вітроенергетика
Вітроенергетика, яка використовує вітроколеса і ветрокаруселі, відроджується зараз, перш за все, в наземних установках.
Вітер дме всюди - на суші і на морі. Людина не відразу зрозумів, що переміщення повітряних мас пов'язано з нерівномірним зміною температури і обертанням землі, але це не завадило нашим предкам використовувати вітер для мореплавання.
В глибині материка немає постійного напрямку вітру. Так як різні ділянки суші в різні пори року нагріваються по-різному можна говорити тільки про переважне сезонному напрямку вітру. Крім того, на різній висоті вітер веде себе по-різному, а для висот до 50 метрів характерні нишпорять потоки.
Для приземного шару завтовшки в 500 метрів енергія вітру, перетворюється в тепло, становить приблизно 82 трильйона кіловат-годин на рік. Звичайно, всю її використовувати неможливо, зокрема, з тієї причини, що часто поставлені вітряки будуть затінювати один одного. У той же час відібрана у вітру енергія, в кінцевому рахунку, знову перетвориться в тепло.
Середньорічні швидкості повітряних потоків на стометровій висоті перевищують 7 м / с. Якщо вийти на висоту в 100 метрів, використовуючи відповідну природну височина, то скрізь можна ставити ефективний вітроагрегат.
Упряж для вітру
типи вітродвигунів
Більшість типів вітродвигунів відомі так давно, що історія замовчує імена їх винахідників. Основні різновиди вітроагрегатів зображені на малюнку. вони
діляться на дві групи:
вітродвигуни з горизонтальною віссю обертання (крильчасті) (2. 5);
вітродвигуни з вертикальною віссю обертання (карусельні: лопатеві (1) і ортогональні (6)).
Типи крильчасті вітродвигунів відрізняються тільки кількістю лопатей.
крильчасті
Для крильчасті вітродвигунів, найбільша ефективність яких досягається при дії потоку повітря перпендикулярно до площини обертання лопатей-крил, потрібен пристрій автоматичного повороту осі обертання. З цією метою застосовують крило-стабілізатор. Карусельні вітродвигуни володіють тим перевагою, що можуть працювати при будь-якому напрямку вітру не змінюючи свого положення.
Коефіцієнт використання енергії вітру (див. Рис.) У крильчасті вітродвигунів набагато вище ніж у карусельних.
У той же час, у карусельних - набагато більше момент обертання.
Він максимальний для карусельних лопатевих агрегатів при нульовій відносної швидкості вітру.
Поширення крильчасті вітроагрегатів пояснюється величиною швидкості їх обертання. Вони можуть безпосередньо з'єднуватися з генератором електричного струму без мультиплікатора. Швидкість обертання крильчасті вітродвигунів обернено пропорційна кількості крил, тому агрегати з кількістю лопатей більше трьох практично не використовуються.
карусельні
Різниця в аеродинаміці дає карусельні установкам перевагу в порівнянні з традиційними вітряками. При збільшенні швидкості вітру вони швидко нарощують силу тяги,
після чого швидкість обертання стабілізується. Карусельні вітродвигуни тихохідні і це дозволяє використовувати прості
електричні схеми, наприклад, з асинхронним генератором, без ризику зазнати аварії при випадковому пориві вітру. Тихохідність висуває одну обмежує вимога - використання багатополюсного генератора працюючого на малих обертах. Такі генератори не мають широкого поширення, а використання мультиплікаторів (мультиплікатор [лат. Multiplicator
умножающий] - підвищує редуктор) неефективне через низький ККД останніх.
Ще більш важливою перевагою карусельний конструкції стала її здатність без додаткових хитрощів стежити за тим "звідки дме вітер", що має велике значення для приземних нишпорять потоків. Вітродвигуни подібного типу будуються в США, Японії, Англії, ФРН, Канаді.
Карусельний лопатевий вітродвигун найбільш простий в експлуатації. Його конструкція забезпечує максимальний момент при запуску вітродвигуна і автоматичне саморегулювання максимальної швидкості обертання в процесі роботи. Зі збільшенням навантаження зменшується швидкість обертання і зростає крутний момент аж до повної зупинки.
ортогональні
Несподівані застосування вітроустановок
Наведемо деякі вітряні генератрорние установки
ДЕРЖАВНЕ МАШИНОБУДІВНЕ КБ "ВЕСЕЛКА"
Автономна вітроенергетична установка потужністю 1 кВт "Радуга-001"
Потужність генератора номінальна - 1,0 кВт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 3,6: 25 м / с
Система генерування електричної енергії забезпечує видачу однофазного змінного струму частотою 50 Гц, а також вихід з акумуляторної батареї 12 В і 24 В постійного струму. У безвітряну погоду система акумулювання забезпечує електроенергією протягом 4-х діб при економному режимі споживання. Передбачена можливість комплектації ВЕУ панелями сонячних батарей.
