Charakterystyka źródeł energii elektrycznej wiatrowej słonecznej. Rodzaje farm wiatrowych. Fakty i nieporozumienia

18.05.2019

Energia wiatru jest formą energii słonecznej. Wiatry pojawiają się z powodu nierównomiernego ogrzewania atmosfery przez słońce, nierówności powierzchni ziemi i rotacji Ziemi. Kierunek przepływów wiatru zmienia się w zależności od topografii powierzchni ziemi, obecności zbiorników wodnych i roślinności.
Wetogeneratory wykorzystują ten ruch powietrza i przekształcają go w energia mechaniczna a następnie w energię elektryczną. W tym artykule pokrótce poruszę kwestię jak działa generator wiatrowy? a także pytania dotyczące zalety i wady energetyki wiatrowej.

Ludzie zaczęli wykorzystywać energię wiatru kilka wieków temu, kiedy pojawiły się wiatraki pompujące wodę, mielone ziarno lub pełniące inne funkcje. Dzisiejsza turbina wiatrowa to bardzo zaawansowana wersja wiatraka. Większość turbin wiatrowych ma trzy łopaty zamontowane na szczycie stalowej wieży. Generator wiatrowy o wysokości 25 m może dostarczyć energię elektryczną do budynku mieszkalnego, Turbina wiatrowa o wysokości 80 m może zasilić setki domów.

Kiedy wiatr przechodzi przez turbinę, łopaty z powodu energia kinetyczna wiatry zaczynają się odwracać. To napędza wewnętrzny wał, który jest połączony ze skrzynią biegów, która zwiększa prędkość obrotową i jest połączony z generatorem wytwarzającym energię elektryczną. Najczęściej turbiny wiatrowe składają się ze stalowego wydrążonego masztu, którego wysokość może sięgać 100 m, wirnika turbiny, łopatek, osi generatora, skrzyni biegów, generatora, falownika i akumulatora. Często turbiny wiatrowe są wyposażone w sprzęt do oceny i automatycznego obracania się w kierunku wiatru, a także mogą zmieniać kąt lub „skok” łopat w celu optymalizacji zużycia energii.

Rodzaje turbin wiatrowych

Nowoczesne turbiny wiatrowe dzielą się na dwie główne grupy;

z poziomą osią obrotu, jak w tradycyjnych wiatrakach służących do pompowania wody;
z pionową osią obrotu są to konstrukcje obrotowe i łopatkowe Darrieusa.

Większość nowoczesnych turbin wiatrowych ma poziomą oś obrotu turbiny.

Zwykle składają się z:

maszty pusta wewnątrz, wykonana z metalu lub betonu;
gondole, który jest montowany w górnej części masztu i zawiera wały, skrzynię biegów, prądnicę, sterownik i hamulec;
wirnik, który obejmuje łopaty i piastę;
wał o niskiej prędkości, który jest napędzany przez wirnik;
wał o dużej prędkości który jest podłączony do generatora;
skrzynia biegów, który mechanicznie łączy wał wolnoobrotowy i szybkoobrotowy, zwiększając prędkość obrotową tego ostatniego;
generator która wytwarza energię elektryczną;
kontroler, który steruje pracą generatora wiatrowego;
wiatrowskaz, który określa kierunek wiatru i orientuje turbinę w wymaganym kierunku;
wiatromierz, który określa prędkość wiatru i przekazuje dane do sterownika;
hamulce, aby zatrzymać wirnik w sytuacjach krytycznych.

Zalety i wady energetyki wiatrowej

Odnawialne źródło energii

Energia wiatrowa jest publicznym, odnawialnym zasobem, więc bez względu na to, jak bardzo jest wykorzystywana dzisiaj, nadal będzie dostępna w przyszłości. Energia wiatrowa to także źródło stosunkowo czystej energii elektrycznej – farmy wiatrowe nie emitują żadnych zanieczyszczeń powietrza ani gazów cieplarnianych.

Cena £

Mimo że koszt energii wiatrowej drastycznie spadł w ciągu ostatnich 10 lat, wymaga to większych inwestycji wstępnych niż zakup generatorów na paliwa kopalne. Około 80% kosztów to sprzęt, w tym przygotowanie terenu i montaż. Jednak porównując cykl życia turbiny wiatrowej i elektrowni na paliwa kopalne, turbina wiatrowa staje się znacznie bardziej konkurencyjna, ponieważ nie wymaga zakupu paliwa, a koszty eksploatacji są ograniczone do minimum.

Wpływ środowiska

Chociaż farmy wiatrowe nie mają takiego samego wpływu na środowisko jak elektrownie na paliwa kopalne, nadal stwarzają pewne problemy. Ich ostrza wytwarzają hałas, wizualnie mogą zepsuć krajobraz, rozbijają się o nie ptaki i nietoperze. Większość z tych problemów rozwiązuje się w taki czy inny sposób dzięki różnym technologiom i rozsądnemu rozmieszczeniu elektrowni.

Inne problemy związane z turbinami wiatrowymi

Główny problem z wykorzystaniem energii wiatrowej polega na tym, że wiatr nie zawsze wieje, gdy potrzebna jest energia elektryczna, w niektórych rejonach wiatry wieją bardzo słabo, więc nie opłaca się tam używać turbin wiatrowych. Wiatr nie może być przechowywany jak benzyna (chociaż energia elektryczna wytwarzana przez wiatr może być przechowywana przy użyciu baterii). Obszary o silnych wiatrach często nie są zbyt dogodne do zasiedlenia. Wreszcie turbiny wiatrowe mogą stwarzać problemy w innych zastosowaniach gruntu. Turbiny wiatrowe mogą zakłócać wypas zwierząt gospodarskich lub zajmować miejsce pod uprawy.

(Wyświetlono11 671 | Wyświetlono dzisiaj 7)

energia słoneczna- nasza przyszłość
Koszt paneli słonecznych w ciągu ostatnich 35 lat spadł 100-krotnie światowe elektrownie jądrowe. Produkcja energia atomowa od 2014 r.

Wraz ze spadkiem liczby minerałów ludzie zwrócili się do innych rodzajów źródeł energii. Elektrownie jądrowe, pomimo ich wysoka wydajność, nadal straszyć zanieczyszczeniem przyrody. Czarnobyl i Fukushima wciąż są na ustach. Nic dziwnego, że ludzkość zwróciła uwagę na naturalne źródła energii – słońce, wiatr, ciepło. Dziś energia wiatrowa rozwija się w zawrotnym tempie.

Coraz więcej osób trafia na takie źródła i korzysta z nich w życiu codziennym. Chociaż sama energia wiatrowa jest Nowa technologia Jednak wokół niej narosło już wiele mitów. W większości należą one do starych technologii i są rozprowadzane przez licznych przeciwników postępu. Poniżej przedstawimy główne nieporozumienia związane z tym kierunkiem energii.

Turbiny wiatrowe są bardzo głośne. Zgodnie z tym mitem człowiek nie może przebywać w pobliżu hałaśliwych turbin wiatrowych przez długi czas. Są jednak dość ciche. W odległości 250-300 metrów od farmy wiatrowej hałas jej pracy nie przekracza głośności zwykłej domowej lodówki. Pracujące turbiny brzmią jak lekki gwizdek, jest znacznie cichszy niż inne nowoczesne instalacje. Nawet na słabo zaludnionych i wiejskich terenach, gdzie obcy hałas nie może ukryć pracy turbin wiatrowych, sam dźwięk wiatru jest silniejszy. To prawda, warto pamiętać o wyjątku. Tak więc stare jednostki, które mają ponad 20 lat, są głośne. A nowoczesnych turbin zlokalizowanych na wzgórzach nie można nazwać „cichymi”. W rezultacie na pagórkowatych terenach, gdzie domy znajdują się na zboczach lub zagłębieniach w kierunku wiatru z turbin, dźwięk może przemieszczać się dalej i być bardziej słyszalny. Aby jednak rozwiązać ten efekt, wystarczy przy projektowaniu nowej elektrowni uwzględnić położenie pobliskich domów, cofając się od nich w odpowiedniej odległości. Te same maszyny, które są obecnie produkowane, są oryginalnie zaprojektowane tak, aby elementy mechaniczne najmniej były głośne. Projektanci starają się, aby tylko najmniejszy hałas powodowany przez wiatr stykał się z łopatami wirnika.

