1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, 1982u), страница 4

1.4. ЭКОНОМИКА В качестве основного параметра для оценки экономической эффективности ВЭУ принималась стоимость вырабатываемой нми энергии. В настоящее время эта стоимость все еше относительно велика по сравнению с энергосистемами, работающими на твердом топливе. Однако можно ожидать снижения стоимости единичных ВЭУ с увеличением нх размеров и развитием технологии массового производства, По современным оценкам можно предполагать, что стоимость энергии, вырабатываемой ВЭУ в зонах со сравнительно высокими среднегодовыми скоростямн ветра, составит от 2 до 3 цент/(кВтХ Хч), Это сопоставимо со стоимостью энергии, производимой обыч- 18 ными дизельными электростанциями, при стоимости жидкого топлива от 6,3 до 6,9 цент/л. ВЭУ без аккумулирования энергии может работать совместно с обычной энергетической установкой, например с дизельной, н при наличии ветра использоваться для экономии топлива, а ВЭУ с соответствующими аккумулируюшими устройствами может быть конкурентоспособной и заменить электростанции обычного типа.

В любом случае аналогичные результаты могут быть полученьг при стоимости топлива 6,3 — 6,9 цент/л в местностях со среднегоовыми скоростями ветра около 6,7 и/с. Для достижения подобных д условий при более низких еднегодовых скоростях ветра нео дима разработка ВЭУ с луч ими характеристиками нлн меньшей стоимостью. 1,5, ОБЩЕСТВЕННОЕ МНЕНИЕ Общественное мнение в отношении применения ВЭУ имеет важное значение в планировании широкого использования энергии ветра, Первоначальные исследования показали, что воздействие таких систем на окружающую среду относительно нсвелико по сравнению с обычными электростанциями.

ВЭУ не требуют затопления больших плошадей или нарушения естественных экологических условий, как это имеет место при сооружении ГЭС. Кроме того, они пе имеют газовых отходов или тепловых излучений, как у систем, работающих на жидком или ядерном топливе. Ветродвигатели обычного типа мощностью в несколько мегаватт имеют ветроколеса диаметром в несколько десятков метров, установленные на высоких башнях и находящиеся под действием сильных ветров.

В этом случае ветроколеса имеют малую частоту вращения и практически бесшумны. Однако необходимы специальные предупредительные меры для предотвращения помех работе блнзрасположенных систем радио и телевидения. Требуются также. меры безопасности для предотврашения повреждений или несчастных случаев при авариях, опасность которых возникает при обледенении ветроколеса. Для применения ветродвигателей обычного типа важное значение имеют также вопросы воздействия их внешнего вида на окружающую среду.

В будущем, если они будут иметь значительное распространение в энергетике США, потребуется создание большого количества ВЭУ и линий электропередачи энергосистем. Особое внимание должно быть обрашено поэтому на разработку привлекательных по внешнему виду башен, ветроколес н поворотных головок таких установок, с тем чтобы избежать форм, нс радующих глаз. 1.6. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ Первый ветродвигатель был, вероятно, простым устройством с вертикальной осью вращения, таким, например, как устройство, применявшееся в Персии за 200 лет до нашей эры для раз- !У мола зерна.

Использование такой мельницы с вертикальной осью 1 вращения получило впоследствии повсеместное распространение в странах Ближнего Востока. Позже была разработана мельница с горизонтальной осью вращения, состоящая из десяти деревянных стоек, оснащенных поперечными парусами Подобный примитивный тип ветряной мельницы находит применение до настоящего времени во многих странах бассейна Средиземного моря. В Х1 в. ветряные мельницы широко использовались на Ближнем Востоке и попали в Европу в Х!П в. при возвращении крестоносцев.

В средине века в Европе многие поместные права, включая и право отказа в разрешении на строительство ветряных мельниц, вынуждали арендаторов иметь площади для посева зерна около мельниц феодальных поместий. Посадки деревьев вблизи ветряных мельниц запрещались для обеспечения «свободного ветра» В Х1у' в. голландцы стали ведущими в усовершенствовании конструкций ветряных мельниц и широко использовали их с этого времени для осушения болот и озер в дельте р. Рейн, Между 1608 и 1612 гг. польдер Беемстер', находившийся на три метра ниже уровня моря„был осушен с помощью 26 ветродвигателей мощностью 37 кВт каждый. Позже известный инженер-гидравлик Лигвотер, применив 14 ветродвигателей производительностью 1000 мз/мин, перекачивавших воду в аккумулирующий бассейн, осушил за четыре года польдер Шермер.

Затем 37 ветродвигателей перекачивали воду из бассейна в кольцевой канал, откуда оиа попадала в Северное море. ' Польдеры — янзмеяцые места, которые предполйгвется осушить (П р ям е ч. р е д.). а) ! в) Ряс. 1.2. Тяпы парусных крыльев: о — наиболее стар!лнный тип с лвусторонним расположением крыла !окало !бео г 1: !— клинья; У вЂ” срезанный конец; 3 — мах; б — традиционная форма стариннога датского тина !ална опорная полка вынесена вперед): ! — упирающееся нолотвнще паруса; ! — сварная полна; г — передняя кромка; е — концевая планка; 5 †продольн связи; б — рейка; е— крыло с жалюзи н вазлуюным тормозом ! — жалюзи; у — тормозные жалюзи; г — крыло с жалюзи и щитком: ! — жаяюан; 2 — агиток.