Автономна вітроенергетична установка потужністю 8 кВт "Радуга-008"
Потужність генератора номінальна - 8,0 кВт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 4,5: 25 м / с
Система генерування електричної енергії забезпечує видачу 3-х фазного змінного струму частотою 50 Гц, напругою 380/220 В, Секціонірованние підключення споживачів (три канали по 2-3 кВт з можливістю їх незалежного включення). Передбачена можливість комплектації ВЕУ панелями сонячних батарей, акумуляторами, дизель-електричною установкою. У штиль апарат безперебійного живлення забезпечить електроенергією потужністю до 500 Вт.
В установці є система автоматичного управління, забезпечує автоматичні запуск і управління ВЕУ в робочому діапазоні швидкостей вітру, автоматичні або по командам переклад ВЕУ в режим холостого ходу при швидкості вітру, що перевищує межу робочого діапазону, або при виникненні аварійної ситуації. При проектуванні установки враховані умови експлуатації в районах Крайньої Півночі. Агрегати і вузли установки випробувані на відповідні температури експлуатації в термобарокамерах.
Мережева вітроенергетична установка потужністю 1000 кВт "Радуга-1"
Потужність генератора номінальна - 1000 кВт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 5:25 м / с
Система генерування електричної енергії забезпечує видачу електричної енергії промислової частоти 50 Гц і сполучення ВЕУ з енергосистемою. Система виконана за схемою: синхронний генератор - випрямно-побутовий перетворювач - узгоджувальний силовий трансформатор.
У ВЕУ є система автоматичного управління, що забезпечує орієнтацію вітрового колеса, автоматичний пуск і гальмування установки, управління кутом повороту лопатей, вироблення команд для роботи в енергомережі, діагностування технічного стану агрегатів ВЕУ, відпрацювання команди дистанційного керування від диспетчерського пункту, забезпечення, при необхідності, ручного управління ВЕУ з терміналу місцевого управління. При проектуванні установки враховані умови експлуатації в районах Крайньої Півночі.
Автономна вітроенергетична установка потужністю 16 кВт "Радуга-016"
Потужність генератора номінальна - 16,0 кВт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 4,5: 25 м / с
Система генерування електричної енергії забезпечує видачу 3-х фазного змінного струму частотою 50 Гц, напругою 380/220 В, Секціонірованние підключення споживачів (три канали по 2-3 кВт з можливістю їх незалежного включення). Передбачена можливість комплектації ВЕУ панелями сонячних батарей, акумуляторами, дизель-електричною установкою. У штиль апарат безперебійного живлення забезпечить електроенергією потужністю до 500 Вт.
Вітроелектричної установки УВЕ-500
Призначена для автономного постачання електроенергією індивідуальних споживачів.
Номінальна потужність - 500 Вт
Вихідна напруга - постійне 12, 24 В, змінне (з інвертором) - 220 В.
Робочий діапазон швидкостей вітру - 2,5: 25 м / с
опис розробки
Установка забезпечує використання освітлювальних приладів, електроінструментів, побутових електроприладів, теле- і радіоапаратури, зарядку акумуляторів. Автономно виробляє при роботі в буферному режимі з акумуляторною батареєю наступні види електроживлення:
- напруга постійного струму 24 В;
- змінну напругу 220 В 50 Гц (в комплекті з інвертором).
Склад установки: вітроколесо, генератор з поворотним пристроєм, розбірна щогла, блок управління, нагрівач, сполучні кабелі. Маса установки без інвертора - 60 кг.
Ємність підключається споживачем кислотної або лужної акумуляторної батареї - не менше 190 Ач. Установка може працювати в комплексі з сонячною батареєю потужністю до 300 Вт, а також в режимі без акумулятора для живлення навантаження, що не вимагає стабілізації напруги.
Передбачені: індикація стану акумулятора, захист акумулятора від перезарядження і переразряда, автоматичний захист ветроагрегата від механічних пошкоджень при швидкості вітру, що перевищує 12 м / с. Потужність по постійному струму - до 500 Вт при швидкості вітру 10 м / с. Робочий діапазон швидкостей вітру - 3-25 м / с. Діаметр вітроколеса - 2,2 м. Висота щогли - 4,5 м.
Вітроелектричної установки УВЕ -1000
Номінальна потужність - 1000 Вт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 2,5: 25 м / с
НАУКОВО-ВИРОБНИЧА КОМПАНІЯ "ВЕТРОТОК"
Вітроелектричної установки потужністю 16 кВт
Установка розроблена для генерування електроенергії в районах з підвищеною вітрової активністю, із середньорічною швидкістю вітру 5-6 м / с і більше. До таких районам на території СНД відносяться практично весь Далекий Схід, більшість районів Півночі Росії, Казахстан. У цих місцях використання вітро-енергетичних установок найдоцільніше і економічно обґрунтовано.