Domy znajdujące się najbliżej stacji znajdą się w strefie migotania cienia. Pojęcie „migoczącego cienia” oznacza proces, który zachodzi, gdy łopatki łopatek turbiny obracają się między słońcem a obserwatorem. Tworzy to ruchomy cień. Jednak migoczący cień domów położonych w pobliżu elektrowni nigdy nie stanowi problemu. Tak, a tam, gdzie w zasadzie jest to możliwe, problemy zazwyczaj łatwo rozwiązywać już na etapie projektowania elektrowni. Czasami migoczący cień może drażnić tych, którzy czytają w pobliżu lub oglądają telewizję. Ale taki efekt można łatwo obliczyć, określając dokładnie, ile godzin w roku będzie to miało miejsce. Pomoże to łatwo zidentyfikować problem. Państwo oferuje szereg rozwiązań łagodzących skutki tego efektu. Najprostszą rzeczą jest zaplanowanie lokalizacji stacji i jej usunięcie z domów, sadzenie drzew może być innym sposobem.

Turbiny generują zakłócenia sygnałów telewizyjnych i innych form komunikacji. Turbiny mogą powodować zakłócenia w rzadkich przypadkach, a nawet wtedy można ich uniknąć. Duże turbiny wiatrowe w terenie mogą powodować zakłócenia w telewizji lub radiu tylko wtedy, gdy znajdują się w zasięgu wzroku. We współczesnej energetyce wiatrowej stosuje się różne metody rozwiązania takiego problemu. Możesz ulepszyć antenę odbiorczą lub zainstalować repeater, który prześle sygnał z pominięciem obszaru, w którym znajdują się wiatraki.

Wygląd turbin jest raczej brzydki. Piękno jest pojęciem raczej subiektywnym. Dla wielu wygląd turbiny - majestatyczne. Projektanci planów farmy wiatrowej dysponują narzędziami do modelowania komputerowego, które mogą zwizualizować jej wirtualny wygląd pod różnymi kątami. W rezultacie staranne zaprojektowanie stacji zwykle rozwiązuje problem brzydkiego wyglądu.

Farmy wiatrowe nie są zbyt przydatne do lokalni mieszkańcy, ich własność tylko traci na wartości. Nie ma dowodów na to, że ceny nieruchomości spadają, jeśli w pobliżu znajduje się komercyjna farma wiatrowa. W 2003 roku w Ameryce przeprowadzono ogólnokrajowe badanie, w którym zbadano ceny nieruchomości położonych w pobliżu farmy wiatrowej. Okazało się, że obecność takiego obiektu nie tylko nie wpływa na koszt domów, ale w niektórych przypadkach nawet go zwiększa.

Farmy wiatrowe szkodzą turystyce. Nie znaleziono również takich udokumentowanych dowodów. Czasami turbiny wiatrowe przyciągają nawet odwiedzających ten obszar. Następnie władze lokalne współpracują z obsługą stacji przy montażu tablic informacyjnych i znaków specjalnych. Turyści już przy wejściu lub pobliskich drogach mogą dokładnie zrozumieć, gdzie znajduje się tak niezwykła stacja. Badania wykazały, że dla większości turystów obecność turbin wiatrowych w okolicy nie jest powodem do odwołania podróży. Tak więc w Palm Springs w Kalifornii zainstalowano tysiące turbin. Nie tylko nie odstraszały turystów, ale wręcz ich przyciągały. Tutaj przewodnicy oferują specjalne wycieczki autobusowe, aby odwiedzić turbiny wiatrowe.

Turbiny wiatrowe są niebezpieczne, ponieważ lód może złamać łopaty, co jest niebezpieczne dla życia ludzi. Czasami lód może spaść, ale nie stanowi to żadnego zagrożenia. Taka odległość farm wiatrowych od miejsc stałego pobytu ludzi, która zwykle ma na celu zmniejszenie efektów dźwiękowych, jest wystarczająca, aby zapewnić bezpieczeństwo podczas opadającego lodu. A duże zamarzanie lodu na ostrzach jest po prostu niemożliwe. W końcu prowadzi to do zmniejszenia prędkości obrotu ostrzy. W efekcie turbina zostanie wyłączona przez jej układ sterowania.

Czasami łopaty łamią turbiny, a farmy wiatrowe są niszczone. Turbiny wiatrowe są dziś bardzo bezpieczne. Dzięki temu można je umieszczać nawet w pobliżu placówek dziecięcych, na obszarach wiejskich, miejskich i gęsto zaludnionych. Wcześniej łopaty rzeczywiście zawiodły, ale dziś konstrukcja turbin została już ulepszona technicznie. Wszystkie turbiny wiatrowe są certyfikowane zgodnie z międzynarodowymi standardami. Dlatego kryteria opracowane przez Germanischer Lloyd i Det Norske Veritas obejmują normy różne stopnie odporność na huragany. Dziś w Europie i Ameryce zainstalowano już tysiące turbin wiatrowych. Wszystkie spełniają najwyższe standardy bezpieczeństwa, co gwarantuje ich niezawodne działanie.

Turbiny wiatrowe są niebezpieczne dla przyrody, zabijając wiele ptaków i nietoperze. Wpływ rosnącej energii wiatru i jej rozprzestrzeniania się na ptaki jest mocno przesadzony. To znacznie mniej niż inne normalne ludzkie czynności. Nawet jakikolwiek możliwy rozwój energia wiatrowa nie będzie miała żadnego wpływu na ptaki. Wszakże liczba zgonów z tego typu instalacji to tylko niewielka część całkowitej objętości „czynnika ludzkiego”. Ptaki giną w wysokich budynkach, koty domowe, samoloty, budownictwo, wypadki środowiskowe. Jednocześnie zwraca się szczególną uwagę na problem wymierania ptaków z powodu farm wiatrowych. Tak więc w jednym z najstarszych obiektów tego typu w Altamont Pass w Kalifornii, śmierć ptaków drapieżnych jest długotrwałym problemem od lat 80. XX wieku. Pracownicy tej stacji stale współpracują z władzami i ekspertami ds. ochrony przyrody, aby zminimalizować niebezpieczny wpływ na ptaki. Od 2003 roku prowadzone są badania nad wpływem turbin wiatrowych na nietoperze. W końcu śmierć tych ssaków w Zachodniej Wirginii w tym samym roku przyciągnęła uwagę naukowców i opinii publicznej. W odpowiedzi Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej wraz ze społecznością zajmującą się ochroną nietoperzy nadal prowadzi badania nad związkiem między pracą elektrowni a śmiercią nietoperzy. Takie badania mają na celu zmniejszenie śmiertelności, wyniki prac są stale publikowane. Chociaż wpływ energii wiatrowej na populacje ptaków i myszy jest niewielki, branża poważnie podchodzi do potencjalnych interakcji z żywymi organizmami. Oprócz ogólnych badań terenowych, przed budową obiektów prowadzone są dodatkowe badania wpływu na ptaki. Powszechnie przyjętą praktyką stało się już badanie możliwego wpływu na przyrodę już na etapie projektowania stacji.

Farmy wiatrowe rozbijają się na części siedlisk dzikich zwierząt. Zazwyczaj takie stacje budowane są w pobliżu linii energetycznych. Tutaj siedliska zwierząt uległy już rozdrobnieniu i zmianie, powodem tego jest rozwinięta hodowla bydła i rolnictwo. Sama stacja wymaga niewielkiej powierzchni, aby pomieścić samą turbinę, drogę do niej i linie energetyczne. Teren wokół takich obiektów może być nadal użytkowany w zwykły sposób. Często miejsca o odpowiedniej charakterystyce wiatru znajdują się na terenach niezabudowanych. Wtedy fragmentacja siedlisk może naprawdę stać się źródłem niepokoju. W końcu łąki i lasy są wciąż nietknięte. Branża mocno wspiera badanie tych miejsc, aby lepiej zrozumieć możliwy wpływ na nie. Konieczne jest porównanie możliwego wpływu z tym, który może wystąpić w przypadku braku odnawialnych źródeł energii. W końcu jest to obarczone globalnym ociepleniem, uwalnianiem zanieczyszczeń.

