Реферат: Ветроэнергетика
Реферат: Ветроэнергетика
Введение.
Потребление
энергии, а вместе с ним и ее стоимость увеличиваются во всем мире, и наша
страна здесь не исключение. Но ресурсы планеты начинают истощаться, и всё
большую тревогу вызывают экологические проблемы. Вот почему постоянно растет
интерес к нетрадиционным, экологически чистым источникам энергии – ветру,
солнцу, волнам.
В
данной работе рассматриваются ветроэнергетические установки малой мощности.
Анализируется опыт их эксплуатации, технические характеристики, экономичность и
удобство. На основе этого делается вывод о преимуществах использования таких
установок в некоторых отраслях и удаленных местностях.
Описываются
перспективы и возможности применения ветроэнергетических установок малой
мощности в России, а так же успешный опыт реализации подобных проектов другими
странами.
Энергию приносит ветер
Острую
нехватку энергии испытывают фермеры, садоводы, вахтовики, геологи, животноводы.
Да и в относительно благополучных с точки зрения энергоснабжения районах все
обстоит далеко не лучшим образом. Отключения электричества из-за природных
катаклизмов, кризиса неплатежей и просто краж проводов становятся - увы -
привычным явлением. Если к тому же вспомнить о том, что, по данным МЧС, 80%
высоковольтных линий электропередачи в стране предельно изношены, ситуация
представится совсем невеселой. А мы уже давно привыкли жить в освещенных домах,
смотреть телевизор, пользоваться холодильником, компьютером и прочими бытовыми
приборами, поэтому даже кратковременное отключение электроэнергии воспринимаем
как маленькую, но все же самую настоящую катастрофу.
Сколько нам нужно энергии?
На
состоявшейся в мае 2003 года 3-й Международной научно-технической конференции
“Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве” прозвучали весьма
тревожные слова. “В сельской электрификации России начиная с 1990 года
происходят разрушительные процессы. Сельские электросети пришли в негодность,..
обслуживание ликвидировано,.. перерывы в электроснабже нии увеличились,..
тарифы непомерно возросли,.. администрацией РАО ЕЭС не только отменен льготный
тариф для сельхозпроизводственных электропотребителей, но во многих регионах
устанавливаются тарифы на 20-30% выше, чем для промышленных потребителей и
городского населения, инвестиции отсутствуют,.. в то же время потребность в
быту и в личных хозяйствах возросла. Ищется альтернатива в электроснабжении”
(из выступления академика Российской сельскохозяйственной академии И. Ф.
Бородина).[1]
Около
30% фермерских хозяйств и 20% садово-огородных участков в России вообще не
подключены к электрическим сетям. Строительство новых линий электропередач для
снабжения отдаленных изолированных потребителей ведется крайне медленно из-за
хронической нехватки средств, а дизельные генераторы часто функционируют
неэффективно, да к тому же они требуют регулярного и квалифицированного
обслуживания, моторное топливо стоит все дороже, его доставка недостаточно
надежна и экономична…
Между
тем подсчитана средняя “энергетическая корзина” сельского жителя, к которым, по
меньшей мере, в летний период, вполне можно причислить и владельцев дачных
коттеджей. Она составляет 115 киловатт-часов месяц. Цифра взята не с потолка, а
складывается из требований обеспечения так называемого “интеллектуального
быта”. Это освещение, радио, телевидение, бытовой холодильник, электробритва,
кипятильник, мелкий бытовой электроинструмент, компьютер, огородный насос. Не
забудем и то, что за последнее время появилось много бытовой техники,
работающей от встроенных аккумуляторов, которые необходимо периодически
подзаряжать: фонарики, мобильные телефоны, те же электробритвы,
электроинструмент и др.
Конечно,
зимой энергии потребуется больше - дом нужно отапливать. Но поскольку традиция
печного отопления в России не только не устаревает, но и переживает
своеобразное возрождение в виде появления новых конструкций сверхэкономичных
печей, а недостатка в дровах нет, дополнительного расхода электричества тут не
предвидится. Так где же взять этот самый необходимый минимум? Одна из
возможностей – ветроэнергетика малой и сверхмалой мощности. [1]
ВЭУММ: малые – не значит маленькие
Современные
ветроэнергетические установки делятся на два класса: мощные, в сотни тысяч
киловатт, называются сетевыми потому, что при безветрии обеспечение потребителя
энергией идет из сети; и автономные, работающие в паре с аккумулятором. Как
правило, мощность автономных установок не превышает 5-10 кВт. Они называются:
ветроэлектрические установки малой мощности (ВЭУММ).
На
этот уникальный класс ветроэлектрических установок обратил внимание немецкий
ученый и практик Хайнц Шульц. Он и ввел термин “Kleine Windkraftanlage” “малые
ветроэнергетические установки”.
Считается,
что в областях со среднегодовыми скоростями ветра менее 4 м/с использование
энергии ветра невыгодно. Однако это утверждение не распространяется на малые
легко разгоняемыые ветросиловые установки для зарядки батарей и
многолепестковые установки для водоподъема. Заселение американских и
австралийских внутренних территорий, где большинство областей имеют
среднегодовые скорости ветра менее 2 м/с, было бы без них невозможно”.[2]
ВЭУММ
просты и дешевы в монтаже, эксплуатации и ремонте, экологичны, не требуют при
работе практически никакого обслуживания, периодической подстройки и др. Пара
ветродвигатель-генератор вполне обходится без редуктора, что еще более упрощает
и удешевляет конструкцию, повышает ее надежность.