20 ство, дви у жушееся по замкнутому рельсовому пути на колесах, которые механич ески соединяются с электрическим генераторо Другой тип п поступательно-движущегося устройства разра отан для получени э ° е я энергии при колебаниях в ветровом потоке. азр— ботаны т к акже устройства для преобразования энергии ветра в ". К ним отэлектроэн „ ергию без использования движущихся частей. носится, например, устройство, в котором для выработки электрической энергии на основе термоэлектрического эффекта Томсона используется процесс охлаждения в ветровом потоке.

1.8.1. ВЕТРОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ Осью ВРАц1ения Прямое набегание потока. Ветроприемные устройства с горизонтальной осью вращения могут использовать для преобразоваэнсргии ветра подъемну1о силу или силу сопротивления. Устння эн , так как ройства, и ь спользующие подъемную силу, предпочтительнее, м ст ойстонп могут развить в несколько раз ббльшую силу, че у р епосредственным действием силы сопротивления. Последние, кроме того, не могут перемещаться со скоростью, пре ыш ц'" скорость ветра.

Вследствие этого поверхности, на которые действ ет подъемная сила (ветроколеса), могут быть более быстроходными (быстроходность — отношение окружной скорости элемента поверхности к скорости ветра) и иметь лучшее соотношение мощности и массы при меньшей стоимости единицы установленной мощности. Ветроколесо может быть выполнено с различным числом лопастей; от однолопастных устройств с контргрузами до многолопастиых (с числом лапастсй до 50 и более), Для снижения изгибаю1цих нагрузок у корня лопастям часто придают сужающуюся к периферии ч орму. е,, к ° ф у. Ветроколсса с горизонтальной осью вращения выпол. они пе мог т няют иногда фиксированными по направлению, т.

е. они и у вращаться относительно вертикальной оси, перпендикулярной направлению потока. Такой тип устройств применяется только при наличии одного, господствующего направления ветра. ольшинствс же случаев система, на которой укреплено ветроколссо (так называемая головка), выполняется поворотной, ориентирующейся авлению ветра. У малых ветродвигателей обычно использупо направлению в.т„ . больших — се„воются для этой цели хвостовые оперения, у системы. и большой Для ограничения частоты вращения ветроколеса при ско ости ветра применяется ряд способов, в том числе установка лопастей во флюгерное положение, применение клапанов, установленных на лопастях или вращающихся вместе с ни ними, а также устройства для вывода ветроколеса из-под ветра с помощью бокового плана, расположенного параллельно плоскости вращения колеса.

Лопасти могут быть непосредственно закреплены на валу ветроколеса или же вращающий момент может передаваться от его обода через вторичный вал к генератору или другой рабочей машине. 28 73 рис. ( 3. Типы ветропрнеынык устроиств л — с горизонтально альков осью вращения: ! — однолопастное ветроколесо; 2 — лвухлопастное; 3 — т ехлопастное; 4 — многолопастное; 5 — миоголопастное велосипедного нпа; — рбанное; 7 — ветроколесо, направленное навстречу потоку; 3 в ветроколесо, расположенное ( б н); 3 — ветроколесо с пневматнчвскон передачей мощности; !3 — пасное крыло; и — ветроколесо с диФфузором; 12 — ветроколесо с концентраторам р- зиегии; гз — многоветряковое с песк л к сколькими ветроколесамн; и — ветроколеса встречного вра.

ы вихщейии; — ротор авонн !5 — Савоннуса; !5 — ветроколесо, использующее зиергию свободных ен; б — с вертикальной осью вращения с использованием силы сопротн е: — р р вл ниа: ! — ото 2 р Савоннуса миоголопастныв; 3 — ротор пластинчатыя; 4 — ротор чащечнын; а — с вертйкальнон осью вращення с использованием подъемной снлм: 5 — р— ото Дарье О-образиып; 5 — ротор Дарье 5ь-обрезами) 7 — ротор с прямымн крыдовымн лойастямн (О1гощ1П): 3 — ветротурбнна; з — с вертикальной осью вращения комбинированного типа; 3 — роторы дарье я-образиыя и савониуса: !Π— ротор савокиуса щеле. с вертккальнов осью вращения других талон: !3 — вегронол Я; !! — с йспользовзннем аффекта Магнуса; !2 — с несущнмн поверхностями; д— — есо с е лекто «ым устрой. сгеом; И вЂ” солнечно-ветровое устройство; !5 — ветроколесо с турбиной Веитурн; ! ветроколесо с вихревым устройством.

а) Крыльчатое ветроколесо с горизонтальной осью вращения может располагаться в рабочем положении перед башней или за ней. Современный вариант старинного ветроколеса с парусными лопастями, сконструированный в Принстонском университете из металлических труб и обшивки, имеет форму, близкую к форме воздушного винта, и называется иногда парусным крылом. Оно имеет жесткую трубчатую переднюю кромку, на которой закреплены короткие рейки по форме концевой и корневой хорд. Между их свободными концами натянут трос, который служит задней кромкой лопасти. Поверхности лопастей обычно состоят из свернутого в рулон паруса, который скользит над трубчатой передней кромкой и тросом и растягивается при натяжении троса. Аэродинамическое качество парусного крыла примерно такое же, как и у обычных жестких лопастей воздушного винта, а масса меныпе примерно на бй %.

Размеры парусного крыла ограничиваются допускаемыми напряжениями в материале; его диаметр не превышает 9 м. Различные типы ветродвигателей с горизонтальной осью вращения выполняют также со встречным вращением ветроколес. 2т 26 га и, /5 уаа /5 га и Руст Оа 5ООП Р„„=уааааавт горизонтальной осью вращения нобережье СО -- диаметр иетро- Руст 5наг Га и звестны многоветряковые становк, одной башне у т нонки, которые монтируются на й ашне с целью снижения доли ее стоимости ля в. нонки с данной мощностью.