Turbiny wiatrowe są zawodne i drogie i nie mogą służyć jako jedyne źródło energii. Projekt sieci jest taki, że na każdy megawat wyprodukowany przez farmę wiatrową nie trzeba generować tej samej ilości energii z innych źródeł. Żadna stacja nie może być w 100% niezawodna, dzięki czemu sieć ma więcej źródeł niż jest to wymagane w tym samym czasie. Tak złożony system został specjalnie zaprojektowany, aby lepiej reagować na ewentualne wyłączenie jednego ze źródeł lub włączenie odbiorców przemysłowych o wysokim zużyciu. W sieci energetycznej jest sporo zmiennych, które są brane pod uwagę przez operatora. Zmienność turbin wiatrowych to tylko jeden z czynników wpływających na działanie całej sieci. Czy istnieją wysoce niezawodne źródła energii elektrycznej? W ten sposób nawet reaktory jądrowe i elektrownie węglowe są wyłączane z ostrzeżeniem z krótkim wyprzedzeniem w celu przeprowadzenia konserwacji lub napraw awaryjnych. Ale nikt nie stara się powielać stacji jądrowych lub cieplnych z tymi samymi potężnymi obiektami. W rzeczywistości energia wiatrowa jest z natury niezawodna. W końcu stacje są budowane na obszarach wietrznych, gdzie można przewidzieć sezonowe wzorce ruchu powietrza. W przeciwieństwie do standardowych farm wiatrowych, farmy wiatrowe nie muszą być całkowicie wyłączane w przypadku awarii lub konserwacji. Jeśli turbina jest uszkodzona, można ją naprawić bez odłączania pozostałych instalacji od sieci.

Turbiny wiatrowe działają tylko przez niewielką część czasu. Okazuje się, że takie instalacje produkują energię elektryczną przez większość doby 65-80%. Oczywiście moc wyjściowa zmienia się od czasu do czasu. Ale żadna elektrownia nie może stale zapewniać 100% swojej mocy. Wszystkie są czasami zamknięte z powodu remontów i konserwacji lub produkują mniej energii ze względu na obecny brak zapotrzebowania na energię elektryczną. Farmy wiatrowe budowane są w miejscach, gdzie wiatr wieje przez większą część roku. Ale wahania wiatru prowadzą do tego, że tylko 10% czasu będzie potrzebne do wytworzenia maksymalnej mocy. W efekcie średnia roczna produkcja energii elektrycznej wyniesie około 30% mocy nominalnej. Dla stacji na źródłach nieodnawialnych parametr ten waha się od 0,4 do 0,8. Łącznie dla Rosji w 2005 r. łączny współczynnik wykorzystania mocy wszystkich stacji wyniósł 0,5.

Turbiny wiatrowe są nieefektywne. Wręcz przeciwnie, zaletą turbin wiatrowych jest ich wydajność. Bardzo w prosty sposób określenie ogólnej skuteczności technologii to ogólna skuteczność. Szacuje się ilość energii zużytej do produkcji. Okazało się, że czas regeneracji farm wiatrowych praktycznie nie jest gorszy od wydajności konwencjonalnych obiektów, w niektórych miejscach nawet je przewyższając. Niedawno Uniwersytet Wisconsin przeprowadził badanie i stwierdził, że średni odzysk energii z farm wiatrowych na Środkowym Zachodzie jest od 17 do 39 razy większy (w zależności od aktualnej prędkości wiatru) niż energia zużyta. Ale dla elektrowni jądrowych ten parametr wynosi 16, dla węgla - 11. I szerzej należy powiedzieć o sprawności turbin wiatrowych. Wszakże wytwarzają energię elektryczną z naturalnych źródeł, które są niewyczerpalne. Nie zaobserwowano żadnych skutków społecznych ani środowiskowych. Paliwa nie trzeba wydobywać, transportować, nie ma zanieczyszczeń środowisko. Nie ma problemów z odpadami, które też trzeba gdzieś przewieźć i gdzieś przechowywać. Farmy wiatrowe nie pogłębiają efektu cieplarnianego, który jest typowy dla elektrociepłowni.

Energia wiatrowa jest droga. Dziś energia wiatrowa dostarcza energię elektryczną po takich samych kosztach, jak nowe stacje zasilane paliwem konwencjonalnym. Koszty kapitałowe turbin wiatrowych są rzeczywiście wyższe niż w przypadku tradycyjnych źródeł energii, takich jak te wykorzystujące gaz. Ale jednocześnie nie ma kosztów paliw, a inne znormalizowane koszty (koszt pracy, utrzymania) takiego kierunku energetyki okazują się konkurencyjne w stosunku do innych źródeł. Analitycy doszli do wniosku, że energetyka wiatrowa obniża ogólną wartość rynkową energii elektrycznej. Przecież w ciągu ostatnich 30 lat w Europie moc turbin tego typu wzrosła prawie 300 razy, w tym czasie koszt produkcji spadł o 80%. Każde nowe 5% rynku poświęcone energetyce wiatrowej obniża koszt energii elektrycznej o 1%. W ciągu ostatnich 5 lat energia wiatrowa w UE zapewniała dziennie 33 miejsca pracy. Rynek ten stale rośnie, w samej Rosji w 2013 roku będzie to 3,1 mld euro, a w 2015 roku 7 mld euro.

Energia wiatrowa wymaga dotacji, w przeciwieństwie do energii konwencjonalnej. Analitycy Międzynarodowej Agencji Energetycznej ocenili dotacje energetyczne w Europie. Okazało się, że w 15 krajach EWG przeznaczono łącznie 29 mld euro, z czego tylko 19% to energia wiatrowa. Wskaźnik ten sugeruje, że taki kierunek został po prostu zrównany w prawach z tradycyjne technologie produkcja energii.

Turbiny wiatrowe nie nadają się do wspólna sieć, działający tylko w małych systemach autonomicznych. Aby cały system energetyczny zaczął być uzależniony od niestabilnej produkcji mocy z farm wiatrowych konieczne jest, aby ich udział wynosił około 20-25% całkowitej mocy. Na przykład w Rosji, przy istniejących wskaźnikach i wskaźnikach, taki stosunek można osiągnąć nie wcześniej niż za 50 lat.

W globalnym bilansie energetycznym udział energii wiatrowej jest znikomy. W 2010 roku ilość energii wytworzonej przez tego typu zakłady wyniosła 2,5% całości. Energetyka wiatrowa jest wysoko ceniona, np. w Danii wytwarza się w ten sposób już 20% energii elektrycznej, aw Niemczech - 8%. Chiny, Indie, Japonia, Francja ogłosiły plany rozwoju tego kierunku. Tempo rozwoju energetyki wiatrowej sugeruje, że do 2020 r. udział tej branży wyniesie 10% całości.

Sama energia wiatrowa jest niestabilna i nie tak przewidywalna jak inne formy. Energia dostarczana jest niestabilnie, co wymaga jej stałej rezerwacji i akumulacji. Aby rozwiązać problemy takiej niestabilności, istnieją opcje. Dziś z dokładnością do 95% sporządzane są prognozy godzinowej produkcji energii w ciągu dnia. Ta wysoka szybkość planowania poprawia wydajność i niezawodność stacji. Aby ocenić stabilność tego typu systemu stacji, grupa naukowców z uniwersytetów Delaware i Stony Brook stworzyła wirtualny system obiektów. Znajdowały się one wzdłuż całego wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych w pewnej odległości od wybrzeża. Okazało się, że taki system może służyć jako niezawodne źródło energii. Chociaż turbiny wiatrowe mają duży potencjał, zmieniająca się pogoda może nadal zmniejszać ich potencjał. Naukowcy proponują połączenie grup oddalonych od siebie turbin wiatrowych w jedną sieć, aby złagodzić wahania wiatru na obszarach. ale dokładne obliczenia nie zostały jeszcze wykonane. W trakcie badań uwzględniono dane otrzymane z 11 automatycznych stacji obserwacji pogodowych przez okres 5 lat. Znajdowały się one na odcinku 2500 kilometrów między Florydą a Maine. Okazało się, że w tym czasie, gdyby stacje zostały połączone w jedną sieć, dostawy prądu nigdy nie zatrzymałyby się całkowicie. Moc całego systemu nie podlegałaby takim wahaniom jak moc pojedynczej instalacji. Gdyby w ciągu godziny mógł zmienić się o 50%, to dla całej sieci skok w zasadzie nie mógł przekroczyć 10% na godzinę. Uczestnicy badania doszli do wniosku, że to „niestabilne” źródło energii jest w rzeczywistości dość niezawodne, gdy jest odpowiednio obsługiwane.

