СРО НП «МЦЭЭиВИЭ»

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Парус на ветру

 

 

Главное в ветроэнергетике — ветер. При постоянном сильном ветре любая ветроэнергетическая установка (ВЭУ) будет вырабатывать электроэнергию, а без ветра даже самые лучшие ВЭУ бесполезны.

 

 

 

Таблица. Определение потенциала энергии ветра, Вт/м2

Для традиционных ВЭУ недостаточен ветер со скоростью 5—6 м/с. Поэтому существует убеждение, что если нет ветра со скоростью более 10 м/с, то ветроэнергетика не может претендовать на альтернативу традиционным поставщикам электроэнергии. Однако инновационные технические решения все же позволяют использовать слабый ветер и эффективно генерировать электроэнергию без вреда для окружающей среды. Примером является ветроэнергетическая парусная установка (патент на изобретение №2346182 от 05 марта 2007 г., Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript ).

Если обратиться к истории, то первым устройством, использовавшим энергию ветра, был парус. Парус и ВЭУ кроме одного источника энергии объединяет один и тот же используемый принцип. Исследования показали, что парус можно представить в виде ветродвигателя с бесконечным диаметром колеса. Парус является наиболее совершенным устройством, с наивысшим коэффициентом полезного действия, которое непосредственно использует энергию ветра для движения.

Парусная ВЭУ снабжена четырехугольными парусами, которые под давлением ветра движутся горизонтально по направляющим и передают энергию движения через трансмиссию на электрогенератор. Парус проходит вдоль всей установки по прямой линии и при этом принимает всю площадь ветрового потока с минимальными потерями (с аэродинамической точки зрения профиль паруса не переходит линию ветра), отнимая у ветра большую часть энергии. Парус доходит до края, складывается и идет в сложенном состоянии в обратном направлении по верхней узкой части между контурами на исходную позицию. В это время раскрывается другой парус и также проходит рабочий путь. Цикл повторяется бесконечно. Паруса между собой равноудалены. Их как минимум три (можно больше), поэтому ветровой поток используется без перерыва.

Кожух на парусной ВЭУ выполняет функцию гильзы, парус — функцию поршня, а ветер —функцию пара. Система аналогична большому паровому двигателю.

Если на лопастной ВЭУ происходит одномоментное сталкивание ветра с лопастью, то на парусной контакт ветра и паруса является длительным по времени и расстоянию. Благодаря этому происходит максимальное использование энергии ветра.

Контрольным показателем эффективности работы ветроэнергетической парусной установки является сравнение скорости входящего и выходящего воздушного потоков. Скорость входящего в парусную ВЭУ воздушного потока —12 м/с, скорость выходящего воздушного потока — 2—3 м/с. Отсюда КПД (КИЭВ) коэффициент использования энергии ветра не менее 80 процентов.

Принципиально новая схема двигателя парусной ВЭУ обладает еще одним преимуществом — возможностью использовать концентратор воздушного потока и таким образом преобразовывать скорость ветра с 5 до 15 метров в секунду (рис. 1).

Рис.1. Природный концентратор ветрового потока

Парусные ВЭУ, представленные в настоящее время на энергетическом рынке, не являются парусными в классическом понимании, так как эти установки лопастные (лопасти выполнены из парусного материала) и не являются конструкционными аналогами парусной ВЭУ.

Необходимо также учесть возможность модульного составления парусных ВЭУ с расширением по вертикали и по горизонтали. Таким образом, они значительно превосходят лопастные ВЭУ по количеству производимой энергии на единицу площади.

Сегодня имеются разработки парусных ВЭУ со следующими техническими характеристиками:

• масса до 20 кг, мощность 1 кВт (при ветре 12 м/с, площади паруса 1,5 м2, рабочем ходе паруса 2 м);

• масса до 160 кг, мощность 5 кВт (при ветре 12 м/с, площади паруса 8 м2, рабочем ходе паруса5 м);

• мощность 5МВт, (34 блока по 150 кВт каждый, при ветре 12 м/с, площади паруса в одном блоке 150 м2, длине блока 20—25 м).

Где в России можно использовать парусные ВЭУ

Отдельно стоит обратить внимание на возможность применения парусной ВЭУ на водном транспорте. Крутящий момент с парусной ВЭУ на водном транспортном средстве передается с помощью трансмиссии прямо на гребной винт, если судно небольших размеров. Если длина морского судна больше 10 м, то крутящий момент сначала идет на электрогенератор, а затем электроэнергия подается двигателю, снова преобразуется в механическую энергию и передается движителям. При изменении направления ветра или курса корабля парусная ВЭУ на самоориентирующейся платформе поворачивается парусом перпендикулярно ветру, что позволяет кораблю идти против ветра почти с той же скоростью, что и по ветру.

Наземное применение парусной ВЭУ возможно в тех регионах, где расположены энергетические ветровые зоны. В России это в основном побережье и острова Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Чукотки, Нижняя и Средняя Волга, Каспийское море, побережье Охотского, Баренцева, Балтийского, Черного и Азовского морей. Отдельные ветровые зоны расположены в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале (рис.2). Максимальная средняя скорость ветра в этих районах приходится на осень-зиму, когда потребности в электроэнергии и тепле максимальны.

Рис.2. Потенциал ветроэнергетики в России

Автор: Александр Михеев

Источник: журнал "Мировая энергетика", № 08 (67) за август 2009г

Около 30% экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14% — в Северном экономическом районе, около 16% — в Западной и Восточной Сибири. В ветровых зонах проживает только 20% населения, а 80 % — на территориях со средне-годовой скоростью ветра 5—6 м/с.

Несмотря на актуальность развития мировой ветроэнергетики и коммерческие перспективы производства ВЭУ, многие российские разработки в этой области остаются реализованными только на бумаге из-за недостаточной инвестиционной активности и сравнительно малой вовлеченности российского бизнеса в построение инновационной экономики.

 
Какие возобновляемые источники энергии Вы используете или считаете необходимым использовать?
 

Через десять лет России потребуется производить на 60% электричества больше, чем сейчас. Но даже то, что мы имеем сегодня, вырабатывается на оборудовании с износом более 70%. Стране как хлеб нужны новые энергетические мощности. Но какие? Сделаем ставку на атом? Будем воздвигать новые плотины? Продолжим по привычке жечь уголь и газ? А может быть, нам поможет ветер? ("Популярная механика", декабрь 2009).

Подробнее ...

Поиск