / 5 футов 4 радиана в секунду, что составляет около 2/3 оборота в секунду или 40 об. / Мин. Этот метод можно использовать для любого ветряного устройства, но наконечник турбины Соотношение скоростей разное для разных типов устройств. В этом случае, мы могли предположить, что нам нужно будет использовать шкивы или шестерни для увеличения скорость вала примерно в 20: 1, чтобы иметь около 800 об / мин. которого достаточно для вращения автомобильного генератора на приемлемой скорости.

Кажется, существуют тысячи веб-сайтов, где люди описывают свои собственные уникальные идеи использования энергии ветра. Из того, что я могу сказать, все они почти бесполезны и бесполезны, прежде всего потому, что человек, который пытался создавать и использовать такие вещи, абсолютно нет образования в области электротехники или машиностроения, и нет опыта или способностей в вычислении любого из важных вещи, которые нужно знать! Я иногда читаю такие страницы для развлечения! Например, парень, который пять лет пытался производить ветровую электроэнергию (1995-2000), казалось, случайные мысли! Он явно потратил не менее 20000 долларов за эти пять лет, и его описания, кажется, предполагают, что он, возможно, не получил даже ОДИН ДОЛЛАРОВ электроэнергии за все свои усилия! Он построил «тройной ротор Савониуса» и продолжал строить еще выше. и более высокие башни, чтобы надеть его! Поскольку роторы Савониуса вращаются довольно медленно, он решил использовать ремень вентилятора, чтобы сделать автомобильный генератор вращаться в 20 раз быстрее (с очень маленьким шкивом).Он обнаружил, что это даже не заводился! Он (случайно) пробовал все меньше и меньше шкивы, пока он не повернулся. Поскольку он был разочарован выход, он решил повторно подключить генератор, чтобы он создавал более высокую напряжение, очевидно полагая, что в этом есть какое-то преимущество! В конце концов он понял, что зря теряет время, и вернулся к стандартные 12-вольтовые генераторы.

Но даже после пяти лет серьезных и дорогостоящих усилий он так и не смог есть все, чтобы работать очень хорошо. В какой-то момент он сказал, что получил 20 ампер электричества.Однако это было бы совершенно невозможно с установкой, которую он сделал, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ во время шторма, когда ветер был возможно 40 миль в час. Да, в то время он мог ненадолго выработать 20 ампер, и если шторм длился пару часов, он, возможно, произвел ДВА ЦЕНТА стоит электричество!

Однако он представляет свой сайт так, как будто он авторитет, и наверняка найдутся люди, которые попытаются воспроизвести катастрофы ему удалось сделать! Было бы неплохо, если бы он хоть что-нибудь знал о предмет для его собственного использования, но он чувствует, что может рассказать другие, что делать.

Сотни других веб-сайтов, которые заявляют, что предоставляют информацию о о ветряном электричестве, похоже, тоже не хватает знаний! ЭТА презентация была создана ИЗ-ЗА полного отсутствия полезных Информация! Ниже приведены фактические уравнения, в которых Ренкин и другие были разработаны для понимания силы движущегося ветра, включая математические примеры. Если кто-то чувствует необходимость продемонстрировать свои экспертизы, это может помочь заранее узнать, есть ли есть ли шанс, что он будет работать, или сколько электричества это может на самом деле создают при разных обстоятельствах.

Лично я считаю, что конструкция ветряной мельницы очень полезна, несмотря на то, что он имеет КПД около 30%, но, безусловно, очень хорошо зарекомендовал себя. Но стоимость покупки или строительства сегодня настолько высока что нет никаких шансов, что он когда-либо окупится деньгами сэкономить на сниженных счетах за электричество. Есть много вариантов, которые могут быть включены, каждый из которых увеличивает стоимость еще больше, что редко имеет смысл в плане самоокупаемости. Если существующий можно получить старую ветряную мельницу, возможно, будет экономически выгодно ее перестроить, и это могло быть весьма желательно.Но потратить 10 000 или 15 000 долларов или больше для мельницы и башни, рассчитывая на то, что продавец будет честным и знающий, наверное, плохая идея!

Есть множество вещей, которые называются роторами Савониуса, некоторые из которые на самом деле и некоторые из которых являются просто устройствами VAWT из сотни варианты. Лично я считаю, что почти все эти варианты устройств слишком дороги, чтобы купить или построить, в основном потому, что какой-то гений решил, что он знал, как улучшить концепцию Савониуса, фактически ничего не зная совсем! Многие из более дорогих и сложных вариантов на самом деле работают ХУЖЕ, чем простой Савониус! А поскольку основная концепция у Savonius изначально довольно низкая эффективность (около 13%), даже ЕСЛИ кто-то знал, как сильно увеличить его производительность, лучше не требуют много денег из-за небольшого количества электроэнергии, которую они скорее всего предоставит.Я бы НЕ построил большинство из них, потому что я не вижу, как они когда-нибудь заплатят за себя.

ЕСЛИ кто-то строит такие вещи, чтобы показать свои строительные таланты, хорошо. Но если они действительно хотят сэкономить на счетах за электричество, они, вероятно, зря тратят время и деньги. Особенно если они следовать указаниям веб-страниц людей, не знающих, что они делали!

Исключением может быть действительно удаленное место, где доступ к обычное электричество либо невозможно, либо до смешного дорого.Для таких приложений может иметь смысл создать МНОГО сырых Роторные устройства Савониуса, на которые реально можно рассчитывать при среднем ветре производят от 7 до 10 Вт каждый. (мы увидим это ниже). Поскольку бочка объемом 55 галлонов роторы Savonius работают быстро, легко и дешево в изготовлении, а если нет соседей, может быть, 20 или 50 из них может иметь смысл! Все это для получения двух или трехсот ватт электричества!

Убедительные продавцы могут продавать «полные системы» башенные ветряки, включая детали для башня.Такие полные комплекты, как правило, продаются за 15 000 долларов и более. Они склонны быть более изощренными, чем попытки самогона, и быть лучше спроектированными, но все же есть шанс, что они когда-нибудь производят электроэнергию на 15000 долларов, чтобы оплачивать себя, кажется крайне маловероятно. Продавцы всегда делают впечатляющие заявления относительно того, сколько электричества вы получите, но этот продавец редко когда-либо использовал один, чтобы узнать реальность. Ориентировочно мы будем см. ниже, что квадратный фут ветровой площади обычно имеет около 5 Вт. механической силы в нем. ²³ Ветряная мельница диаметром десять футов имеет площадь 78 квадратных метров. футов площади, поэтому он улавливает около 390 Вт энергии ветра. Фермерский стиль ветряная мельница обычно имеет КПД около 30%, поэтому количество ВЛА мощность упала до 117 Вт. После ремней, шкивов или шестерен и генератор переменного тока, фактическая выработка электроэнергии составляет от 60 до 70 Вт.

Более дорогие современные ветряные мельницы обычно имеют лопасти с аэродинамическим профилем. плоских лопастей ветряной мельницы в фермерском стиле. Это обычно увеличивает КПД до 39%.Это увеличивает мощность на валу до около 150 Вт, а выработка электроэнергии до 100 Вт. Стоит ли тратить 15000 долларов на башню столько электроэнергии? мельница? Конечно, если вы ВЕРИТЕ продавцу в закон науки, дерзайте!

То, что я считаю ротором Савониуса!

