1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, 1982u), страница 6

1.8). !.10. ПРИМЕНЕНИЕ ВЕТРОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК Энергия ветра может быть вначале преобразована в различные формы механического движения (вращение, поступательное или колебательное движение) Механическая энергия может быть использована для перекачивания жидкости, преобразования в тепловую или электрическую энергию или накапливания запасов топлива.

В некоторых наиболее эффективных случаях накопленная энергия может быть использована без дальнейших преобразований. Прн необходимости для аккумулирования энергии можно использовать сжатие воздуха, гидравлические насосные установки, аккумуляторные батареи, процесс электролиза водорода, инерционные аккумуляторы, нагрев воды и др. (рис. 1 9). '1.10.!. ПЕРЕКАЧИВАНИЕ ВОДЫ И СЖАТИЕ ВОЗДУХА Обычно для ветронасосной установки используется ветродвигатель с горизонтальной ~осью вращения.

Примером его может служить старинный двигатель с парусными лопастями, который все еще используется для целей иррнтации в долине Ласити на о. Крит (Греция), где их так иного, что часто ее называют Долиной десяти тысяч ветряных мельниц. Большое число ветронасосных агрегатов использовалось на американских фермах. Более современная высоконапорная ветронасосная система разработана для целей ирригации в Канаде научно-исследовательским институтом Вгасс Вевеагс(т !пз11(ц1е. В ряде случаев вода подается :2 заи ню 33 детрпддиаот ели 2 3 а рдс 1 1О.

Встрогазотурбннное устройство. З вЂ” компрессор; 3 — привод от ветродвигателн; З вЂ” муфта; а — электрический генератор; 5 — турбина; Б — форсунна; 7— клапан регулировании расхода воздуха. Пплувение онер ПреоуризаВпние знереин фре Сжотагд Впдук Ялнунулирпдпни кепладаи опсас ИспалазоВан пление н о У В1 п ш Рис. 1.9. Иснолвэование энергии ветра. 1.10.2. ВЫРАБОТКА ТЕПЛОТЫ с щ ся в водопроводную систему или водохранилище.

В водопроводных системах ветронасосные установки большой мощности могут подавать воду из основного резервуара во вспомогательный, расположенный в другой части системы. Это можно осуществить или путедт непосредственного механического привода насосов, или же с по- Гжатмд Гидрн- Винто- Впдараднос Мака- Гарлчая Виздуф насос рея аллунулирпро- Вин Водо Дпдидление и про- Продажи Додадле- спарта нмд средсгп В роднину газу Видар п- ние а нефили праппну дн фи и козу мощью ВЭУ, приводящих в действие насосы, подключенные к водопроводной системе.

На гидростанциях ветронасосные установки могут использоваться для перекачивапия воды из вспомогательного водохранилища, расположенного ниже плотины станции, в главное водохранилище, находящееся выше плотины. Это дает возможность пополнять запас воды в нем при наличии ветра и, тем самым„увеличивать базовую мощность гидроэнергетической системы.

34 Энергия ветра может использоваться также на сжатие возду. а для различных целей, в том числе для работы газовой турбины „ля производства электрической энергии в периоды пиковых нагру3ок энергосистемы. При такой схеме газовые турбины обычного типа могут быть модифицированы для соединения компрессора, генератора и многоступенчатой турбины с помощью муфты (рис. Е!0). В рассматриваемом случае двигатель-генератор, который работает как двигатель, получающий энергию от ветродвигателя, ,вращает воздушный компрессор. Сжатый воздух подается в аккумулирующий резервуар или подземное хранилище большой емкости пли очищает скважины природного газа, при этом сама турбина отсоединяется и топливо на ее работу не расходуется. В другом режиме работы, когда мощность, требуемая для обеспечения основной нагрузки, подается от общей системы, компрессор отключается, а турбина соединяется с генератором. Топливо подается к форсунке, вращающей турбину, н сжатый воздух поступает в аккумулирующую емкость.

При адиабатическом сжатии воздуха, т. е. без потерь теплоты, его температура увеличивается. Если воздух аккумулировать в изолированных высокотемпературных контейнерах, то он хорошо сохраняет теплоту (так называемое адиабатическое аккумулирование), Если воздух используется для вращения турбины с заданной эффективностью, то к нему необходимо подводить меньшее количество теплоты, чем при нагреве без применения аккумулирующего контейнера и снижении температуры до температуры окружающей среды (так называемое изотермическое аккумулирование).

Адиабатпческое аккумулирование лучше изотермического в отношении сохранения энергии. Тепловой насос, приводимый в действие ветродвигателем, может быть использован также для отопления в целях экономии топлива и электроэнергии. Механическая энергия, получаемая за счет кинетической энергии ветра, может быть использована для получения теплоты путем тРения твердых материалов, вихревого движения больших масс воды илп других жидкостей или при использовании центробежных масосов.