Generator wiatrowy to urządzenie do przetwarzania energii kinetycznej wiatru na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną. W zależności od ilości wytworzonej energii elektrycznej takie urządzenia dzielą się na duże, o mocy powyżej 100 kW i małe, o mocy poniżej 100 kW.

Duże, o mocy do kilku megawatów, wykorzystywane są jako pojedyncze elementy farm wiatrowych, które przesyłają energię do głównych sieci energetycznych dla dużej liczby odbiorców. Elektrownie wiatrowe zlokalizowane są nad brzegami mórz, dużych zbiorników wodnych oraz na terenach pustynnych. Wymagany atrybut po wdrożeniu jest infrastrukturą do przesyłu energii w liniach energetycznych.

Oddzielne małe turbiny wiatrowe, które zostaną omówione w tym artykule, znalazły zastosowanie do zasilania domów prywatnych i autonomicznych obiektów o różnym przeznaczeniu – wieże telekomunikacyjne, oświetlenie uliczne, elementy systemów sterowania ruch drogowy. Są instalowane obok obiektu i często są uzupełniane generatorem diesla.

Zasada działania

Generator wiatrowy to zespół kilku urządzeń:

Zasada działania urządzenia polega na tym, że ciśnienie (ciśnienie) wiatru obraca koło wiatrowe, które przenosi obrót na wirnik generatora. Wirnik generatora wzbudza prąd przemienny w uzwojeniach stojana generatora, który jest dostarczany do sterownika. Sterownik zamienia ten prąd na prąd stały i ładuje nim akumulator.

Wszyscy odbiorcy otrzymują energię z akumulatora za pośrednictwem falownika (220 V) lub bezpośrednio (12, 24, 48 V - w zależności od ilości akumulatorów). Energia wiatraka nie jest bezpośrednio przekazywana do odbiorców, co wiąże się z niestabilnością parametrów odbieranego przez niego prądu.

Rodzaje farm wiatrowych

Istnieją następujące kryteria klasyfikacji farm wiatrowych:

Liczba ostrzy. Turbiny wiatrowe z maksymalnie 4 łopatami nazywane są niskołopatkowymi i wysokoobrotowymi. Z liczbą ostrzy od 4 lub więcej, wieloostrzowe i wolnoobrotowe. Podział według tego kryterium wynika z faktu, że im mniejsza liczba łopat, tym, ceteris paribus, turbina wiatrowa jeszcze rewolucje.
Moc znamionowa. Kryterium jest dość dowolne, ale stosuje się następującą gradację: do 15 kW przydomowe (dla domów jednorodzinnych, przenośne), 15-100 kW półprzemysłowe (dla małych gospodarstw, sklepów, przepompowni), 100 kW - jednostki MW przemysłowe - przeznaczone do wytwarzania energii zużywanej przez dużą liczbę odbiorców.
Kierunek osi obrotu. To kryterium jest najbardziej podstawowe, ponieważ wpływa na główne cechy wiatraka:
- Z poziomą osią obrotu. Najczęściej dwu- lub trzyłopatowe, szybkie. Zaletami takich urządzeń są: prędkość, co oznacza prostszy generator; wysokie wykorzystanie energii wiatru, a co za tym idzie wyższa wydajność; prostota konstrukcji. Wady to: wysoki poziom hałasu, potrzeba wysokiego masztu do instalacji.
- Z pionową osią obrotu. Istnieje wiele odmian konstrukcji - turbiny wiatrowe Savonius, wirniki Darrieus, wirnik helikoidalny, wielołopatowe turbiny wiatrowe. Zdaniem autora artykułu zasadność wszystkich tego typu konstrukcji jest mocno wątpliwa. Urządzenia te mają złożoną konstrukcję, wymagają złożonego generatora i mają niski współczynnik wykorzystania energii wiatru (0,18-0,2 w porównaniu do 0,42 dla urządzeń poziomych). Zalety to niski poziom hałasu, możliwość instalacji na małej wysokości.

Kwestia wyboru

Wybierając urządzenie, musisz odpowiedzieć na następujące pytania:

Wymagana moc w kW. Wymagane jest oszacowanie całkowitego zużycia miesięcznie i wybór elektrowni według tego kryterium;
Producent sprzętu. Konieczne jest, aby produkty były certyfikowane do użytku na terenie Federacji Rosyjskiej, wtedy możesz mieć pewność, że charakterystyka urządzenia jest zgodna z krajowymi normami dotyczącymi hałasu i zakłóceń elektromagnetycznych. Zwróć uwagę na okres gwarancji i żywotność urządzenia, musi on wynosić co najmniej 15 lat. Dowiedz się o konserwacji i naprawach gwarancyjnych sprzętu. Nie będzie zbyteczne poznawanie opinii o producencie i sprzedawcy od innych użytkowników.
Wymagane miejsce do zainstalowania wiatraka. Zacznij od swoich prawdziwych możliwości. Jeśli możliwe jest zainstalowanie wysokiego masztu z poziomym typem urządzenia, daj mu pierwszeństwo. W przeciwnym razie rozważ projekt z pionową osią obrotu.
Cena £. Droższy nie zawsze znaczy lepszy. Tutaj, jak wszędzie, możesz przepłacić za markę lub funkcje, które są dla Ciebie zupełnie niepotrzebne. Jasno określ swoje wymagania dotyczące urządzenia, nie zamawiaj zbędnych komponentów.

Jeśli możliwe jest zainstalowanie wysokiego masztu z urządzeniem typu poziomego, daj mu pierwszeństwo

Instalacja

Przy montażu należy pamiętać, że w Federacji Rosyjskiej nie ma zakazu montażu farm wiatrowych o mocy poniżej 75 kW i nie są one opodatkowane. Mimo to warto zapoznać się z przepisami dotyczącymi instalacji i użytkowania takich urządzeń dla każdego konkretnego obszaru.

Na co należy zwrócić uwagę:

Dopuszczalna wysokość montażu masztu;
Obecność linii energetycznych w pobliżu proponowanego miejsca instalacji;
Dopuszczalny poziom hałasu w decybelach;
Obecność zakłóceń radiowych z pracującej elektrowni.

Dopuszczalna wysokość jest regulowana lokalnymi przepisami, ale nie ma możliwości ustawienia masztu w pobliżu linii energetycznych.

W przypadku dwóch ostatnich punktów konieczne jest pobranie danych z charakterystyki technicznej elektrowni. W przypadku dostawców i producentów certyfikowanych w Federacji Rosyjskiej te cechy są zgodne z lokalnymi przepisami.

Dobrym krokiem byłoby uzyskanie zgody na instalację od sąsiadów i organizacji obsługującej terytorium, jeśli taka istnieje. Zgodę należy uzyskać na piśmie.

Po załatwieniu wszystkich formalności konieczne jest ustalenie konkretnej lokalizacji masztu. Należy zauważyć, że wydajność będzie wyższa, jeśli w pobliżu nie będzie drzew, wysokich domów, a maszt będzie znajdował się na wzniesieniu. Miejsce instalacji należy wybrać tak, aby pobliskie budynki i drzewa nie znajdowały się przed wiatrakiem. Błędem byłoby również umieszczanie masztu na wzgórzu, przed urwiskiem.

Maszt należy montować ściśle według instrukcji producenta. W razie potrzeby należy zaangażować wykwalifikowanych specjalistów i specjalny sprzęt.

Cena £

Na rynku dostępne są farmy wiatrowe dla domu o mocy od 0,4 kW do 75 kW różnych producentów. Rozpiętość cen urządzeń o tej samej mocy jest dość duża.

Rozważ tabelę:

Model	moc, kWt	Cena, rub
Grupa EDS Condor Home	0,5	89600
Grupa EDS Condor Home	3	195400
Grupa EDS Condor Home	5	285000
Grupa EDS Condor Air	10	770000
Grupa EDS Condor Air	30	1790000
Grupa EDS Condor Air	50	2850000
Energospetsservis LLC	1	94000
BEKAR	1	171800
HY 400-L	0,4	66430
Zapas energii	3	98000
Zapas energii	5	220000
Zapas energii	10	414000
Zapas energii	30	961000
Zapas energii	50	3107000

O co chodzi? Ale faktem jest, że producenci często podają cenę tylko za część wymaganego zestawu sprzętu. Weźmy na przykład wiatrak o mocy 2 kW sprzedawany przez Energostok. Strona podaje cenę 57 600 rubli, ale przejdźmy do szczegółowego opisu produktu.

A do tego w cenie kompletny zestaw wyposażenia: generator wiatrowy, sterownik, falownik, akumulator, maszt. A cena kompletnego zestawu wyniesie 176 800 rubli. Stąd wniosek – koniecznie podaj cenę za cały zestaw!

Średnie ceny dla generatorów produkcji rosyjskiej i chińskiej kształtują się następująco: 1 kW 100-120 tr, 3 kW - 200 tr, 5 kW - 300 tr, 10 kW z pół miliona, a potężne urządzenia o mocy 20 lub więcej kW będą kosztować ponad milion rubli. Jeśli kupisz sprzęt od zachodniego producenta lub USA, ceny będą wyższe o 20-30%.

DIY farmy wiatrowe

Jeśli zamierzasz zrobić generator wiatrowy, powinieneś zwrócić uwagę na zasoby sieci, które obejmują 2 podejścia: pierwsze polega na zmontowaniu wszystkich elementów własnymi rękami, a drugie obejmuje zakup gotowych składniki.

Podczas montażu największą trudnością jest wykonanie turbiny wiatrowej. Nie jest łatwo wyprodukować łopaty do konstrukcji poziomej osi obrotu o wymaganych właściwościach aerodynamicznych. Są dwa wyjścia: albo zapłacić za produkcję warsztatu z niezbędne narzędzia i doświadczenia lub spójrz w kierunku konstrukcji z pionową osią obrotu, dla której ostrza mogą być wykonane z konwencjonalnej lufy.

Generator można kupić używany, skorzystać z pralki lub silnika przemysłowego. Istnieje duży wybór gotowych generatorów i komponentów do ich montażu w oparciu o magnesy neodymowe.

Produkcja masztu jest bardzo ważnym etapem, ponieważ od tego zależy bezpieczeństwo eksploatacji całej konstrukcji. Trzeba to potraktować ostrożnie, powierzając obliczenia wytrzymałości konstrukcji specjaliście.

Kontrolery, falowniki i baterie najlepiej kupować gotowe.

Schemat urządzenia farmy wiatrowej do samodzielnej produkcji

Zainstaluj czy nie

Decydując o instalacji farmy wiatrowej należy uzyskać następujące dane wstępne:

Algorytm oceny zwrotu z wiatraka wygląda następująco:

Zgodnie z mapą wiatru i Specyfikacja techniczna urządzenie do określenia generowanej mocy na okres letni i zimowy lub co miesiąc. Na przykład dla omówionego powyżej urządzenia o mocy 2 kW generowana moc przy prędkości 5 m/s wyniesie 400 W;
Na podstawie uzyskanych danych określ roczna moc generowana;
Koszt za kilowatogodzinę określić cenę wytworzonej energii elektrycznej;
Podziel koszt zestawu turbiny wiatrowej na wynikowej liczbie, a otrzymasz zwrot w latach.

Aby dokonać korekty obliczeń, rozważ:

Baterie będą musiały zmieniać co najmniej raz na trzy lata;
Żywotność nowoczesnych generator wiatrowy 20 lat;
Urządzenie wymaga serwisu. Koszt i warunki usługi należy uzgodnić ze sprzedawcą sprzętu;
Koszt kilowatogodziny rośnie z roku na rok, w ciągu ostatnich 10 lat wzrosła ponad trzykrotnie. Na 2017 rok planowany jest wzrost taryf o co najmniej 4%, więc możemy wyjść z tej podwyżki cen energii elektrycznej.

Jeżeli uzyskane wskaźniki zwrotu nie są zadowalające, ale chcesz mieć alternatywne źródło energii lub nie ma możliwości podłączenia do scentralizowanego źródła zasilania, powinieneś rozważyć opcje zwiększenia wydajności wiatraka i obniżenia kosztów jego instalacja i konserwacja.

Możliwe są następujące opcje:

Instalacja kilku urządzeń o mniejszej mocy zamiast jednego dużego. Zmniejszy to cenę głównego sprzętu, zmniejszy koszty instalacji i konserwacji oraz zwiększy wydajność ze względu na fakt, że małe turbiny wiatrowe są bardziej wydajne przy niskich prędkościach wiatru;
Instalacja specjalnego sieciowego systemu zarządzania energią w połączeniu z system centralny zasilacz. Takie urządzenia są obecnie dostępne w handlu.

do zasilania nawet dużego prywatnego domu wystarcza moc 10 kW;
Oceń zdolność elektrowni do wytwarzania energii elektrycznej w Twojej okolicy;
wybierać właściwe miejsce instalacje do generatorów wiatrowych;
kontrolować kompletność zakupionego sprzętu;
wykorzystywać sposoby na zwiększenie stopy zwrotu sprzętu;
jeśli jest drogi w zakupie - zrób to sam, nie jest to takie trudne.

Rozwój energetyki wiatrowej na świecie w ostatnich latach jest bardzo szybki. Liderami w tej chwili są Chiny i Stany Zjednoczone, jednak reszta świata stopniowo rozwija ten obiecujący obszar „czystej” energii, opartej na niewyczerpanym zasobach naturalnych – energetyce wiatrowej. Z roku na rok na świecie instalowanych jest coraz więcej i istnieje tendencja do dalszego rozpowszechniania technologii.

Przyjrzyjmy się zaletom i wadom korzystania z turbin wiatrowych.

Zalety:

1. Wykorzystywane jest całkowicie odnawialne źródło energii. W wyniku działania słońca w atmosferze nieustannie przemieszczają się prądy powietrzne, do powstania których nie trzeba wydobywać, transportować i spalać żadnego paliwa. Źródło jest zasadniczo niewyczerpane.

2. Podczas pracy elektrowni wiatrowej nie występują szkodliwe emisje. Oznacza to, że nie ma żadnych gazów cieplarnianych ani żadnych odpadów produkcyjnych. Oznacza to, że technologia jest przyjazna dla środowiska.

3. Farma wiatrowa nie wykorzystuje do swojej działalności wody.

4. Turbina wiatrowa i główne części robocze takich generatorów znajdują się na znacznej wysokości nad ziemią. Maszt, na którym zamontowana jest turbina wiatrowa zajmuje niewielką powierzchnię na ziemi, dzięki czemu otaczającą przestrzeń można z powodzeniem wykorzystać na potrzeby ekonomiczne, można tam postawić różne budynki i konstrukcje, na przykład dla rolnictwa.

5. Zastosowanie turbin wiatrowych jest szczególnie uzasadnione na obszarach odizolowanych, gdzie: w zwykły sposób energii elektrycznej nie można dostarczyć, a autonomiczne dostawy dla takich terytoriów są prawdopodobnie jedynym wyjściem.

6. Po uruchomieniu farmy wiatrowej koszt za kilowatogodzinę wytworzonej w ten sposób energii elektrycznej ulega znacznemu obniżeniu. Na przykład w Stanach Zjednoczonych eksploatacja nowo zainstalowanych stacji jest specjalnie badana, systemy te są zoptymalizowane, dzięki czemu możliwe jest obniżenie kosztów energii elektrycznej dla konsumentów nawet do 20-krotnie w stosunku do pierwotnego kosztu.

7. Konserwacja podczas pracy jest minimalna.

Niedogodności:

1. Zależność od warunków zewnętrznych w danym momencie. Wiatr może być silny lub wcale. Aby zapewnić konsumentowi ciągłość dostaw energii elektrycznej w takich niestabilnych warunkach, potrzebny jest system magazynowania energii o dużej pojemności. Ponadto do przesyłania tej energii potrzebna jest infrastruktura.

2. Budowa turbiny wiatrowej wymaga kosztów materiałowych. W niektórych przypadkach przyciągane są inwestycje regionalne, co nie zawsze jest łatwe do zabezpieczenia. To etap startowy, sama budowa projektu, co jest przedsięwzięciem bardzo kosztownym. Wspomniana wyżej infrastruktura jest ważną częścią projektu, która również kosztuje.

Średnio koszt 1 kW mocy zainstalowanej wynosi 1000 USD.

3. Niektórzy eksperci uważają, że wiatraki zniekształcają naturalny krajobraz, a ich wygląd narusza naturalną estetykę przyrody. Dlatego duże firmy muszą uciekać się do pomocy specjalistów w zakresie projektowania i architektury krajobrazu.

4. Turbiny wiatrowe wytwarzają hałas aerodynamiczny, który może powodować dyskomfort dla ludzi. Z tego powodu w niektórych krajach europejskich uchwalono prawo, zgodnie z którym odległość wiatraka od budynków mieszkalnych nie powinna być mniejsza niż 300 metrów, a poziom hałasu nie powinien przekraczać 45 dB w dzień i 35 dB w nocy .

5. Istnieje niewielka szansa, że ptak zderzy się z łopatą turbiny wiatrowej, ale jest tak mała, że nie wymaga poważnego rozważenia. Ale nietoperze są bardziej narażone, ponieważ budowa ich płuc, w przeciwieństwie do budowy płuc ptaków, przyczynia się do śmiertelnej barotraumy, gdy ssak wkracza na obszar. obniżone ciśnienie blisko krawędzi ostrza.

Pomimo wad, korzyści środowiskowe turbin wiatrowych są oczywiste. Dla jasności warto zauważyć, że eksploatacja turbiny wiatrowej o mocy 1 MW pozwala zaoszczędzić około 29 000 ton węgla lub 92 000 baryłek ropy w ciągu 20 lat.

Młyn z łóżkiem

Wiatraki były używane do mielenia ziarna w Persji już w 200 rpne. mi. Młyny tego typu były powszechne w świecie islamskim i zostały sprowadzone do Europy przez krzyżowców w XIII wieku.

„Młyny na kozy, tak zwane młyny niemieckie, istniały do połowy XVI wieku. jedyne znane. Silne burze mogły przewrócić taki młyn wraz z łożem. W połowie XVI wieku Fleming znalazł sposób na uniemożliwienie tego przewrócenia młyna. W młynie postawił tylko ruchomy dach, a żeby skrzydła obrócić na wietrze, trzeba było obrócić tylko dach, natomiast sam budynek młyna był mocno osadzony na ziemi.(K. Marks. „Maszyny: zastosowanie sił przyrody i nauki”).

Masa młyna bramowego była ograniczona ze względu na konieczność ręcznego obracania. Dlatego też jego wydajność była również ograniczona. Ulepszone młyny zostały nazwane namiotowy.

Nowoczesne metody pozyskiwania energii elektrycznej z energii wiatru

Moc turbin wiatrowych i ich wymiary
Parametr	1 MW	2 MW	2,3 MW
wysokość masztu	50m - 60m²	80 m²	80 m²
Długość ostrza	26 mln	37 m²	40 m²
Średnica wirnika	54 m²	76 m²	82,4 m²
Masa wirnika na osi	25 t	52 tys	52 tys
Całkowita waga maszynowni	40 ton	82 tys	82,5 t
Źródło: Parametry istniejących turbin wiatrowych. Pori, Finlandia

Konstrukcja turbiny wiatrowej z trzema łopatami i poziomą osią obrotu stała się najbardziej rozpowszechniona na świecie, chociaż w niektórych miejscach wciąż spotyka się turbiny dwułopatowe. Generatory wiatrowe o pionowej osi obrotu, tzw. turbiny wiatrowe, uznawane są za najefektywniejszą konstrukcję na tereny o niskich prędkościach wiatru. obrotowy lub karuzelowy. Obecnie coraz więcej producentów przestawia się na produkcję takich instalacji, gdyż nie wszyscy konsumenci mieszkają na wybrzeżach, a prędkość wiatrów kontynentalnych waha się zazwyczaj od 3 do 12 m/s. W takim reżimie wiatrowym wydajność instalacji pionowej jest znacznie wyższa. Warto zauważyć, że pionowe turbiny wiatrowe mają kilka innych znaczących zalet: są prawie bezgłośne i nie wymagają żadnej konserwacji, a ich żywotność przekracza 20 lat. Opracowane w ostatnich latach układy hamulcowe gwarantują stabilną pracę nawet przy przerywanych silnych podmuchach do 60 m/s.

Najbardziej obiecującymi miejscami do produkcji energii z wiatru są strefy przybrzeżne. Ale koszt inwestycji w porównaniu z gruntem jest 1,5 - 2 razy wyższy. Na morzu, w odległości 10-12 km od wybrzeża (a czasem dalej), budowane są morskie farmy wiatrowe. Wieże turbin wiatrowych są montowane na fundamentach z pali wbijanych na głębokość do 30 metrów.

Można zastosować inne rodzaje fundamentów podwodnych, a także fundamenty pływające. Pierwszy prototyp pływającej turbiny wiatrowej został zbudowany przez H Technologies BV w grudniu 2007 roku. Generator wiatrowy o mocy 80 kW jest zainstalowany na pływającej platformie 10,6 mil morskich od wybrzeża południowych Włoch na obszarze morskim o głębokości 108 metrów.

5 czerwca 2009 Siemens AG i norweski Statoil ogłosiły instalację pierwszej na świecie komercyjnej pływającej turbiny wiatrowej o mocy 2,3 MW produkowanej przez firmę Siemens Renewable Energy.

Statystyki wykorzystania energii wiatrowej

Według stanu na czerwiec 2012 r. łączna moc zainstalowana wszystkich turbin wiatrowych na świecie wyniosła 254 GW. Średni wzrost sumy mocy wszystkich turbin wiatrowych na świecie, począwszy od 2009 roku, wynosi 38-40 gigawatów rocznie i jest spowodowany szybkim rozwojem energetyki wiatrowej w USA, Indiach, Chinach i Niemczech. Szacowana moc energetyki wiatrowej do końca 2012 roku według Światowego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej zbliży się do wartości 273 GW.

W 2010 roku 44% zainstalowanych farm wiatrowych było skoncentrowanych w Europie, 31% w Azji, w Ameryka północna - 22 %.

Tabela: Łączne moce zainstalowane, MW, według krajów świata 2005-2011 Dane Europejskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej i GWEC.

Kraj	2005, MW.	2006, MW.	2007, MW.	2008 MW.	2009 MW.	2010 MW.	2011 Mw.
Chiny	1260	2405	6050	12210	25104	41800	62733
USA	9149	11603	16818	25170	35159	40200	46919
Niemcy	18428	20622	22247	23903	25777	27214	29060
Hiszpania	10028	11615	15145	16754	19149	20676	21674
Indie	4430	6270	7580	9645	10833	13064	16084
Francja	757	1567	2454	3404	4492	5660	6800
Włochy	1718	2123	2726	3736	4850	5797	6737
Wielka Brytania	1353	1962	2389	3241	4051	5203	6540
Kanada	683	1451	1846	2369	3319	4008	5265
Portugalia	1022	1716	2150	2862	3535	3702	4083
Dania	3122	3136	3125	3180	3482	3752	3871
Szwecja	510	571	788	1021	1560	2163	2907
Japonia	1040	1394	1538	1880	2056	2304	2501
Holandia	1224	1558	1746	2225	2229	2237	2328
Australia	579	817	817,3	1306	1668	2020	2224
indyk	20,1	50	146	433	801	1329	1799
Irlandia	496	746	805	1002	1260	1748	1631
Grecja	573	746	871	985	1087	1208	1629
Polska	73	153	276	472	725	1107	1616
Brazylia	29	237	247,1	341	606	932	1509
Austria	819	965	982	995	995	1011	1084
Belgia	167,4	194	287	384	563	911	1078
Bułgaria	14	36	70	120	177	375	612
Norwegia	270	325	333	428	431	441	520
Węgry	17,5	61	65	127	201	329	329
Czech	29,5	54	116	150	192	215	217
Finlandia	82	86	110	140	146	197	197
Estonia	33	32	58	78	142	149	184
Litwa	7	48	50	54	91	154	179
Ukraina	77,3	86	89	90	94	87	151
Rosja	14	15,5	16,5	16,5	14	15,4

Tabela: Łączne moce zainstalowane, MW według 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

W tym samym czasie, według Europejskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej, łączna wytworzona moc wiatrowa w Rosji w 2010 roku wyniosła 9 MW, czyli mniej więcej tyle samo co Wietnam (31 MW), Urugwaj (30,5 MW), Jamajka (29,7 MW). , Gwadelupa (20,5 MW), Kolumbia (20 MW), Gujana (13,5 MW) i Kuba (11,7 MW).