(Чертеж представляет собой вид сверху законченного Савониуса)

По этим причинам я предпочитаю «более дешевый подход». к ветровой электроэнергии! В частности, существует одна версия ротор Савониуса, который является ЕДИНСТВЕННЫМ, который я когда-либо построил или использовал (может быть, 15 или 20 из них за эти годы).Когда я говорю о роторе Савониуса, Поэтому я имею в виду ТОЛЬКО следующее: Приобретите старую 55-галлонную бочку. Обведите его полностью линией, чтобы можно было разделить его на две части. точно такие же полубарабаны (по вертикали). Затем две половинки напоминают две детские кроватки-качалки. Я обычно использую пилу Sabre с лезвие для резки металла с мелкими зубьями, и оно издает МНОГО шума!

Две половинки встали (как будто они все еще были настоящими барабанами), где их один срезанный край почти касается друг друга (на самом деле примерно с одним расстояние между ними в дюймах, чтобы между ними позже поместился вал), но два обращены в противоположные стороны.Вы должны увидеть ВНУТРИ одного половина барабана и СНАРУЖИ другой, с какой бы стороны вы ни смотрели. Затем поместите 36-дюймовый уголок 1x1x1 / 8 (или больше) поверх два и через оба. Просверлите несколько отверстий в верхней части половинок барабана. и угол, и используйте болты 1/4 дюйма, чтобы надежно прикрепить угол утюг на половинки барабана. Я использую стопорные шайбы, чтобы убедиться, что болты не ослабнет от вибрации.

Переверните его и установите второй кусок углового железа на другой. конец барабана-половинки.Вот и все! Сколько это Стоимость? Ну, я всегда находил барабаны бесплатно, потому что очень много люди хотят от них отказаться. Уголок и болты могут быть около 4 долларов, так что это общая стоимость Savonius, которую я позови Савониуса!

ЕСТЬ «высококлассные» версии этого, которые могут быть намного красивее, но и, кажется, стоит столько, сколько продавец можно получить за них, зачастую, сотни долларов! Поскольку я всегда смотреть на такие проекты с мыслью о том, как долго это будет платить за это из полученной выгоды (амортизация), Я вообще НЕ вижу, чтобы высококлассные Савониусы когда-либо могли оплатить их стоимость.Эти 55-галлонные бочки Savoniuses НЕ производят много электричества! Ниже вы увидите, что расчеты показывают, что при среднем ветре от одного Савониуса можно ожидать возможно, 7 Вт фактического электричества (для зарядки автомобильного аккумулятора примерно пол-ампера). Дорогие продукты, которые продаются как Savoniuses Обычно они больше, чем мои 55-галлонные бочки, поэтому в них есть способность собирать немного больше энергии ветра, но недостаточно для произвести на меня впечатление! Эти цифры могут также прояснить, почему я никогда не даже купил действительно хорошие подшипники вала для своих Савониусов, потому что это только увеличило бы время амортизации!

Обычно я просверливаю отверстие диаметром 9/16 дюйма в самом центре обоих верхний и нижний уголки.Может быть заслуга в использовании немного больший угол, так как мои отверстия просверливают почти весь фланец угла! Затем я вбиваю в землю водопроводную трубу длиной 1 дюйм (или больше), несколько футов. Сверху я установил переходник на 1/2 дюйма. и я добавляю короткий кусок водопроводной трубы 1/2 дюйма, может быть, фут. Затем я получаю твердый стальной стержень длиной 4 фута и 1/2 дюйма. эту штангу в трубу 1/2 дюйма минимум на 9 дюймов и просверлите небольшой отверстие через трубу и стержень, чтобы закрепить его тонким стержнем или винтом или болт.Два могут быть лучше.

Теперь большая водопроводная труба торчит, может быть, на 10 футов выше грунт (прочный), стержень 1/2 дюйма торчит примерно на 3 фута выше. Затем я поднимаю над ним сборку Савониуса и опускаю отверстия. в углах вниз над вертикальной штангой. Я обычно нахожу спасение водопровод, чтобы вбить в землю, так что эта сборка башни часто стоит всего около 5 долларов. Поэтому весь проект часто стоит всего около 10 долларов!

Да, покупка настоящих подшипников имеет смысл, но это работает довольно хорошо как и описал, правда иногда визжит от трения металла! Учитывая, что 55-галлонная бочка, скорее всего, прослужит только два или три за годы до того, как он заржавел, я обнаружил, что мои не подшипники никогда не вызывали любой из уголков, чтобы сломаться от износа.

ТОЧКА: Поскольку вся эта сборка обошлась мне всего в 10 долларов, Мне никогда не нужно было производить огромное количество электроэнергии до этого. окупил себя! Поскольку практически НЕТ другой ветровой электроэнергии система когда-либо фактически оплачивала свою стоимость, прямо сейчас реальное преимущество, как я его вижу! Но вскоре вы увидите, что даже с этим простым устройством, вероятно, потребуется около 10 месяцев он производит электроэнергию, прежде чем он даже заплатит всего за 10 долларов на материалы!

ТОЧКА: Поскольку этот Савониус и башня такие простые, легкие, быстрые, и дешево в изготовлении, я старался копить все старые бочки, которые мог найти и превратить их все в роторы Савониуса! Да, есть серьезный фактор уродства! (У меня не было близких соседей я их сделал в любом из трех разных мест.)

Здесь мы показываем еще один рисунок, который показывает как преимущества Савониус, а также его самый большой недостаток! Две нижние стрелки покажи ветер, который ловится ВНУТРИ вогнутой половины Савония, который затем заставляет его вращаться вокруг своего центрального (вертикального) вала. Это показывает, почему у него такой высокий крутящий момент даже при очень низкой скорости ветра.

Две верхние стрелки показывают недостаток. Встречный ветер бьет выпуклая половина Савония, и только его выпуклая форма — это то, что заставляет воздух отклоняться вбок вокруг себя.Если задуматься, то влияние ветра на две половины Савониус не такой уж и разный, такая же скорость, та же площадь, единственный разница в том, что вогнутые и выпуклые формы представлены встречный воздух. Вы, наверное, понимаете, почему у Савониуса только около Общая эффективность 13%; большая часть власти, которая может быть захвачена надо привыкнуть толкать выпуклую половину!

Ниже мы увидим, что такие роторы Савониуса в сочетании со стандартными (бывшие в употреблении) автомобильные генераторы GM и общий ветер от 10 до 11 миль в час в Средний Запад может ДЕЙСТВИТЕЛЬНО создать около 7 Вт (24 часа каждый день), то десять из этих очень дешевых устройств могут производить 70 Вт, или почти два киловатт-часа в сутки.ЭТО полезное количество электричества! Если у вас есть две или три автомобильные батареи для хранения!

Однако следует помнить, что если электричество продается за 15 центов за кВтч (почти половину из которых часто составляют сборы за доставку и налоги), это означает, что ДЕСЯТЬ моих уродливых Савониусов производит только возможно 30 центов за электричество в день! Это около 10 долларов в месяц (за ДЕСЯТЬ из них действующие!). Когда люди в восторге от покупки $ 400 Ротор Савониуса, понимаете, почему я не могу разделить это волнение?

Что касается скорости вращения, фактор, называемый X, передаточное отношение частоты вращения наконечника турбины, для Савониуса также около 1.0. Следовательно, если вы используете стандартные Бочки на 55 галлонов, с радиусом около 0,8 фута и скоростью ветра около 15 футов / сек, используя метод, который мы использовали ранее, дает 1,0 * 15 / 0,8 или около 12 радиан в секунду или около 2 оборота в секунду или 120 об / мин. Передаточное число 5 или 6: 1 позволяет получить вал поворачивая достаточно быстро, чтобы управлять автомобильным генератором.

---

В течение ряда лет существует несколько технологий, использующих сила, которая присутствует в движениях ветра для создания электроэнергии.В общем, движение ветра вызывает какое-то вращательное движение.

Практически во всех практических устройствах это вращение происходит довольно быстро. низкая ставка. Поэтому в большинстве устройств используется какая-то зубчатая передача для получить скорость вращения, достаточную для электрических генераторов переменного тока.

