Ветроэнергетика

 

Ветроэнергетика с ее современным техническим оснащением является вполне сложившимся направлением энергетики. Ветроэнергетические установки мощностью от нескольких киловатт до мегаватт производятся в Европе, США и других частях мира. Большая часть этих установок используется для производства электроэнергии - как в единой энергосистеме, так и в автономных режимах.

Мощность устанвок

Максимальная проектная мощность ветроэнергетической установки (ВЭУ) определяется для некоторой стандартной скорости ветра. Обычно эта скорость равна примерно 12 м/с, при этом снимаемая с 2 ометаемой площади мощность - порядка 300Вт.

В табл. 9.1 представлены классификация силы ветра по шкале Бофорта и основные характеристики ВЭУ различных классов. В районах с благоприятными ветровыми условиями среднегодовое производство электроэнергии составляет 25-33% его максимального проектного значения. Срок службы ветрогенераторов обычно не менее 15-20 лет, а их стоимость колеблется от 1000$ до 1500$ за 1 кВт проектной мощности.

Таблица 9.1. Сила ветра по шкале Бофорта и ее влияние на ветроустановки и условия их работы

Сила ветра по шкале Бофорта

Использование энергии ветра

Энергия ветра в механических установках, например на мельницах и в водяных насосах, используется уже несколько столетий. С 1930 г. до середины 50-х годов интенсивно разрабатываются различные конструкции ВЭУ, но в то время такие установки не находили широкого применения из-за доступности дешевой нефти. После резкого скачка цен на нефть в 1973 г. интерес к таким установкам вспыхнул вновь. К этому времени еще сохранили работоспособность несколько старых установок (например, в Дании установка Gedser мощностью 100 кВт с диаметром колеса 24 м, построенная в 1957 г.), но большая их часть была построена в конце 70-х-начале 80-х годов на современном техническом уровне при широком использовании микроэлектроники для контроля и управления ими.

Необходимы условия

Одно из основных условий при проектировании ветровых установок - обеспечение их защиты от разрушения очень сильными случайными порывами ветра. Ветровые нагрузки пропорциональны квадрату скорости ветра, а раз в 50 лет бывают ветры со скоростью, в 5-10 раз превышающей среднюю, поэтому установки приходится проектировать с очень большим запасом прочности. Кроме того, скорость ветра очень колеблется во времени, что может привести к усталостным разрушениям, а для лопастей к тому же существенны переменные гравитационные нагрузки (порядка 10 циклов за 20 лет эксплуатации).

Похожие материалы