W 2011 roku 28% energii elektrycznej w Danii pochodziło z energii wiatrowej.

W 2009 roku chińskie farmy wiatrowe generowały około 1,3% całkowitej produkcji energii elektrycznej w kraju. Od 2006 roku ChRL przyjęła ustawę o odnawialnych źródłach energii. Zakłada się, że do 2020 roku moc energetyki wiatrowej osiągnie 80-100 GW.

Portugalia i Hiszpania w niektóre dni 2007 r. wytwarzały około 20% swojej energii elektrycznej z energii wiatrowej. 22 marca 2008 r. 40,8% energii elektrycznej w kraju pochodziło z energii wiatrowej w Hiszpanii.

Energetyka wiatrowa w Rosji

Potencjał techniczny energetyki wiatrowej w Rosji szacowany jest na ponad 50 000 miliard kWh/rok. Potencjał ekonomiczny to około 260 miliard kWh rocznie, czyli około 30 proc. produkcji energii elektrycznej przez wszystkie elektrownie w Rosji.

Strefy wiatru energetycznego w Rosji zlokalizowane są głównie na wybrzeżu i wyspach Oceanu Arktycznego od Półwyspu Kolskiego po Kamczatkę, w rejonach Dolnej i Środkowej Wołgi i Donu, wybrzeża Morza Kaspijskiego, Ochockiego, Morza Barentsa, Bałtyku, Czarnego i Morza Azowskiego. Oddzielne strefy wiatrowe znajdują się w Karelii, Ałtaju, Tuwie, Bajkale.

Maksymalna średnia prędkość wiatru na tych terenach występuje jesienią okres zimowy- okres największego zapotrzebowania na energię elektryczną i ciepło. Około 30% potencjału gospodarczego energetyki wiatrowej koncentruje się na Dalekim Wschodzie, 14% - w północnym regionie gospodarczym, około 16% - na zachodniej i wschodniej Syberii.

Łączna moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w kraju w 2009 roku wynosi 17-18 MW.

Największa elektrownia wiatrowa w Rosji (5,1 MW) znajduje się w pobliżu wsi Kulikovo w obwodzie zelenogradskim w obwodzie kaliningradzkim. Turbina wiatrowa Zelenograd składa się z 21 instalacji duńskiej firmy SEAS Energi Service A.S.

Istnieją projekty na różnych etapach rozwoju farmy wiatrowej Leningrad 75 MW Region Leningrad, farma wiatrowa Yeisk 72 MW Region Krasnodar, morska farma wiatrowa Kaliningrad 50 MW, farma wiatrowa Morskoy 30 MW Karelia, farma wiatrowa Primorskoye 30 MW Primorsky Krai, wiatr Magadan farma 30 MW Region Magadan, farma wiatrowa Chui 24 MW Republika Ałtaju, Ust-Kamczacki VPS 16 MW Obwód kamczacki, Novikovskoy VPS 10 MW Republika Komi, Dagestan WPP 6 MW Dagestan, Anapskoy WPP 5 MW Krasnodar Krai, Noworosyjsk WPP 5 MW Krasnodar Krai and Valaamskoy WPP 4 MW Karelia.

Pompa wiatrowa „Romashka” wyprodukowana w ZSRR

Jako przykład wykorzystania potencjału terytoriów Morza Azowskiego można wskazać działającą w 2010 roku farmę wiatrową Novoazovskaya o mocy 21,8 MW, zainstalowaną na ukraińskim wybrzeżu Zatoki Taganrog.

Podejmowano próby masowej produkcji turbin wiatrowych dla odbiorców indywidualnych, np. jednostki do podnoszenia wody Romashka.

W ostatnich latach wzrost mocy wynikał głównie z indywidualnych systemów elektroenergetycznych małej mocy, których wielkość sprzedaży to 250 turbin wiatrowych (o mocy od 1 kW do 5 kW).

horyzont

Zasoby energii wiatrowej są ponad sto razy większe niż rezerwy energii wodnej wszystkich rzek planety.

W 2008 roku Unia Europejska postawiła sobie za cel: do 2010 roku zainstalować turbiny wiatrowe o mocy 40 tys. MW, a do 2020 roku – 180 tys. MW. Zgodnie z planami UE całkowita energia elektryczna generowana przez farmy wiatrowe wyniesie 494,7 TWh. .

Wenezuela za 5 lat od 2010 roku planuje budowę farm wiatrowych o mocy 1500 MW. .

Francja planuje wybudować 25 000 MW farm wiatrowych do 2020 roku, z czego 6 000 MW to farmy morskie.

Ekonomiczne aspekty energetyki wiatrowej

Łopaty turbin wiatrowych na budowie.

Główną część kosztów energii wiatrowej określają koszty początkowe budowy konstrukcji turbin wiatrowych (koszt 1 kW mocy zainstalowanej turbiny wiatrowej wynosi ~1000 USD).

Oszczędność paliwa

Generatory wiatrowe nie zużywają paliw kopalnych podczas pracy. Eksploatacja turbiny wiatrowej o mocy 1 MW na przestrzeni 20 lat pozwala zaoszczędzić około 29 000 ton węgla lub 92 000 baryłek ropy.

Koszt energii elektrycznej

Koszt energii elektrycznej produkowanej przez turbiny wiatrowe zależy od prędkości wiatru.

Dla porównania: koszt energii elektrycznej produkowanej w elektrowniach węglowych w Stanach Zjednoczonych to 4,5 – 6 centów/kWh. średni koszt prąd w Chinach 4 centy/kWh.

Przy podwojeniu zainstalowanej mocy wiatrowej koszt wyprodukowanej energii elektrycznej spada o 15%. Oczekuje się, że do końca roku koszty spadną o 35-40%.Na początku lat 80. koszt energii wiatrowej w USA wynosił 0,38 USD.

Według Światowej Rady Energetyki Wiatrowej do 2050 roku światowa energetyka wiatrowa zmniejszy roczną emisję CO 2 o 1,5 miliarda ton.

Wpływ na klimat

Generatory wiatrowe usuwają część energii kinetycznej poruszających się mas powietrza, co prowadzi do zmniejszenia ich prędkości. Przy masowym wykorzystaniu wiatraków (na przykład w Europie) spowolnienie to może teoretycznie mieć znaczący wpływ na lokalne (a nawet globalne) warunki klimatyczne teren. W szczególności spadek średniej prędkości wiatru może sprawić, że klimat regionu stanie się nieco bardziej kontynentalny, ponieważ wolno poruszające się masy powietrza mają czas na nagrzanie się latem i ochłodzenie zimą. Również pozyskiwanie energii z wiatru może przyczynić się do zmiany reżimu wilgotności sąsiedniego terytorium. Jednak naukowcy wciąż tylko rozwijają badania w tym obszarze, Praca naukowa Osoby analizujące te aspekty nie określają ilościowo wpływu wielkoskalowej energii wiatrowej na klimat, ale sugerują, że może on nie być tak nieistotny, jak wcześniej sądzono.

Wentylacja miejska

We współczesnych miastach emitowana jest duża ilość szkodliwych substancji, w tym z przedsiębiorstw przemysłowych i samochodów. Naturalna wentylacja miast odbywa się za pomocą wiatru. Jednocześnie opisany powyżej spadek prędkości wiatru, spowodowany masowym wykorzystaniem turbin wiatrowych, może również zmniejszyć wentylację miast. Może to powodować szczególnie nieprzyjemne konsekwencje w dużych aglomeracjach: smog, wzrost stężenia szkodliwych substancji w powietrzu, a w efekcie zwiększoną zachorowalność ludności. W związku z tym instalacja wiatraków w pobliżu dużych miast jest niepożądana.

Hałas

Turbiny wiatrowe wytwarzają dwa rodzaje hałasu:

hałas mechaniczny - hałas związany z pracą elementów mechanicznych i elektrycznych (dla nowoczesnych turbin wiatrowych praktycznie nie występuje, ale ma znaczenie w starszych turbinach wiatrowych)
hałas aerodynamiczny - hałas z interakcji przepływu wiatru z łopatami instalacji (nasila się, gdy łopata mija wieżę turbiny wiatrowej)

Obecnie przy określaniu poziomu hałasu z turbin wiatrowych stosuje się wyłącznie metody obliczeniowe. Metoda bezpośrednich pomiarów poziomu hałasu nie dostarcza informacji o poziomie hałasu turbiny wiatrowej, ponieważ obecnie nie jest możliwe skuteczne oddzielenie hałasu turbiny wiatrowej od hałasu wiatru.

W bezpośrednim sąsiedztwie turbiny wiatrowej w pobliżu osi koła wiatrowego poziom hałasu odpowiednio dużej turbiny wiatrowej może przekroczyć 100 dB.

Przykładem takich błędnych obliczeń projektowych jest turbina wiatrowa Grovian. Z powodu wysoki poziom Instalacja hałasowa działała przez około 100 godzin i została zdemontowana.

Z reguły budynki mieszkalne znajdują się w odległości co najmniej 300 m od turbin wiatrowych. Przy takiej odległości wkładu turbiny wiatrowej w drgania infradźwiękowe nie można już odróżnić od drgań tła.

Oblodzenie ostrza

Podczas pracy turbin wiatrowych zimą przy dużej wilgotności powietrza możliwe jest oblodzenie łopat. Podczas uruchamiania turbiny wiatrowej lód może być przerzucany na znaczną odległość. Z reguły znaki ostrzegawcze są instalowane w odległości 150 m od turbiny wiatrowej na terenie, na którym możliwe jest oblodzenie łopat.

Dodatkowo w przypadku lekkiego oblodzenia łopat odnotowano przypadki poprawy właściwości aerodynamicznych profilu.

efekt wizualny

Oddziaływanie wizualne turbin wiatrowych jest czynnikiem subiektywnym. Aby poprawić estetyczny wygląd turbin wiatrowych, wiele dużych firm zatrudnia profesjonalnych projektantów. Architekci krajobrazu zajmują się wizualnym uzasadnieniem nowych projektów.

W przeglądzie duńskiej firmy AKF koszt hałasu i efektów wizualnych turbin wiatrowych szacuje się na mniej niż 0,0012 euro za 1 kWh. Przegląd oparto na wywiadach z 342 osobami mieszkającymi w sąsiedztwie farm wiatrowych. Mieszkańców zapytano, ile zapłaciliby za pozbycie się dzielnicy z turbinami wiatrowymi.

zagospodarowanie terenu

Turbiny zajmują tylko 1% całej powierzchni farmy wiatrowej. Na 99% powierzchni gospodarstwa można prowadzić działalność rolnictwo lub inne działania, co dzieje się w tak gęsto zaludnionych krajach jak Dania, Holandia, Niemcy. Fundament turbiny wiatrowej o średnicy około 10 m znajduje się zwykle całkowicie pod ziemią, co pozwala na rozszerzenie rolniczego wykorzystania terenu niemal do samej podstawy wieży. Ziemia jest wynajmowana, co pozwala rolnikom na dodatkowe dochody. W USA koszt wynajmu gruntu pod jedną turbinę wynosi 3000-5000 USD rocznie.

Tabela: Wymagania dotyczące konkretnego obszaru działka do produkcji 1 mln kWh energii elektrycznej

Szkoda zwierzętom i ptakom

Tabela: Szkoda dla zwierząt i ptaków. Dane AWEA .

Populacje nietoperzy żyjących w pobliżu farm wiatrowych są o rząd wielkości bardziej narażone niż populacje ptaków. W pobliżu końców łopat turbiny wiatrowej powstaje obszar niskiego ciśnienia, a ssak, który w niego wpadł, otrzymuje barotraumę. Ponad 90% nietoperzy znalezionych w pobliżu wiatraków wykazuje oznaki krwotoku wewnętrznego. Według naukowców ptaki mają inną budowę płuc, przez co są mniej podatne na ostre krople ciśnienie i cierpią tylko z powodu bezpośredniego uderzenia łopatami wiatraków.

Wykorzystanie zasobów wodnych

W przeciwieństwie do tradycyjnych elektrowni cieplnych, farmy wiatrowe nie zużywają wody, co może znacznie zmniejszyć presję na zasoby wodne.

zakłócenia radiowe

Metalowe konstrukcje turbiny wiatrowej, zwłaszcza elementy w łopatach, mogą powodować znaczne zakłócenia w odbiorze sygnału radiowego. Im większa turbina wiatrowa, tym więcej zakłóceń może wywołać. W niektórych przypadkach, aby rozwiązać problem, konieczne jest zainstalowanie dodatkowych repeaterów.

Zobacz też

Źródła

Globalny boom na instalacje wiatrowe, wzrost o 31% w 2009 r.
Światowy Raport Energetyki Wiatrowej 2010 (PDF). Zarchiwizowane
Wzrost energetyki wiatrowej w 2008 r. przekracza średnią 10-letnią stopę wzrostu . Worldwatch.org. Zarchiwizowane z oryginału 26 sierpnia 2011 r.
Odnawialne źródła energii. airgrid.com. Zarchiwizowane z oryginału 26 sierpnia 2011 r.
„Aktualizacja energii wiatrowej” (PDF). inżynieria wiatrowa: 191–200.
Wpływ wytwarzania energii wiatrowej w Irlandii na działanie elektrowni konwencjonalnych i implikacje ekonomiczne . eirgrid.com (luty 2004). Zarchiwizowane z oryginału 26 sierpnia 2011 r. Źródło 22 listopada 2010 r.
„Projektowanie i eksploatacja systemów elektroenergetycznych z dużymi ilościami energii wiatrowej”, dokument podsumowujący IEA dotyczący wiatru (PDF). Zarchiwizowane z oryginału 26 sierpnia 2011 r.
Claverton-Energy.com (28 sierpnia 2009). Zarchiwizowane z oryginału 26 sierpnia 2011 r. Źródło 29 sierpnia 2010 r.
Alan Wyatt, Electric Power: Challenges and Choices, (1986), Book Press Ltd., Toronto, ISBN 0-920650-00-7 .
http://www.tuuliatlas.fi/tuulisuus/tuulisuus_4.html Warstwa graniczna w atmosferze
http://www.tuuliatlas.fi/tuulivoima/index.html Rozmiary generatorów według roku
http://www.hyotytuuli.fi/index.php?page=617d54bf53ca71f7983067d430c49b7 Parametry istniejących turbin wiatrowych. Pori, Finlandia
Clipper Windpower ogłasza przełom dla morskiej fabryki łopat wiatrowych
Edward Milford Raport BTM Rynek Wiatrowy 20 lipca 2010
Jorn Madslien. uruchomienie pływającej turbiny wiatrowej, WIADOMOŚCI BBC Londyn: BBC, s. 5 czerwca 2009. Źródło 23 grudnia 2012.
Roczna zainstalowana globalna moc 1996-2011
Raport półroczny 2012
USA i Chiny w wyścigu na szczyt światowego przemysłu wiatrowego
http://www.gwec.net/fileadmin/documents/PressReleases/PR_2010/Annex%20stats%20PR%202009.pdf
Wiatr w mocy. Statystyki europejskie 2011 »
Globalne statystyki wiatru 2011
Die Energiewende w Niemczech
Rynek duński
BIKI, 25.07.09, "Na rynku urządzeń energetyki wiatrowej ChRL"
Energia wiatrowa - czysta i niezawodna
Hiszpania otrzymuje rekordowy udział energii elektrycznej z wiatru
Wykorzystanie energii wiatrowej w ZSRR \\ Buriacko-Mongolska Prawda. nr 109 (782) 18 maja 1926. strona 7
Portal energetyczny. Zagadnienia produkcji, konserwacji i przetwarzania energii
http://www.riarealty.ru/ru/article/34636.html RusHydro identyfikuje obiecujące miejsca w Federacji Rosyjskiej pod budowę farm wiatrowych
=1&cHash=UE przekroczy cel dotyczący energii odnawialnej na poziomie 20 procent do 2020 r.] . Źródło 21 stycznia 2011 .
Dania dąży do uzyskania 50% całej energii elektrycznej z energii wiatrowej