Электричество — довольно неудобный товар. Это чрезвычайно трудно хранить в любом значительном количестве. Фактически, это может быть ТОЛЬКО хранится как постоянный ток (DC), как в батареях, так и переменный Ток (AC), как и в вашем доме, хранить нельзя вообще.Ветер тоже несколько неудобно, потому что не является постоянным или управляемым. В Следствием этих фактов является то, что потребность (или спрос) в электроэнергии редко соответствует мощности ветрогенератора. Электричество переменного тока (то, что питает все наши дома и предприятия) вообще нельзя хранить. Эти факты вызвали почти универсальное использование системы постоянного тока (DC) WECS. Ограниченный количество постоянного тока МОЖЕТ храниться, обычно в автомобильных батареях.

Поскольку наиболее распространенные приборы работают только на переменном токе (AC), поэтому обычно необходимо использовать инвертор для преобразовать постоянный ток в переменный. Тогда AC может можно использовать в доме или даже отправить обратно в электросеть для потенциальная прибыль! Это аспект (приманка), который заставил многих людей тратить 7000 долларов плюс стоимость установки в 1980-х годах для небольшого WECS системы. К сожалению, как объясняется ниже, практически ни один из этих люди когда-либо получали в общей сложности более доллара за предоставление мощность в электросеть! Покупатели были серьезно введены в заблуждение, или, как я понимаю, солгал.

Следовательно, ветрогенераторная система обязательно будет включать: (1) механизм преобразования энергии ветра во вращательное движение; (2) зубчатая передача или эквивалент; (3) генератор или генератор; (4) ряд аккумуляторы автомобильного типа (или лучше); и инвертор. Каждый из них компоненты могут иметь различную конструкцию, но функции должны быть такими, как описано.

Механизм

Есть две основные категории механизмов.

Горизонтально-осевые ветряные турбины (HAWT)

В эту категорию входят все механизмы, в которых ось вращения должны быть ориентированы лицом прямо против ветра.

• Чрезвычайно ранней версией этого механизма был большой голландский ветряная мельница, которая использовалась в основном для помола зерна. Мы не знаем общая эффективность ветряных мельниц в голландском стиле, но довольно низкий.
• Еще одним ранним стилем этого механизма была ветряная мельница, которая фермы в начале двадцатого века. Это было довольно просто (и несколько неэффективный) дизайн, но он был предназначен только для перекачивания воды хорошо. Его крайние характеристики не имели большого значения, как и его низкая эффективность в преобразовании энергии ветра в полезную работу.

  КПД фермерских ветряных мельниц никогда не превышает 30%, и это только при довольно узкий диапазон скорости ветра с падающей эффективностью быстро как для более высоких, так и для более медленных скоростей ветра. Этот сорт технически называется турбиной с малой скоростью вращения осей ветра. Самый актуальный старые ветряные мельницы имеют плоские лопасти, а не крылья.

• Усовершенствованная версия называется многолопастной ветроосевой турбиной. В этой версии вместо плоских поверхностей используются профили, что улучшает его максимальная эффективность составляет около 39% или 40%.Коэффициент, называемый X, передаточное число наконечника турбины, больше для этих ветряные мельницы с лопастями, обычно около 2,3, когда хорошо сделаны. Это означает, что скорость, с которой концы лопастей обычно движение примерно в 2,3 раза превышает скорость ветра! Если мы рассмотрим скорость ветра башни около 20 футов / сек, это означает, что окружность мельницы вращается со скоростью около 46 футов в секунду. Если мельница 10 футов в диаметре или окружности 31,4 фута, это означает что эта мельница должна вращаться вокруг 1.5 оборотов в секунду или около 90 об / мин. Передаточное число около 8: 1 должно быть нормальным. чтобы быстро вращать автомобильный генератор. В противном случае работа относительно похожа на ветряные мельницы фермы.
• Третья распространенная версия ветряной турбины — высокоскоростная. или в стиле пропеллера. У них может быть фактор под названием X, наконечник турбины. передаточное отношение примерно 5 или 6 к одному. Если скорость ветра наверху высокой башни составляет СРЕДНЕЕ 21 милю в час или 32 фута в секунду, это означает, что очень концы лопастей гребного винта перемещаются примерно на 32 * 6 или 190 футов в секунду или около 130 миль в час.Этот факт объясняет, почему само большие башенные ветряные мельницы должны быть остановлены, если ветер начинает Быстрее! Лопасти пропеллера на самых больших башенных ветряных мельницах часто весят около 5 тонн каждая, и вы, наверное, можете себе представить если бы эта огромная тяжесть в воздухе высотой в сотни футов крутится со скоростью 300 миль в час и более! В 1980-х годах были несколько (поменьше) башен ветряные мельницы, которые создавали такую ​​центробежную силу, что они самоуничтожен! Поэтому почти все современные башенные ветряки закрыты. вниз, если ветер начнет подниматься! Забавно, правда?

  Таким образом, гигантские ветряные мельницы обычно отключаются, когда ветер слабый, потому что тогда мало силы для захвата, и они также отключите, если ветер станет слишком сильным, из-за опасности, что ротор может самоуничтожиться! Мы упомянули об этом выше на нескольких примерах.Это приводит к тому, что их способность фактически функционировать меньше, чем 100% времени. Фактически, общепринятое число — 34%. Фактор мощности, означающий, что они фактически работают только продуктивно примерно в 1/3 случаев!

  Компании, производящие такие башенные ветряки, кажутся чрезвычайно устойчив к раскрытию любой информации, касающейся реальная производительность своей продукции! В Британии по требованию предоставить цифры в Ofgem, чтобы требовать обязательства по возобновляемым источникам энергии сертификаты субсидии, такая информация была раскрыта для одной установки, а фактические данные показали коэффициент емкости около 21.6%, а производитель утверждает, что на самом деле это было около 26,8%!

  Однако даже эти усилия по защите своих дорогих ветряных мельниц кажутся напрасными, согласно регулярным новостным сообщениям, таким как упомянутые выше, несколько башенных ветряных мельниц, разрушающих себя!

  Эти очень продвинутые и очень сложные конструкции, как правило, слишком дорого для небольших жилых помещений, и они почти повсеместно используются на гигантских башнях ветряных электростанций.

  Стиль Propeller — это то, что называют осью ветра с высокой скоростью. турбина.Из-за высокой скорости наконечника теоретическая эффективность может быть выше, от 43% до 45%. Эта более высокая эффективность объясняет выбор турбин типа Propeller на этих гигантских ветряных электростанциях. Однако это также может быть глупый выбор из-за необходимости их закрыть. вниз так много времени! Они практически не работают в медленном режиме ветров, потому что сила ветра пропорциональна КУБУ скорость ветра. Если скорость ветра составляет половину нормальной, это содержит только ОДНА ВОСЬМАЯ сила ветра. Итак, большие башни ветряных мельниц никогда не эксплуатируются при слабом ИЛИ быстром ветре!

  Повторяя наши обычные вычисления, у нас есть фактор под названием X, передаточное отношение турбинного наконечника, при 6.0, кончик которого летит около 190 фут / сек. Для башенной ветряной мельницы диаметром 200 футов поэтому окружность составляет 630 футов, и поэтому он вращается вокруг один раз каждые 3,3 секунды, или примерно 18 об / мин.

  Были использованы две разновидности пропеллерного типа: двухлопастные и трехлопастные. Практически все современные ветряные электростанции используют трехлопастные, с жестким ротором для турбин средних размеров и двухлопастным, подвижным ротором для самых больших турбин. Здесь не кажется уместным обсудить относительные преимущества дизайна каждого из них.

  В этих больших и дорогих системах часто отдельные лезвия поворотные (качели), как на винте вертолета. Эти переменные лопасти шага могут быть наклонены для захвата большей или меньшей энергии ветра, чтобы старайтесь поддерживать довольно постоянную скорость вращения и выжить серьезные штормы.

  Интересной деталью является то, что некоторые из современных башенных ветряных мельниц ТАК большой, что ВЕРХНЯЯ мельница постоянно испытывает намного быстрее ветер, чем когда то же самое лезвие проходит ДНО своего пути.Этот вызывает огромные структурные напряжения в лезвиях! Еще одна причина выключите их, когда поднимется ветер. Собственно, даже погода узоры могут быть разными на разных участках поверхности мельницы, и эти последствия еще полностью не известны.

Вертикально-осевые ветряные турбины (VAWT)

В эту категорию входят ветряные турбины, у которых направление оси под прямым углом к ​​направлению ветра. Практически это практически всегда включает вертикальную ось (VAWT или вертикальную ось ветряная турбина).Есть замечательный бонус от этой ситуации. Работает одинаково хорошо, неважно с какого направления дует ветер! Так что никаких положений для прицеливания механизм необходим, что критически важно для HAWT.

• Ранний стиль, возникший много веков назад, обычно называют Савониусом. Ротор. Крутящаяся часть скоростного прибора метеоролога (анемометр) — вариант ротора Савониуса. Установленные сбоку чашки ловят ветер и заставляют вертикальный вал вращаться. Ротор Савониуса имеет преимущество перед ветряной мельницей на ферме в том, что он не нужно указывать на ветер.Работает одинаково хорошо при ветре с любого направления. Однако ротор Савониуса имеет отрицательная характеристика необходимости «толкать» тыльную сторону своего возвращение чашек НА встречный ветер. Это вызывает довольно низкий максимальный КПД, около 14%. Эта эффективность делает не падает так быстро, как у большинства других конструкций (только пропеллер style имеет более широкий диапазон скоростей ветра для повышения эффективности). В дополнение Ротор Савониуса обладает огромным пусковым крутящим моментом, по сравнению с большинством других конструкции имеют очень маленький крутящий момент при низкой скорости вращения.

  Эта конструкция технически называется низкоскоростной (или медленной). турбина с поперечно-осью ветра. Никакая форма аэродинамического профиля не задействована, часть объяснения очень низкой эффективности.

  Однако конструкция Савониуса, безусловно, самая простая из них. различные механизмы VAWT. Почти все остальные включают усовершенствованный профиль крыла. формы и сложные конструкции. Экономичность и простота ротора Савониуса не могут быть сопоставлены. Барабан на 55 галлонов Описанная выше конструкция подчеркивает этот факт.

• Очень сложная VAWT (ветряная турбина с вертикальной осью) — это Darrieus Ротор. Эта конструкция выглядит как взбивалка для яиц (а иногда и называется так), обычно с двумя или тремя изогнутыми крыльями.

  Эта конструкция технически называется высокоскоростной поперечной осью ветра. турбина. Профиль и высокие скорости профиля позволяют этот стиль, чтобы иметь эффективность около 32%, более чем достаточно широкий диапазон скоростей ветра.

Другое, технологическое проектирование

Есть еще один дизайн, который не подходит ни к одному из наших основных категории, называемые Cyclogiro.Этот дизайн отдаленно напоминает ротор Дарье, но принцип работы совершенно другой. Cyclogiro вращается, как Darrieus, но его крылья вертикальные и прямые, а не изогнутые. Эти крылья индивидуально постоянно контролируемая ориентация тангажа.

Cyclogiro чувствителен к направлению и должен постоянно настраиваться для конкретное направление ветра. В процессе эксплуатации индивидуальный аэродинамические поверхности ротора непрерывно изменяются по шагу, чтобы максимально увеличить эффект в некоторых точках орбиты и минимизация ветра перетащить в другие места.Из-за всего этого изощренного технологии, эффективность Cyclogiro может быть чрезвычайно высокий, около 60%. Это на самом деле выше теоретического. максимальная эффективность любой конструкции с фиксированным профилем (из-за всех настройка углов ориентации профиля)! К сожалению, большая сложность и стоимость систем и механизмов управления имеют тенденцию заставлять Cyclogiros иметь минимальное применение.

Кроме того, физически большие единицы показали доказательства иногда развиваются механические проблемы и становится неуравновешенным, и многие из них уничтожили себя в результате, даже вызвав некоторые случайные смерти.Может быть некоторая возможность контролировать шаг лопастей ротора с помощью компьютерной программы, но эта конструкция все еще кажется есть проблемы со стабильностью.

Фактическая функциональность

Любой движущийся материал несет кинетическую энергию и импульс. Базовый законы кинематики позволяют легко анализировать первое приближение производительности. По сути, любой ветроэнергетический механизм улавливает энергии, замедляя скорость ветра. Известный Рэнкин был первым, кто разработал для этого уравнения.В простом В терминах он для начала определил импульс ветра; затем понял, что воздух становится сжатым прямо перед ограничение турбины, которая преобразует кинетическую энергию в энергия давления, которая замедляет воздух на величину, называемую коэффициент помех; тогда воздух теряет больше энергии для турбины сам, что снова замедляет движение воздуха. Анализ сохранения of Momentum устанавливает уравнение. Затем, применяя тот факт, что Сохранение энергии (которое также называют Первым законом Термодинамика), мы получаем надежный уравнения, которые показывают теоретические характеристики любого ветра турбина.

В невозмущенном ветре мощность кинетической энергии (потока энергии) равна:
E = 0,5 * ρ * V ³ * π * R ² .

Обратите внимание, что это простое применение определения кинетической энергии. Это уравнение давно вывел Ренкин. Также обратите внимание, что мощность зависит от ТРЕТЬЕЙ мощности V, скорость ветра. Скорость ветра 20 миль в час примерно в 8 раз больше, чем скорость ветра 10 миль в час. ветер, а сила ветра со скоростью 40 миль в час примерно в 64 раза больше. ( ρ — плотность воздуха.) ( последние члены — это просто рассматриваемая круглая область).

Анализ импульса Рэнкина дал следующее уравнение для осевой тяги (силы), приложенной к турбине:

Т = 2 * π * R ² * ρ * V ² * a * (1 — a)

ρ — плотность воздуха или 0,00237 фунт-силы * сек ² / фут ³ .

Для ветряной мельницы диаметром десять футов (R = 5) при скорости ветра 60 миль в час. (88 футов / сек), эта общая тяга считается максимальной. 775 фунтов, вполне горизонтальная нагрузка на ротор турбины для башня должна противостоять.(Этот расчет основан на «идеальный» КПД, где а = 1/3, то, что очень сложно подойти к ветряной мельнице фермерского типа.)

Если вам интересно, используя уравнение содержания кинетической энергии Как показано выше, мы можем видеть, что скорость ветра 60 миль в час (88 футов в секунду) имеет:

E = 0,5 * (0,00237) * (88 ³ ) * 1 ²

или

E = 810 фут-фунт / сек, около 1,5 лошадиных сил (что также составляет около 1090 ватт) мощности на квадратный фут ветровой площади!

Вы, наверное, понимаете, почему действительно сильный ветер может сносить здания!

Ветер со скоростью 10 миль в час имеет гораздо меньшую мощность, около 3.7 фут-фунт / сек, или около 1/150 лошадиных сил на квадратный фут. Для справки, лошадиные силы 746 Вт, так что в воздухе со скоростью 10 миль в час около 5 Вт (на квадратный фут площади поверхности). Только часть этой силы может быть захватили!