Установка ВЕУ-16 розвиває електричну потужність 16 кВт при розрахунковій швидкості вітру 17,5 м / с. Установки призначені для постачання фермерських господарств, невеликих селищ, виробничого обладнання обмеженою потужності. ВЕУ призначені для роботи в автоматичному режимі і не вимагають постійного контролю оператора. Установки можуть працювати паралельно з мережею або з дизель-генератором. Можливо накопичення електроенергії в акумуляторах з подальшим інвертуванням в змінний струм 220 В, 50 Гц. Зроблені випробування установки на метеостанції "Тагонай гора" в м Златаусте, Челябінської області.
Вітроелектричної установки з генератором постійного струму ВЕУ-5-4
Вітроелектричної установки ВЕУ-5-4 призначена для перетворення енергії вітру в електричну енергію. ВЕУ здатна задовольнити потребу в електроенергії метеостанцій, геологічних партій, лісопунктів, фермерських господарств, котеджів, невеликих населених пунктів, де немає ліній електропередач.
Номінальна потужність генератора - 4,2 кВт
Вихідна напруга (постійний струм) - 24 В
Робочий діапазон швидкостей вітру - 4:25 м / с
РИБИНСЬКИЙ ЗАВОД ПРИЛАДОБУДУВАННЯ
Вітроенергетична установка "ВЕТЕН-0,16"
Дозволяє отримувати електроенергію постійного струму напругою 12 В і змінного струму напругою 220 В, 50 Гц шляхом перетворення енергії вітру.
Потужність генератора 160 Вт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 3,5: 25 м / с
Вітроенергетична установка "ВТН8-8"
Вітроагрегат призначений для перетворення енергії вітру в електричну енергію змінного трифазного струму напругою 230/400 В частотою 50 Гц.
Область застосування - в складі вітроелектричних установок (опалювальних, зарядних, водопідйомних, катодного захисту і т.п.).
Потужність генератора - 8000 Вт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 3,5: 25 м / с
Нижнє значення температури - 40 ° С
Ветронасосная установка "Водолій"
Призначена для підйому води з джерел за допомогою енергії вітру.
Робочий діапазон швидкостей вітру - 3:25 м / с
Продуктивність при швидкості вітру 5 м / с і загальної висоті підйому води 10 м не менше 300 л / год
Максимальна висота підйому води 9,6 м
Ветронасосная установка "Водолій-2"
Призначена для підйому води з свердловин і колодязів за допомогою енергії вітру.
Робочий діапазон швидкостей вітру - 3:25 м / с
Продуктивність при швидкості вітру 5 м / с і загальної висоті підйому води 10 м не менше 200 л / год
Максимальна висота підйому води - 30 м
Установка вітроелектрична "Шексна-1"
Застосовується на об'єктах, віддалених від енергосистем і розташованих в різних кліматичних районах з сприятливими вітровими умовами. Переважна область використання - опалення, освітлення, харчування побутових електроприладів, систем автоматики і сигналізації і т.д.
Номінальна потужність - 0,5 кВт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 3:30 м / с
ДЕРЖАВНИЙ РАКЕТНИЙ ЦЕНТР "КБ ІМЕНІ. АКАДЕМІКА В.П.МАКЕЕВА"
Вітроенергетична установка ВА05
Номінальна потужність - 30 кВт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 4:30 м / с
Спільно з фірмою "Magnet Motors" (м Штарнберг, ФРН) ведуться розробки вітроустановок потужністю 10, 40, 300 кВт на базі серійно випускаються німецькою стороною установок HR-1, HR-40, YR-300.
Без мультиплікатора, генератор біжучої хвилі з безпосереднім приводом, що порушується від постійних магнітів.
Номінальна потужність - 40 кВт.
Робочий діапазон швидкостей вітру - 3,5: 26 м / с.
Ветродізельного електростанція ВДЕС-100
Потужність ВЕУ - 100 кВт.
Потужність двох дизель-електричних станцій - 60 + 30 = 90 кВт.
Робочий діапазон швидкостей вітру - 4:25 м / с.
Агрегат вітроелектричні АВЕУ6-4М
Номінальна потужність генератора - 4 кВт
Робочий діапазон швидкостей вітру - 4,5: 40 м / с.
Номінальна напруга - 400/230 В.
Зазначеними вище виробами (бензо / дизельгенераторами, сонячними батареями, вітрогенераторами) фірма "МікроАрт" не торгує. Тут наводяться лише загальні відомості, як довідкової інформації. Ми пропонуємо автономні перетворювачі напруги (джерела безперебійного живлення), які можуть працювати як спільно з бензо / дизельгенераторами, сонячними батареями і вітряків, так і незалежно від них.