Ветрогенераторы, ветряные электростанции - альтернативные источники энергии

Ветер, и ветровая энергия, давно используются человечеством в своих целях. Жители древнего Вавилона и Китая использовали силу ветра для полива орошаемых культур в сельском хозяйстве. А первые парусные лодки появились еще раньше. В средние века в Европе использовались ветряные мельницы, чтобы размолоть зерно в муку. Поэтому можно смело заявить об эффективности ветровой энергии в истории человечества.

Физически процесс происходит следующим образом. Солнце нагревает атмосферу неравномерно, поэтому некоторые участки теплее, а некоторые – холоднее. Воздух движется из теплых участков - в холодные, создавая ветер.

Эту силу ветра и используют в ветрогенераторах (ветряные электростанции). Ветер обдувает винт ветрогенератора, тем самым приводя его в движение. Для вращения винта, нужен ветер, со скоростью около 25 км/ч.
 

Конструкция ветрогенератора

Сам ветрогенератор состоит из следующих основных частей:

• Ротор (лопасти ветряной электростанции) - преобразует энергию ветра в энергию вращения. Большинство современных роторов ветровых турбин состоит из трех лопастей.
• Современные лопасти ветряных электростанций в диапазоне 30 метров в длину, как правило, изготовлены из армированного стекловолокном полиэстера или древесно-эпоксидной смолы. Скорость вращения лопастей от 12 до 24 оборотов в минуту на низкой скорости.
• Редуктор повышает скорость вращения вала с низкой скорости (приблизительно от 12 до 24 оборотов в минуту) до высокой скорости вращения (примерно 1000 - 3000 оборотов в минуту), и приводит в движение генератор. Некоторые современные ветряки имеют генератор, подключенный напрямую к лопастям.
• Генератор использует магнитные поля, чтобы преобразовать результирующую вращательную энергию в электрическую энергию.
• Анемометр и флюгер расположены на задней стороне корпуса ветровой турбины и измеряют скорость ветра. Собранная информация используется системой управления для того, чтобы вырабатывать максимальное количество энергии. Данные скорости ветра также используются для контроля работы и позволяют операционной системе начинать и останавливать турбину. Современная ветряная электростанция начинает вырабатывать энергию при скорости ветра от 4 м / с и выключается при скорости около 25 м / с. Механизм рыскания поворачивает ротор в преобладающее направление ветра.
• Башня ветрогенератора изготавливается из стальных труб, хотя решетчатые башни до сих пор используются в некоторых странах. Башни для современных ветровых электростанций бывают высотой от 60 метров до 100 метров.
• Трансформатор преобразует напряжение, которое требуется для электрической сети. Трансформатор может быть встроен в башню или расположен у основания башни.

Лучшие места для установки ветряных электростанций - это прибрежные районы, которые открыты сильным и постоянным потокам ветра. Некоторые ветрогенераторы устанавливают прямо в море. Лопасти специально поднимают на максимальную высоту, туда, где ветер имеет наибольшую силу.

Плюсы использования ветровых электростанций (ветрогенераторов):

• Ветряная энергия довольно дешева, генераторы не нуждаются ни в каком топливе
• Не производит выбросов, или отходов производства энергии
• Отлично подходит для обеспечения энергией отдаленных районов

Недостатки ветрогенераторов

• Ветер не всегда предсказуем – иногда бывают периоды без ветра по несколько дней
• Земля под ветрогенераторы рядом с побережьем обычно стоит недешево

Одна из самых распространенных проблем в поиске подходящих мест для строительства ветровых турбин является движение военных и гражданских самолетов. Вот почему авиация является одним из первых вопросов, которые исследуются при строительстве ветрогенератора в определенном месте. Здесь есть проблемы и использования радаров и физической посадки – взлета самолета.

Но проблем с авиацией можно избежать несколькими способами:

• Снижение общей высоты турбины ветрогенератора
• Уменьшение количества или ориентации турбин

Проектирование и создание проекта ветряной электростанции проводится в несколько этапов. Проводится полное технико-экономическое. Это технико-экономическое обоснование включает в себя подробные освещение пунктов о местных радарах, авиации, археологии, животного мира, доступе телекоммуникаций, гидрологии местности и расположении.

Строительство ветряной электростанции

Строительство ветряной электростанции может занять от 4 месяцев постройки одной башни ветрогенератора, до 2 лет - большой электростанции, состоящей из 20 и более турбин.

Срок службы ветрогенератора по проекту считается равным 20 – 25 лет. После этого генераторы или заменяются на новые или демонтируются. Причем в развитых странах демонтаж происходит самым тщательным образом – демонтируются все следы человеческого вмешательства в природу, убираются все остатки кабелей, деталей, строительного мусора, восстанавливается природный слой почвы.

Строительные работы, необходимые для строительства ветряной электростанции меняются от места к месту, но обычно включают следующие этапы:

• Временная строительная площадка - размером примерно 50 х 50 м
• Основание ветряной башни ( из железобетона ) Бетонированная площадка ( в том числе для стоянки автотранспорта), прилегающая к турбине - обеспечивает стабильную основу, на которой держится сама башня генератора.
• Здание контроля и управления - площадь примерно 6м х 6м, здание строится для размещения электрических распределительных устройств, приборов учета и т.д.

Альтернативные и возобновляемые источники энергии пользуются огромной популярностью во всем мире. Стоит отметить, что крупнейшая интернет компания Google, также использует для своего оборудования энергию ветровых электростанций. В Австралии, США, Канаде, Европе сила ветра используется на благо цивилизации. Развитые и развивающиеся страны наращивают потенциал ветровой энергии, возможно что в Европе и Северной Америке уже через несколько лет основным источником энергии станет сила ветра (сейчас этот показатель составляет от 20 до 40 %)

Ян Волховский, promplace.ru