Точнее, если ветер движется ровно со скоростью 10 миль в час, это 14,67 фут / сек, поэтому уравнение энергии равно 0,5 * 0,00237 фунт-силы * с ² / фут ³ * (14,67 фут / с) ³ * 1 фут ² , что составляет 3,74 фунта-силы / сек для площади в один квадратный фут.когда конвертируется в метрическую систему, то есть 5,064 Вт / квадратный фут площади. Он также может рассчитываться непосредственно в метрической системе. Плотность воздуха 1,221 кг / м ³ . Скорость ветра 10 миль в час такая же, как 4,47 м / с. Итак, мы иметь 0,5 * 1,221 кг / м ³ * (4,47 м / с) ³ . Это следовательно, 54,537 Вт на квадратный метр площади ветра. Преобразование этого на квадратный фут мы получаем 5,064 Вт / квадратный фут площади. I как правило, это всего лишь 5 Вт на квадратный фут!

(Есть несколько мест со средней скоростью более 10 миль в час скорость ветра у земли) .Обратите внимание, что только около 30% этой мощности фактически может быть преобразован во вращательное движение ветряной мельницей фермы (идеальное значение a в уравнении импульса Ренкина выше), поэтому мы говорю только о 1,5 Вт мощности (механическое движение) на каждый квадратный фут заблокированной ветровой площади. Это объясняет, почему ветряные мельницы на фермах всегда были довольно большими!

Десять футов в диаметре ветряная мельница фермы улавливает максимум 78 квадратных футов площади ветра, поэтому Этот ветер (10 миль в час) изначально содержал около 0,534 лошадиных сил.При максимальной эффективности 30% ветряная мельница фермы могла захватывать около 0,16 лошадиных сил, достаточно для перекачки воды. Фактически собранные 0,16 лошадиных сил составляют около 120 Вт. На самом деле этого недостаточно, чтобы серьезно подумать о попытке производить электричество! Такой (довольно большой, десять футов в диаметре поверх довольно большого башня) ветряная мельница могла бы обеспечить достаточно постоянную 50 ватт электричества (когда подул ветер) не хватило даже на зажгите одну современную домашнюю лампочку! Из 120 ватт есть много потерь, которых не избежать.Готовится к высокому скорости, достаточной для привода генератора с большим количеством фрикционных шестерен или потери в ремне, и тогда КПД генератора составляет только около 80% при лучше всего, и тогда батарея имеет неэффективность, поэтому 50 Вт на самом деле несколько оптимистичен.

Есть действительно новый полезный факт. При более высокой скорости ветра быть выше. К сожалению, для этого эффекта обычно нужен очень высокий башни для значительных преимуществ! На 30-футовой башне, вокруг можно ожидать увеличения на 10%, 11 миль в час вместо 10 миль в час.На Башня высотой 300 футов, обычно ожидается вдвое большую скорость ветра, или в данном случае 20 миль в час. Помня, что сила ветра пропорциональна кубу скорости ветра, такая высокая башня может обеспечить примерно в 8 раз большую выходную мощность. Это на самом деле объясняет, ПОЧЕМУ они строят такие огромные башни для гигантского ветра турбины! На 30-футовой башни, можно ожидать примерно на 30% большей производительности, чем на уровне земли. Стоимость башни высотой 300 футов слишком велика для большинства приложений. за исключением крупных ветряных электростанций.Башня высотой 30 футов — это обычно считается стоящим затрат на эти дополнительные 30% продукции сила. Но поскольку я предпочитаю действительно дешевое и грубое Концепция ротора Савониуса, я обычно делаю вывод, что могу построить на минимум 50 роторов Савониуса с их автомобильными генераторами по стоимости одной башни, так что мой Савониус всегда был только пять десять футов над землей. Но для дорогих ветряных мельниц которые часто стоят 10 000 долларов и более, плюс еще 5 000 долларов для 30-футовой башни это иногда имеет смысл.К тому же, который поднимает вращающиеся лопасти достаточно высоко, чтобы никто случайно не ударил один.

Вы, наверное, знаете людей, которые объявить, что они будут энергонезависимыми, потому что они сделают 2000 Вт или 5000 Вт электроэнергии от ветра. Вы понимаете насколько большой должна быть турбина для такого уровня производства? Продавцы иногда ГОВОРЯТ такие экстравагантные вещи, потому что они знают это значительно увеличивает энтузиазм клиентов, особенно относительно траты 7000 или 15000 долларов или больше, поскольку продавец видит очень привлекательная комиссия для себя, ЕСЛИ будет сделана продажа!)

И продавец технически прав, ЕСЛИ дует ветер со скоростью 40 миль в час или больше! Но практически каждый клиент был сказал о 5,000 или 7,500 ватт РЕЙТИНГА (имеется в виду САМОЕ ВЫСОКОЕ ВОЗМОЖНОЕ выход) и сразу стали мечтать о сахарных сливах в веря, что они получат это представление! Просто помни что поскольку сила ветра идет как ТРЕТЬЯ СИЛА ветра скорости, если ветер со скоростью 40 миль в час может производить полезную 6400 ватт, то скорость ветра 10 миль в час для той же самой установки, вероятно, вызовет около 100 ватт! Продавцы НИКОГДА не говорят покупателям такие вещи!

Но они ВЫГЛЯДИТ впечатляюще!

Грубый ротор Савониуса, сделанный из двух половинок старого 55-галлонного бочки. перехватило бы около 6 квадратных футов ветра, который содержит В нем около 30 Вт энергии ветра.Его 14% эффективность могла бы получить около 4 или 5 ватт от ветра на скорости 10 миль в час. Если такое устройство использовалось для привода автомобильного генератора переменного тока, Вероятно, будет создано только около 3 Вт надежной мощности. Это может показаться несколько обескураживающим! Но любой продавец для таких продукты или системы скажут совершенно разные вещи!

Рэнкин впервые показал, что простой анализ энергии и импульса устанавливает, что МАКСИМАЛЬНАЯ теоретический КПД любой ветряной турбины 4 * a * (1-a) ² , где ‘a’ — частичное снижение скорости ветра (называемое коэффициент интерференции) от исходного свободного потока до расположение в плоскости лопатки турбины.Это предполагает теоретическое максимум при a = 0,3333, где КПД составит 59,3%. Если бесплатно скорость ветра уменьшена на треть в плоскости турбины лезвие (и уменьшенное еще на треть сразу за ним, теоретическая максимальная эффективность могла быть достигнута.

На практике в следе есть завихрения или турбулентности, которые не учтены, имеются радиальные градиенты давления (центробежные эффекты), которые также не учтены в этом упрощенном анализ.Существуют более подробные уравнения, которые лучше учитывают эти вопросы, которые выходят за рамки данной статьи, и они справедливо точно отображать производительность различных турбин технологии. Но они ясно дают понять, что РЕАЛЬНАЯ производительность никогда не может быть очень близким к этим теоретическим числам.

Фермерская ветряная мельница или ротор Дарье только уменьшают (среднюю) скорость ветра. максимум примерно на 8% (всего 16%, включая замедление следа), и это обеспечивает их максимальную эффективность 30%.Для ротора Савониуса, снижение чистой скорости ветра составляет около 3,5% (всего 7%) максимум за его максимальную эффективность 14%. Как отмечалось выше, новые огромные пропеллерные турбины на ветряных электростанциях может иметь КПД около 45% (конечно, когда дует ветер). Строительство и установка ветряной электростанции может стоить 100 миллионов долларов, а реально производить в общей сложности 10 мегаватт энергии при ветре. ЕСЛИ ветер будет продолжаться все 8800 часов в году, будет означать, что он может обеспечить 88 миллионов киловатт в год.При нынешних ценах на электроэнергию в больших объемах это будет означать около 5 миллионов долларов в год. Конечно, это был бы валовой доход, если бы охватить всех сотрудников сайта, а также все материалы и ремонт. Если такая ветряная электростанция могла бы принести хотя бы 1 миллион долларов чистой прибыли, он даже близко не подошел бы к покрытию процентов на сотни миллионов это было вложено, тем более, что НИКОГДА не окупил себя. Вы могли бы отметить что я не вижу особых причин быть большим поклонником крупномасштабных ветряных электростанций. Покажите мне некоторые фактические данные бухгалтерского учета, если есть вероятность, что они может окупить себя тогда возможно!