Таким
комплексным набором важнейших свойств не обладает ни один класс нетрадиционных
энергетических установок. Причем энергоснабжение они могут обеспечить в
регионах со средней скоростью ветра всего 3-5 м/с. Фактически обладатель ВЭУММ
приобретает почти полную независимость как от традиционных производителей
энергии, так и от природных явлений.
По
сравнению с Европой и США ветроустановок в нашей стране выпускается намного
меньше. Возможно, здесь сказывается недостаточная информированность
потенциальных потребителей или относительная дешевизна жидкого топлива, однако
изготовители ветровых генераторов в стране есть, и их продукция по качеству не
уступает зарубежной. По конструктивным признакам выпускаемые установки делятся
на две группы. К первой относятся установки мощностью до 1000 Вт. В качестве
примера можно привести семейство установок, выпускаемых Санкт-петербургским
предприятием ФГУП ЦНИИ “Электроприбор”. Это мобильные устройства с
трехлопастным ветровым колесом диаметром 1,5 или 2,2 метра, монтаж которых
настолько прост, что справиться с ним потребитель способен самостоятельно. В
упакованном виде установка (без аккумулятора) размещается в двух ящиках общей
массой 50 кг.
Рис.1.Примеры
и внешний вид ВЭУММ. [4]
Установка
имеет оригинальную флюгерную систему, которая постоянно ориентирует ветроколесо
на ветер и одновременно защищает устройство от слишком большого ветрового
давления. Как всякий обычный ветряк, в горизонтальной плоскости флюгер под
действием ветра способен поворачиваться в обе стороны на несколько оборотов.
Когда ветер прекращается, специальная пружина возвращает его в исходное положение,
не позволяя закручиваться кабелю, с помощью которого осуществляется съем
энергии. Кроме того, генератор вместе с ветровым колесом способен
поворачиваться и в вертикальной плоскости. Если ветер становится слишком силен
и угрожает повредить установку, колесо с генератором поворачивается вокруг
горизонтальной оси, оптимизируя ветровой напор, вплоть до угла 900, когда
лопасти встают параллельно воздушному потоку.
Установки
второй группы (УВЭ 1000 и УВЭ 1500) близки к стационарным. Пятилопастное
ветроколесо диаметром 3,3 м
монтируется на сборной мачте из труб со стальными растяжками. Мачта требует
устройства фундамента и специальных приспособлений для монтажа и демонтажа. Для
защиты от сильных ветров используется иное решение. Генератор установлен на
поворотном подшипнике несимметрично. Когда ветровое давление усиливается,
корпус генератора начинает парусить, разворачивая ветровое колесо в
горизонтальной плоскости. Ветер стихает - и пружина флюгера возвращает колесо в
прежнее положение.[3]
Стоит
отметить и то обстоятельство, что если удельная стоимость зарубежных
европейских аналогов ВЭУММ диапазона номинальной мощности до 5 кВт составляет
от 1,4 до 6,4 евро за ватт, то аналогичный показатель для большинства
российских ветроустановок втрое ниже.
Переход
в энергетическую область ВЭУ средней мощности достаточно просто осуществить
путем создания энергетических комплексов (ЭК), состоящих из нескольких
установок (5-10 единиц). Суммирование мощностей осуществляется на едином
аккумуляторе. Хотя такой комплекс не разместить на шести дачных сотках, площадь
все же он займет небольшую. Номинальная мощность ЭК может быть доведена до
10-15 кВт, пиковая мощность – до 20-25 кВт, выработка - до 1800 кВт.ч/мес.,
зато стоимость изготовления снижается в 3-4 раза.
Подобный
комплекс способен полностью обеспечить энергией не то что крупное фермерское
хозяйство или небольшой поселок. Следует отметить, что в этом случае нужно
обеспечить резерв мощности в виде дизельной электростанции.
Благодаря
своим поистине уникальным эксплуатационным свойствам и техническим
характеристикам ВЭУММ способны отнюдь не только на обеспечение быта сельского и
дачного дома. Они могут быть альтернативой в решении задачи обеспечения
энергией самых различных автономных станций: навигационных, радиорелейных,
метеорологических, обслуживающих нефтегазопроводы и др.
Множество
таких станций находится в труднодоступных районах на значительном удалении
человеческого жилья - на побережье Северного Ледовитого океана, в тайге и
тундре, куда и доставить-то необходимое оборудование представляет немалую
проблему.
Постепенно
многие станции переводились на автоматический режим, но проблема их
энергообеспечения до сих пор стоит достаточно остро. Требуется не только
снизить затраты на их содержание и обслуживание, но и гарантировать надежность
работы. Для этих целей подходят ВУЭММ. Они просты и надежны при изготовлении,
эксплуатации, транспортировке, монтаже, ремонте. Наконец, по сравнению с любым
иным источником энергии чрезвычайно дешевы.
Заключение.
В
реферате представлена одна из возможностей решения проблемы, связанной с
энергообеспечением сельского хозяйства или частных владений, за счет применения
ветроэнергетических установок. Такие установки могут стать альтернативой
традиционным способам энергоснабжения указанных объектов.
Солоницын
А. Второе пришествие ветроэнергетики // “Наука и жизнь”, 2004, № 3.
Heinz Schulz. “Kleine
Windkraftanlage” Technik. Erfahrungen. Mebergebnisse. Okobuch Verlag, Staufen,
1993.
Фатеев
Е. М. Ветродвигатели.- М.: ГИНТИ машиностроительной литературы, 1962.
www.elektropribor.spb.ru/rufrset.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru/