Вітрові електростанції

Зміст.

Вступ

1.Будова вітрової електростанції.

2. Властивості електростанції.

3. Особливості вітряків.

4. Вибір потужності вітрової електростанції.

Висновок

Література

Вступ.

Люди все більше замислюються про те, щоб користуватися надійними, безпечними і економічно дешевими джерелами енергії. Наприклад - енергією вітрів. Основною проблемою островів, віддалених місцин, є проблемність енергопостачання, оскільки до невеликого острова не будують звичайні ТЕС, ГЕС, а тим більше   АЕС. Тому вчені почали шукати інші способи добутку енергії. Одними з креативних ідей, було створення вітрових електростанцій, оскільки у відкритому просторі, тим більше в океані є шалені вітри, які сприяють руху вітряків, що дозволяє добувати електроенергію. Зараз вітрові електростанції використовуються не лише у віддалених місцинах, але й поблизу міст на спеціальних полях, оскільки вони не спричиняють негативні фактори на екологію навколишнього середовища.

1.Будова вітрової електростанції.

Вітрова електростанція, якої б потужності вона не була, побудована приблизно однаково: щогла (виробники пропонують кілька типів: простіші на розтяжках, телескопічні, монолітні - різниця в займаній площі і ціні), на вершині якої встановлюється контейнер з генератором і редуктором. Редуктор оснащений лопатями, які уловлюють потоки вітру. Контейнер закріплений рухомо і здатний розвертатися слідом за вітром.

Існують два види вітрових електростанцій: з горизонтальною віссю - звичний усім пропелер, і станції з вертикальною віссю обертання. Другі, не дивлячись на те, що генератор у них перебуває під щоглою, і немає необхідності орієнтувати конструкцію на вітер - менш популярні. Справа в тому, що для їх роботи потрібні більш сильні вітри і зовнішнє джерело для запуску. Існує безліч варіантів конструкції вітрогенераторів. В даний час 95% всіх випущених в світі вітрогенераторів - трилопатеві з горизонтальною віссю.

Вибираючи вітряк, треба в першу чергу визначитися - для яких цілей він буде Вам служити, і скільки енергії Ви розраховуєте від нього отримати.

Одні з найбільш легких конструкцій вітрових електростанцій - потужністю до 300 Вт. Така переносна вітрова електростанція легко вміщається в багажнику автомобіля, встановлюється однією людиною за лічені хвилини і здатна забезпечити зарядку мобільних пристроїв, забезпечити освітлення та можливість подивитися телевізор. Таку вітрову електростанцію можна взяти з собою в дорогу або встановити на дачі. Дво-, п'яти- або десяти кіловатні вітрові електростанції зможуть забезпечити необхідною кількістю енергії будинок, котедж, магазин, кафе, кемпінг, навіть ферму, ресторан, готель чи будівельний майданчик. Надлишки енергії акумулюються і використовуються в періоди затишшя або коли енергії потрібно більше, ніж дає вітер.

Вітрова електростанція потужністю 20 кВт виробляє кількість енергії, достатню для декількох великих заміських будинків, невеликих селищ, баз відпочинку і т.д. Кілька таких електростанцій зможуть забезпечити енергією навіть завод.

2. Властивості електростанції.

До плюсів вітрових електростанцій можна віднести те, що вони не забруднюють навколишнє середовище, їм не потрібне паливо і, за певних умов, можуть конкурувати з традиційними джерелами енергії.

Мінусів, на жаль, теж вистачає: вітер від природи нестабільний і це ускладнює роботу вітрових електростанцій. Початкова швидкість вітру, при якій вітряк починає вироблення електроенергії складає 1-3 м/с (залежить від моделі). Номінальна потужність досягається лише при оптимальній швидкості вітру конкретної моделі (10-12 м/с). Важливим моментом при виборі моделі є середньорічна швидкість вітру у Вашій місцевості. Наприклад, при швидкості 4 м/с (мінімум, рекомендований більшістю виробників) для невеликого будинку потрібен агрегат потужністю 4 кВт.

Для накопичення енергії, рівномірної та стабільної роботи електрики в будинку використовуються акумулятори. Вони зараз досить довговічні, але раз на 12-15 років вимагають заміни. Потужніші вітрові електростанції не тільки дають більше енергії, а й створюють шуми. Встановлювати вітряки потрібно на такій відстані від будівель, щоб рівень шуму не перевищував 40 децибел. В іншому разі не уникнути головного болю. Крім того, вітрові електростанції здатні створювати перешкоди для роботи радіо і телевізора. І, тим не менш, зручності й користі від вітрових електростанцій куди більше, ніж проблем.

У моделей вітрогенераторів потужністю 0,5 і 1 кВт корпуси робляться з алюмінієвого сплаву. Тому вони мають невелику масу і високі показники тепловіддачі.

Низька розрахункова швидкість вітру (9 - 10 м/с) означає, що при малих швидкостях вітру (5 - 6 м/с), які зазвичай і переважають, такий вітряк, наприклад розрахунковою потужністю 1,5 кВт, видасть енергії більше, ніж інший вітрогенератор потужністю 2 - 3 кВт, але з розрахунковою швидкістю вітру 12 м/с.