Однако Малогабаритные установки для электроснабжения индивидуального дома, кажется прекрасной идеей! Особенно, если общая стоимость стоимость оборудования может быть ниже 20 000 долларов! (Ваш годовой электрический стоимость, вероятно, составляет около 1000 долларов.Если процентные ставки по вложению 20 000 долларов США не превышает 5%, то есть также 1000 долларов США, что означает что такая система по крайней мере устоит! Если система стоит ‘ МЕНЬШЕ 20000 долларов, у него даже может быть шанс в конечном итоге заплатить для себя!

(Вы можете увидеть особую причину, по которой я действительно предпочитаю дешевую $ 10 Савониус, описанный выше, относительно того, что гораздо больше шансов быстро окупить себя)

Это общая логика данной презентации.Простой, традиционный ветряные мельницы или модифицированные роторы Савониуса не могут производить достаточно электроэнергии для даже стоит потрудиться на постройку или покупку (личное мнение). В дешевый Савониус — исключение! Но с несколько довольно простых улучшений, их производительность можно улучшить в несколько раз большей производительности, а также простой и недорогой (возможно, менее 500 долларов) система действительно может обеспечить заметную количество электричества.

Проблемы в больших системах

Оказывается, в больших версиях есть МНОГО проблем. этих устройств.Страшный факт — ДИЗАЙНЕРЫ огромные ветряные турбины на этих ветряных электростанциях часто выходят из строя. о некоторых дизайнерских характеристиках! Не было долгого достаточно истории использования, чтобы на самом деле знать еще много вещей!

Одна впечатляющая проблема, которая возникала много раз в 1980-х и в начале 1990-х годов дизайнер не учел расчетные факторы вынужденных колебаний, а именно: Расчет числа Струхаля! В результате такой инженерии грубые ошибки, когда ветер будет с определенной скоростью, чтобы вызвать турбина вращаться с определенной скоростью, эта скорость будет резонансная частота башенной конструкции! Башня запустится яростно трясутся и разрушаются.Эта проблема была хорошо известны не менее 60 лет, как и многие ранние высокие дымовые трубы. разрушаются при удивительно умеренном ветре, и вы возможно, видел популярный фильм про мост через пролив Такома. который вибрировал и закручивался в разрушение вокруг 1940.

Другая проблема, связанная с этим, также возникала много раз в большой ветряной мельнице. установки. Каждый раз, когда лезвие проходило сзади или впереди конструкции башни произошла кратковременная потеря тяги и большая смена местных сил на этом клинке.Некоторые большие ветряные мельницы приводил к дикой вибрации роторов, и в то время казалось, никто даже не знает почему! То же самое, простое приложение числа Струхаля могли идентифицировать потенциально опасные скорость вращения и простое усиление башни легко всегда решил такую ​​проблему. Если ветер когда-нибудь будет 400 миль в час, тогда может возникнуть проблема с вибрацией, но вся система вероятно, упал бы первым при таком нелепом ветре.

Есть ряд других серьезных конструкторских / инженерных проблем. в действительно огромных устройствах, которые сейчас производятся.Некоторые такие большие что диаметр лопастей ротора такой же длины, как футбольный мяч поле, около 300 футов! Также они имеют значительный вес. целых пять тонн, Когда ожидается, что такие массивные и огромные объекты надежно вращаются годами, часто бывает много сложных сюрпризов объявиться. Одним из наиболее интересных моментов является то, что роторы сейчас настолько огромны, что погода / скорость ветра для одной порции вращательного движения отличается от другого участка! Это может вызвать огромные механические нагрузки на структуру лопасти, вал ротора и подшипники и башня.Поскольку никто и никогда не строил ничего такого размера, Чтобы двигаться и пережить сильные штормы, дизайнеры часто оказываются в невыгодном положении!

Выше мы говорили, что X-фактор около 6 хорош для повышение эффективности, но это также привело к чрезвычайно высокому обороты в частях роторов! Если довольно обычный шторм вызывает 40 миль / ч ветер у земли, а высокая высота дает примерно вдвое скорость ветра от земли к ротору, то есть около 80 миль в час. И с X-фактор 6, это означает, что внешние концы ротора лопасти крутятся со скоростью 80 * 6 или 480 миль в час! МНОГО ТОНН лопастей ротора, вращение с такой свирепой скоростью, относительно близко к Скорость звука, угадайте, что может получиться?

Есть и другие действительно серьезные проблемы, которые часто возникают в пропеллерные установки бытового / коммерческого размера.Когда эти многие люди в 1980-е платили целые состояния за свои высокотехнологичные ветряные мельницы, их не только заставили поверить, что они сделают 2000 или 5000 Вт для собственного использования, они были проданы по концепции, где они собирались продавать огромное количество электроэнергии назад коммунальным компаниям, своего рода месть! К сожалению, у разработчиков систем было полное непонимание то, что они пытались разработать и продать!

Один из многих серьезные проблемы заключались в том, что электрические генераторы обычно используемые плохо подходят для этого приложения.Почти все домашние / коммерческие ветряные мельницы, проданные в 1980-х и 1990-х годах, использовали либо синхронные или индукционные генераторы, поскольку стоимость таких типов генераторы достаточно умеренные, чтобы можно было продавать системы! Однако, синхронные генераторы хороши, ЕСЛИ скорость вращения точно контролируемый и постоянный. При изменении скорости вращения такие генераторы создают очень большие гармонические напряжения в электросети!

Одно из популярных решений этой проблемы за последние 20 лет: использовал систему управления, которая включала синхронный инвертор для преобразования создаваемого постоянного напряжения в переменное.Эта система управления в целом имеет очень разумную стоимость и довольно прост, и это отлично работает для отдельного дома, но когда он пытается питаться электросети, есть проблемы с качеством электроэнергии и подачей гармоник, и в результате возникают индуктивные НАГРУЗКИ в электросети, и они обычно получают БОЛЬШЕ индуктивной (вольт-амперной) мощности ОТ сетки, чем ватты, которые они (резистивно) вкладывают в нее! Полезность компаниям тоже НЕ понравилось то, что их ЛЭП тогда были наличие в них нежелательных и деструктивных резонансных напряжений.В результате сегодня коммунальные компании настаивают на принятии только определенных типы систем WECS для электроснабжения их линий электропередач. Практически нет подходящих домашних систем. Совершенно особенное оборудование в угоду энергокомпаниям ОЧЕНЬ дорого! Это практически НИКОГДА не окупается какими-либо крошечными скидками от энергетической компании.

В связи с этим у меня есть просьба! Давно было безмерное реклама людей, якобы продающих электроэнергию обратно энергетические компании из их домашних инвестиций в WECS, для почти 30 лет.Но я НИКОГДА не видел, чтобы кто-нибудь показывал ежемесячный счет за коммунальные услуги. вот такие скидки! Я подозреваю, что лучшее, что может надежда может быть максимум доллар в месяц. Я бы подумал что ЛЮБОЙ, кто на самом деле получил крупную скидку, немедленно звонили репортерам и ПОКАЗЫВАЛИ СЧЕТ ПО ТВ! Я не знаю, что это когда-либо случалось! Поэтому я прошу всех сделать ксерокопии любых электрических счет, который показывает такие скидки от энергетической компании, и я готов представить их в этой презентации по ветроэнергетике! я бы хотел подумать, что даже ОДИН человек получил, скажем, 50 долларов от любого электрического Полезность! Просто очень сильно сомневаюсь, что это когда-либо случалось!