Эту теплоту можно затем аккумулировать в материалах 2* 35 Юы пгр гпнумулятпарнпя опт прея сгулятор напряженая 1.10нп КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ Вьгхагу ппстояннаго тонн; постоянное напряжение алеет рииеснигт насра Витею ь оля уааьг, помещений тсплоц н о У в. и ш с щ ся с большой теплоемкостью, подобных камню, соли и т. и.

Ее можно также непосредственно использовать для отопления, в технологических процессах, для сушки сельскохозяйственных культур и т. п ! ДОЗ. ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Энергия ветра может быть использована для вращения синхронного генератора переменного тока; получаемая электрическазг энергия непосредственно подается в сеть энергосистемы через повышающий трансформатор. В других случаях энергия ветра используется для выработки электрической энергии в виде постоян- быхос псрсменнагп тона,нагрузка Рцепи пером снньгс тона; тел с уи— Прсоаразооа — Рение,гтригатели,притель Еорьц стаяли, и т и Нагрузки у испи постоннноги' топаз ас3ещенис, прирорьз„ отанни и пг.п. Рнс. 1.11. Варианты преобразования н аккуяулнровавня энергии.

36 ого тока и в нагревательных или отопительных приборах посто„яно~о тока, например реостатных, или она аккумулируется в батареях и потом преобразовывается при использовании нагрузки, работающей на переменном токе. В этих случаях энергию можно аккумулировать в механической энергии вращающегося маховика или в виде газов — водорода и кислорода, полученных при электролитическом разложении воды. газы можно аккумулировать в сжиженном виде в резервуарах или в газообразном в резервуарах или подземных хранилищах, оставшихся от использованных скважин природного газа, и т, и, (Рис. 1.11).

Водород можно непосредственно использовать в качестве топдива в системах отопления и промышленных процессах, преобразо,-вывать в электрическую энергию при использовании емкостей для хранения топлива и газотурбинных генераторов, работающих на водороде, или другими способами. Представляется, что важное значение имеет использование энергии ветра совместно с другими источниками энергии, в частности традиционным топливом, энергией солнечного излучения, энергией, получаемой за счет разности температур в океане, биологическим преобразованием топлива и т.

п. Так как в большинстве мест ветер дует с перерывами, то для непрерывного получения энергии от автономно работагощей установки необходимо аккумулировать ее на длительные периоды— 10 дней и более. Стоимость необходимого аккумулирующего устройства может быть снижена при комбинированном использовании энергии ветра с другими источниками энергии.

Например, в большинстве мест ветер часто дует в то время, когда не светит солнце, и наоборот, поэтому комбинированные системы с гелиоустройствами для преобразования энергии ветра и солнца, например фотоэлектрическими или термическими, потребуют меньшие емкости аккумулирующих устройств, чем системы, которые используют только один из этих типов приемников энергии, Так как скорость ветра в данный момент времени может значительно изменяться на больших площадях, то большое число размещенных на них ВЭУ, работающих на общую сеть, также могут бытк использованы для уменьшения емкости аккумуляторов при данной базисной нагрузке энергосистемы.

1„11. ВЫБОР УЧАСТКОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЭУ 1.11.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ВЕТРА Имеющиеся в настоящее время карты-схемы распределения аврелией энергии ветра над территорией СШЛ дают лишь весьма грубую ее оценку. Многие данные основаны главным образом на 37 печат уооп р„а пт/ма " гпппп уов упав гпп о.о! О П Ш чв гоп% п,ппг о рв уог рпз то~ шпрма Рис.

1.14, Зависимость мощности ветрового потока Р на уровне моря от сечения потока Р и скорости ветра К Рис. 1,13. Зависимость удельной мощности ветра Рти от его скорости !т и высоты над уровнем моря й. ! с к Ум гп гп 3 8 3 Рис. 1.13 Типовая запись скорости ветра- (в среднем за 1 мин, по данным службы погоды США). н о В! П~ Щ Рис. 1.16. Роза ветров, показывающая число часов действия в течение года ветра определенных направлений; о — роза ветров для Кливленда; б— роза ветров для Пуэрто-Рика.

с ш ся 1,112. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТРА 38 измерениях, проведенных у поверхности земли вблизи аэропортов, Однако местоположение их выбиралось большей частью так, чтобы избежать мест, где локальные топографические условия благоприятствуют большим скоростям ветра. Другие карты-схемы получены путем приведения данных измерений ветра на больпзих высотах к стандартной высоте над поверхностью земли (рис. 1.!2). На заштрихованных площадях срсднегодовая скорость ветра на высоте 44 м равна или превышает 8 м/с. Многие из этих зон расположены Рис. !.12. Зоны территории США со среднегодовой скоростью ветра, превышаю- щей 8 и/с.