Використання тихохідного електрогенератора на постійних магнітах, дозволяє обходитися без редуктора, що мінімізує втрати і шум, багаторазово збільшує надійність.

Енергоефективність (коефіцієнт використання вітру) «літакового» профілю лопаті приблизно в 2 - 4 рази вищий, ніж якби вона мала плоский (нахилений під кутом до вітропотоку) профіль. Серійний випуск дозволяє добитися високої надійності і низької собівартості продукції.

3. Особливості вітряків.

Для використання в індивідуальному господарстві, рекомендуються вітряки потужністю не менше 0,5 кВт. Справа в тому, що менш потужні вітрові електростанції при звичайно переважаючих низьких швидкостях вітру, будуть видавати зовсім малу кількість енергії (її буде замало навіть з урахуванням того, що вона накопичується в акумуляторах).

Малі вітряки (300 Вт) можуть бути корисними в похідних умовах і/або наприклад, на яхті та ін.

Що стосується галасливості вітряків, а так само інфранизькочастотних коливань, які розполохують дрібних тварин - цей недолік належить гігантським мегаватним вітрякам, лопаті яких створюють інфранизькочастотні коливання. Такі вітряки зазвичай встановлюють далеко від населених пунктів (пустелі, прибережні зони і т. п.). Малопотужні ж вітряки, звичайно, теж можуть створювати невеликий шум при сильному вітрі, проте його рівень не набагато перевищує природний фон, створюваний самим вітром. А на декого, цей легкий шелест діє навіть заспокійливо, приблизно так само, як буває приємним шум дощу.

Вітрогенератор використовують  у місцях, де відсутнє централізоване електропостачання або є перебої в забезпеченні електроенергією за умови достатнього вітрового потенціалу (середньорічна швидкість вітру не менше 3,5 м/с) і відсутності високих будівель чи дерев, які екранують передбачувані місця встановлення вітрогенераторів.

Критерії об'єктивного порівняння вітрогенераторів, що випускаються різними виробниками:

¨     коефіцієнт використання вітру;

¨     річна кількість енергії, що виробляється на рік при заданій середньорічній швидкості вітру, і, відповідно, співвідношення вартості вітрогенератора до річного виробітку електроенергії;

¨     яка необхідна періодичність сервісного обслуговування;

¨     надійність роботи, яка характеризується, зокрема, строком гарантійного обслуговування;

¨     термін експлуатації вітрової електростанції;

¨     безпека експлуатації вітрогенератора;

¨     час виконання замовлення;

¨     тривалість серійного випуску.

4. Вибір потужності вітрової електростанції.

Для заміського будинку буде досить вітрогенератора потужністю 1,5-6 кВт. Багато чого залежить від того, при якій швидкості вітру вітроустановка видає заявлену потужність, а також від швидкості вітру в даному регіоні. Якщо один вітрогенератор видає потужність 2кВт при швидкості вітру, наприклад, 8 м/с, а інший 5кВт при 12м/с, то в регіонах із середньорічною швидкістю вітру до 7м/с перша установка буде виробляти більше електроенергії за рік. Це відбувається через великі втрати потужності на другому вітрогенераторі при малих швидкостях вітру.

Регулювання потужності вітрової електростанції при швидкостях вітру вище розрахункової, відбувається найбільш прогресивним способом, за рахунок зміни кута установки лопатей за допомогою компактного регулятора обертів аеродинамічного типу. Зупинка вітроколеса здійснюється за допомогою системи автоматичного перекладу лопатей у флюгерне ​​становище.

При швидкості вітру більше 25 м/с вітроколесо зупиняється за допомогою системи автоматичного перекладу лопатей у флюгерне ​​положення, таким чином навантаження на вітроколесо знижується. Це найбільш безпечний варіант захисту вітрових електростанцій. Інші варіанти зменшення швидкості обертання, пов'язані зі створенням протидіючого моменту за рахунок гальмування генератором є потенційно небезпечними як для вітрових електростанцій, так і для життя.

Для установки акумуляторних батарей необхідне опалювальне вентильоване приміщення з температурою вище 0 оС і площею 1 м2. Установка має бути  із заземлення, яке відповідає стандартам. За допомогою системи автоматичної орієнтації вітрові електростанції орієнтуються на вітер. Залежно від умов експлуатації термін служби вітрової електростанції становить від 15 до 25 років.

Висновок:

Отже, ми дізналися про вироблення електроенергії, без шкідливого впливу на навколишнє середовище. Одною із таких електростанцій вважаються вітрові електростанції, які виробляють електроенергію завдяки горизонтальним і вертикальним вітрякам. Проте ці електростанції можуть діяти лише в дуже вітряному навколишньому середовищі, і тому властиві лише в певних місцинах. Однією з проблем вітрових електростанцій є їх запуск, тобто при не достатній швидкості вітру вони не працюватимуть. Тому вітрові електростанції встановлюють переважно на островах, у морі, океані, тобто у великому просторі, де властиві сильні вітри. Щоб уникнути цієї проблеми виробникам потрібно уважно переглянути клімат регіону, кліматичні умови у різні пори року, і врахувати усі недоліки й переваги.