Другой тип генератора, индукционный, обычно дороже, и он может терпеть НЕБОЛЬШОЙ диапазон частот вариации, но у него был свой набор проблем.Дело здесь в том, что: Вам, вероятно, не стоит рассчитывать на местную коммунальную компанию. согласившись платить вам за избыток ветровой электроэнергии, которую вы хотите положить в их сетку. Когда они соглашаются на такую ​​договоренность, они теперь обычно настаивают на дополнительных электронных элементах управления, которые довольно дорого, вероятно, настолько, что вы никогда не продадите достаточно избыток электроэнергии, чтобы когда-либо платить за это дополнительное оборудование. Лучше просто подумать об обеспечении электроэнергией собственного дома, а может и очень дорогой сосед!

Одна постоянная проблема, которая, кажется, проявляется во всех крупных Установка WECS связана с вибрациями и напряжениями в оборудование.Некоторые из-за порывов ветра и турбулентности, а другие возникают из-за вибрации вращающейся турбины и других компонентов которые должны иметь возможность двигаться. В новостях 2008 г. указывалось, что современные большие ветряные турбины содержат около 800 движущихся частей! Кажется будь то много, что может сломаться! За время эксплуатации таких систем, К сожалению, часто случается, что различные застежки откручиваются от вибрации и напряжений. В зависимости от того, какие крепежи идут теряют (и обычно выпадают) ряд плохих вещей, которые затем бывает довольно широко.

Если складывается вся стоимость установки, включая турбина, башня, рабочая сила, электроника и система управления, и все другие расходы, вероятно, потребуется около 3000 долларов на каждый киловатт паспортной таблички. Итак, для системы который имел бы максимальную мощность 5 кВт, это около $ 15 000 инвестиций. Однако ветер не всегда дует на высокой скорости, необходимой для максимальной производительности! Фактически, когда учитываются все условия, коэффициент мощности определяет, что можно ожидать средней производительности.Для турбины, которая установлен на башне высотой 50 метров (160 футов), в постоянно В ветреном месте коэффициент мощности может составлять от 20% до 25%. Это означает, что только что обсужденные инвестиции в размере 15000 долларов могут реально можно ожидать получения фактического среднего значения чуть более одного киловатта электроэнергии. Вы могли использовать только тостер (1,5 кВт), когда было особенно ветрено и вы не использовали другое электричество! При текущих общих 15 центах за кВт · ч (почти половину из которых часто составляют сборы за доставку и налоги), за 8700 часов в год может быть произведено около 9000 кВтч электроэнергии. Ожидается, что будет создан, стоимостью около 900 долларов.Если бы были нет необходимости в обслуживании или ремонте, это означало бы, что окупаемость первоначальных инвестиций занимает около 16 лет, но на самом деле по крайней мере в два раза дольше, чтобы также компенсировать процентные расходы по этим заемным деньгам.

Эти предлагаемые улучшения для МАЛОМАСШТАБНЫХ, малозатратных ветряных мельниц

В целом, в области маломасштабной ветроэнергетики проводится очень мало исследований. техники захвата. То, что делается, финансируется государством и крупные энергетические компании, и практически исключительно связаны с два известных метода наивысшей эффективности, HAWT типа Propeller и th

Плюсы и минусы ветроэнергетики

В U.S., крупнейшим источником антропогенных выбросов парниковых газов является энергетический сектор, около 38%. Самым крупным источником энергии является уголь, который, хотя и производит менее 40% электроэнергии, производит более 70% выбросов парниковых газов в энергетическом секторе. (20% выбросов парниковых газов приходится на электростанции, работающие на природном газе.) Хотя ветряные турбины стали привычными в большей части США, ветряная энергия по-прежнему (2013 г.) составляет только около 4% в электроэнергетическом секторе.

Потенциал энергии ветра огромен, и эксперты предполагают, что энергия ветра может легко обеспечивать более 20% энергии ветра.С. и мировое электричество. Здесь подробно описаны преимущества и недостатки энергии ветра, чтобы помочь вам решить, каким должно быть будущее ветра в Соединенных Штатах.

Экономические преимущества

· оживляет сельскую экономику: Энергия ветра может диверсифицировать экономику сельских сообществ, увеличивая налоговую базу и обеспечивая новые виды доходов. Ветряные турбины могут стать новым источником налогов на собственность в сельских районах, которым в противном случае было бы трудно привлечь новую промышленность.Каждые 100 МВт ветроэнергетики на юго-западе Миннесоты приносят около 1 миллиона долларов в год в виде налогов на недвижимость и около 250 000 долларов в год в виде прямых арендных платежей землевладельцам.

· Меньше субсидий: Все энергетические системы субсидируются, и ветер не исключение. Однако ветер получает значительно меньше энергии, чем другие виды энергии. По данным журнала Renewable Energy World, традиционная энергия получает 300 миллиардов долларов США в виде субсидий в год, в то время как возобновляемые источники энергии получили менее 20 миллиардов долларов США денег налогоплательщиков за последние 30 лет.Исследование, опубликованное учеными из Гарварда в 2011 году, показало, что стоимость полного жизненного цикла угольной энергии составляет от 9,5 до 27 центов за киловатт-час, большая часть которых оплачивается налогоплательщиками в виде увеличения расходов, связанных со здоровьем. Эти «косвенные» субсидии составляют от 175 до 500 миллиардов долларов в год. (Цифры указаны в долларах 2008 года. Подробнее см. Здесь.)

· Бесплатное топливо: В отличие от других форм выработки электроэнергии, когда топливо доставляется на перерабатывающий завод, энергия ветра генерирует электричество в качестве источника топлива, которое является бесплатным.Ветер — это природное топливо, которое не нужно добывать или перевозить, так как в долгосрочной перспективе затраты на электроэнергию снимаются с двух дорогостоящих затрат.

· Стабильность цен: Цена на электроэнергию, получаемую из ископаемого топлива и ядерной энергии, может сильно колебаться из-за очень изменчивых затрат на добычу и транспортировку. Ветер может компенсировать эти затраты, потому что цена на топливо фиксированная и бесплатная.

· Содействует рентабельному производству энергии: Стоимость электроэнергии, вырабатываемой ветром, упала с почти 40 центов за кВтч в начале 1980-х годов до 2.5-5 ¢ за кВтч сегодня в зависимости от скорости ветра и размера проекта.

· Создает рабочие места: Ветроэнергетические проекты создают новые краткосрочные и долгосрочные рабочие места. Соответствующие должности варьируются от метеорологов и геодезистов до инженеров-строителей, монтажников, юристов, банкиров и технических специалистов. Энергия ветра создает на 30% больше рабочих мест, чем угольная электростанция, и на 66% больше, чем атомная электростанция, на единицу произведенной энергии.

Социальные преимущества

· Национальная безопасность / энергетическая независимость: Ветровые турбины диверсифицируют наш энергетический портфель и снижают нашу зависимость от иностранного ископаемого топлива.Энергия ветра — это электричество собственного производства, которое может помочь контролировать скачки цен на ископаемое топливо. Объекты распределенной генерации, как и многие проекты ветряных электростанций, обеспечивают защиту электростанций от потенциальных террористических угроз.

· Поддерживает сельское хозяйство: Не часто новый урожай появляется из воздуха. Ветряные турбины можно устанавливать среди пахотных земель, не мешая людям, домашнему скоту или производству.

· Местное владение: Значительный вклад в мировой энергетический баланс могут внести небольшие группы турбин или даже отдельные турбины, эксплуатируемые местными землевладельцами и малыми предприятиями.Развитие местных источников электроэнергии означает, что мы импортируем меньше топлива из других государств, регионов и стран. Это также означает, что наши энергетические доллары снова вкладываются в местную экономику.

Экологические преимущества

· Сохраняет и сохраняет воду чистой: Турбины не производят выбросов твердых частиц, которые способствуют загрязнению ртутью наших озер и ручьев. Энергия ветра также сохраняет водные ресурсы. Например, для производства того же количества электроэнергии может потребоваться примерно в 600 раз больше воды с помощью ядерной энергии, чем с помощью ветра, и примерно в 500 раз больше воды с углем, чем с помощью ветра.

· Чистый воздух: Другие источники электроэнергии производят вредные выбросы твердых частиц, которые способствуют глобальному изменению климата и кислотным дождям. Энергия ветра не загрязняет окружающую среду.

· Незначительные парниковые газы: Источники большей части нашей энергии, уголь и природный газ, производят большое количество парниковых газов. (Угля намного больше, чем природного газа.) Ветровая энергия не производит ничего, кроме производства, установки и обслуживания турбин. В среднем эти парниковые газы компенсируются чистой энергией, производимой турбинами в течение 9 месяцев эксплуатации.

· Горнодобывающая промышленность и транспорт: Сбор ветра сохраняет наши ресурсы, потому что нет необходимости в разрушительной добыче ресурсов или транспортировке топлива на перерабатывающие предприятия.

· Сохранение земель: Ветряные фермы расположены на большой географической территории, но их фактический «след» охватывает только небольшую часть земли, что приводит к минимальному воздействию на растениеводство или выпас скота.

Недостатки

· Переменный ресурс: Турбины вырабатывают электричество только тогда, когда дует ветер.Эта изменчивость отслеживается и компенсируется таким же образом, как коммунальные предприятия отслеживают изменения спроса каждый день, поэтому нет никаких фактических изменений в энергоснабжении для конечных пользователей.

· Эстетика: Люди по-разному реагируют на ветряные турбины на местности. Некоторые люди видят изящные символы экономического развития и экологического прогресса или изящные символы современных технологий. Другие могут увидеть вторжение промышленности в природные и сельские пейзажи. Есть много способов минимизировать визуальное воздействие ветряных турбин, в том числе покрасить их в нейтральный цвет, расположить их визуально приятным образом и спроектировать каждую турбину единообразно.

· Мерцание тени: Мерцание тени происходит, когда лопасти ротора отбрасывают тень при повороте. Исследования показали, что наихудшие условия повлияют на соседних жителей за счет изменения освещения в общей сложности на 100 минут в год и только на 20 минут в год при нормальных обстоятельствах. Проектировщики ветряных электростанций избегают размещать турбины в местах, где мерцание тени будет проблемой в течение длительного времени.

· Звук: Ветряки не молчат.Звуки, которые они производят, обычно чужды сельским местам, где чаще всего используются ветряные турбины, но по мере того, как технология турбин совершенствовалась с годами, количество звука значительно снизилось. Звуки ветряных турбин не мешают нормальной деятельности, например тихому разговору с соседом.

· Воздействие на биологические ресурсы: Как и в случае любого строительного проекта или большого сооружения, энергия ветра может воздействовать на растения и животных, в зависимости от чувствительности местности.Утрата среды обитания дикой природы и естественной растительности — основные проблемы дикой природы, связанные с использованием энергии ветра. Благодаря современным турбинам, установленным на трубчатых башнях, лопасти которых вращаются всего около 15 раз в минуту, столкновения с птицами сейчас редки. Обширный анализ воздействия на окружающую среду является неотъемлемой частью разработки проекта для максимального уменьшения воздействия. Общество Audubon и Sierra Club поддерживают развитие ветроэнергетики, потому что экологические преимущества намного перевешивают недостатки.

· Конструкция: Ветровые установки могут предусматривать транспортировку большого и тяжелого оборудования. Это может привести к появлению большой временно нарушенной зоны возле турбин. Эрозия — еще одна потенциальная экологическая проблема, которая может возникнуть в результате строительных работ. Единственный наиболее надежный метод ограничения эрозии — избегать профилирования дорог и строительство мелиоративных постов.

· Радар: Радиолокационные помехи от ветряных турбин редки, и их легко избежать за счет технологических усовершенствований и правильного размещения турбин вблизи чувствительных зон.На ряде правительственных объектов США есть как ветряные турбины, так и функциональные радары, и британские военные имеют опыт успешного решения этих проблем.

Резюме

Ради планеты, национальной безопасности, оживления сельской экономики и сохранения ресурсов мы должны продвигать экономику возобновляемых источников энергии. Ветроэнергетика может стать краеугольным камнем этого устойчивого энергетического будущего, поскольку она доступна по цене, обеспечивает рабочие места, существенные и распределяемые доходы и наносит незначительный ущерб окружающей среде, не вызывая загрязнения, образования опасных отходов и истощения природных ресурсов.Использование энергии ветра сегодня заложит основу для здорового завтра.

Типы ветра — Управление энергетической информации США (EIA)

• Горизонтально-осевые турбины
• Вертикально-осевые турбины

Размеры ветряных турбин сильно различаются. Длина лопастей — самый важный фактор в определении количества электроэнергии, которую может генерировать ветряная турбина. Небольшие ветряные турбины, которые могут привести в действие один дом, могут иметь электрическую мощность до 10 киловатт (кВт).Самые большие действующие ветряные турбины имеют электрическую мощность до 10 000 кВт, а турбины большего размера находятся в стадии разработки. Большие турбины часто группируются вместе для создания ветряных электростанций или ветряных электростанций, которые обеспечивают электроэнергией электрические сети.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Вертикально-осевой ветряк Дарье в Мартиньи, Швейцария

Источник: Лисипп, автор Wikimedia Commons (лицензия свободной документации GNU) (общественное достояние)

Горизонтально-осевые турбины аналогичны винтовым двигателям самолетов

Горизонтальные турбины имеют лопасти, как у воздушных винтов, и обычно имеют три лопасти.Самые большие турбины с горизонтальной осью имеют высоту 20-этажного здания и имеют лопасти длиной более 100 футов. Более высокие турбины с более длинными лопастями производят больше электроэнергии. Практически все ветряные турбины, используемые в настоящее время, представляют собой турбины с горизонтальной осью.

Вертикальные турбины похожи на взбиватели яиц

Турбины с вертикальной осью имеют лопасти, которые прикреплены к верхней и нижней части вертикального ротора. Самый распространенный тип турбины с вертикальной осью — ветряная турбина Дарье, названная в честь французского инженера Жоржа Дарье, запатентовавшего эту конструкцию в 1931 году, — выглядит как гигантский двухлопастный взбиватель для яиц.Некоторые версии турбины с вертикальной осью имеют высоту 100 футов и ширину 50 футов. Сегодня используется очень мало ветряных турбин с вертикальной осью, потому что они не работают так же хорошо, как турбины с горизонтальной осью.

Ветровые электростанции или ветряные электростанции производят электроэнергию

Ветряные электростанции или ветряные электростанции — это группы ветряных турбин, которые производят большое количество электроэнергии. Ветряная электростанция обычно имеет много турбин, разбросанных по большой площади. Одна из крупнейших в мире ветряных электростанций, Центр ветроэнергетики Horse Hollow в Техасе, имеет около 430 ветряных турбин, расположенных на территории около 47 000 акров.Общая электрическая мощность проекта составляет около 735 мегаватт (или 735 000 кВт).

Горизонтально-осевые ветряки на ветроэлектростанции

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Последняя проверка: 4 декабря 2019 г.

.