1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Теоретически предсказать эти характеристики с достаточной степенью достоверности для конкретного района крайне сложно, Поэтому пользуются наблюдениями сети метеорологических станций, которые дают возможность получить некоторые среднестатистические показатели для данной местности и должны служить основой для решения вопроса о сооружении ветроэнергетической установки или ветроэнергетической станции. Считается, что сооружение ветровой установки мощностью до 5-6 кВт экономически оправдано при скорости,ветра, превышающей 3,5-4,0 и/с. Для больших установок требуется скорость ветра 5,5-б,0 и/с. !43 Рне.
40. Схема рваоннровеннв ветровою ренннв нв террнторнн СССР. Из зарубежных данных видно, что для сооружения ветровой энергетической установки мощностью в несколько мегаватт предпочтительны районы со среднегодовой скоростью ветра 8 и/с иа высоте размещения ветроколеса. Приведем данные о скорости ветра для отдельных районов России (рис,40). Скорости ветра 8 и/с и более наблюдаются в следующих пунктах России (в скобках указаны значения среднегодовой скорости ветра на высоте 1О и в м/с); Амдерма (8,0), Мархотский перевал в Краснодарском крае (9,3), мыс Желания в Архангельской области (8,0), Пестрая Дресва на Магадане (9,0), Симутир на Курильских островах (10,4), Сюркуль в Хабаровском крае (10,4), гора Эльбрус (8,7). Скорости ветра от 7 до 7,9 м/с характерны для следующих пунктов: Анадырь (7,б), Вайда- Губа в Мурманской области (7,з/, Ванкарем (7,9), Гижига в Магаданской области (7,9)„Колюгнно на Чукотке,(7,4), Кресты на Таймыре (7,3), Петропавловск-Камчатский (7,0), Шумшу на Сахалине (7,9).
В то же время в районах восточнее реки Внисея до побережья Охотского моря преобладают ветры слабой интенсивности - от 1,5 до 3,5 м/с; только на самом побережье она повышается. Из зтого перечня можно увидеть определенную закономерность -.высокие скорости ветра характерны для морских побережий и горных перевалово Эта закономерность подтверждается также зарубежными исследователями.
Например, западногерманские специалисты, изучавшие воз- можность создания системы мощных ветровых электростанций в Германии, сообщает о том, что сксзрости ветра на Балтийском побережье Германии находятся в интервале б-7,5 м/с, во внутренних же районах эти значения меньше. Одновременно они приводят данные о периоде затишья. Оказалось, что периоды затишья 1штнля) наблюдаются, как правило, летом, на морском побережье Германии продолжительностью 7-10 ч, во внутренних районах страны - 16-30 ч максимально до 130 ч. Этн же специалисты указывают еще на одну деталь при определении скорости ветра.
Систематические мстеонаблюдення н определения скорости ветра ведут, как правило„на высоте 10 м, а ветроколесо расположено на высоте 100 м. По этой причине нахожсление расчетной скорости на высоте 100 и осуществляется путем экстрайаляции, которая не всегда дает надежные результаты.экономически приемлемой считается работа ветровой установки в течение примерно 2500 чlгод,)Сразу же возникает вопрос: что делать потребителю в то время когда, ветра нет или его скорость недостаточна для обеспечения работы установки7 В этом случае имеется несколько возможностей, Одна из ннх - использование резервного источника энергии, в частности,подклиэченне другой энергосистемы. Другой вариант предусматривает работу ветровой установки в комбинации с аккумулятороы энергии~(механическим, тепловым или электрическим). Зарубежные специалисты отмечают, гто:только аккумулирование энергии одной или нескольких ветровых установок экономически невыгодно.
Целесообразно применять аккумулятсэры ветровой установки в комбинации с энергосистемой, причем рекомендуется иметь их электроемкость 1-2 кВт/ч на 1 кВт установленнс>й мощности ветровой 'установки. Наконец, третий вариант - это комбинация ветровой и солнечной электростанции;, которые в принципе могут резервировать друг друга. 52. Принципы преобразования ветровой энергии Кинетическая энергия п<этока воздуха, занимающего объем Ч, имеющего плотность р и движущегося со скоростью с, Мощность ветрового поток», проходящего через площадь 3, 1 1~1 = — раз Я. 2 10 Заказ 10 1 С помощью ветроэнергетической установки в механическую энергию может быть преобразована только часть энергии ветрового потока1Отношение кинетической энергии ветрового потока Ев, преобразованной с помощью ветровой турбины в механическую энергию, к кинетической энергии невозмущенного ветрового потока Е называется коэффициентом мощности, или коэффициентом использования энергии ветра С учетом коэффициента мощности мощность ветротурбины 1 М = — 1р чэ.б .
2 В большинстве конструкций ветроэнергетических установок для преобразования кинетической энергии м ветра в механическую энергию используется принцип подъемной си- . Х лы крыла (рнс. 41). Если лопасть, имеющая про- 4г о г ка филь крыла, омывается ламннарлвивушуюсявветровемяетоке. ным потоком воздуха, то за счет разной скорости воздуха в нижней н верхней части лопасти возникает разное давление и на лопасть действует подъемная сила Р н сила лобового сопротивления Р'. При разработке профиля стремятся к тому, чтобы сила Р была максимальной, а сила Р- минимальной.
Сила Р~ обеспечивает перемещение лопасти в плоскости ее вращения, сила Рг воспринимается опорой, Угол б между хордой лопасти и направлением движения лопасти называется. углом установки, угол у между хордой и направлением относительной скорости ветра н' - углом атаки. Угол б зависит только от ориентации лопасти, угол у - от скорости ветра и скорости перемещения лопасти. Скорость ч перемещения элемента лопасти зависит от расстояния г этого элемента, от оси вращения н от частоты вращения ьп Таким образом, при фиксированном угле установки угол атаки у на разных участках лопасти оказывается разным.
Чтобы выдержать угол атаки в пределах оптимального, прибегают к закрутке лопасти по его длине. тз В большинстве современных ветл,нвт ровых,турбин с помощью .специалья,е и ор ных устройств (центробежных, гидравлических и других) обеспечивается возможность поворота всей лопасти 4Э или ее 'части, изменения за счет этого га угла атаки и регулирования мощности аз 4 на валу по заданному закону.
$е При скорости ветра, меньшей но- минальной, лопасть разворачивается е р тр тз у» м в зр таким образом, чтобы угол атаки был гкервеые ротор"тыуе . оптимальным и коэффициент испольРио' 4З Заамммаыта МОПВЫЕти Ватвваеа зования ветра максимальным. При ко сти етра большей номиналь- ,; ной, разворотом лопасти добиваются уменыцения Коэффициента использования энергии ветра дс значения, при котором мощность на валу.,соответствует номинальной. На рис. 42 на примере ветровой турбины номинальной мощностью 2МВт показана зависимость мощности и козффици сти тве а Угол атаки у, определяющий коэффициент. мощности гр, зависит от скорости ветра ли и частоты вращения ротора а.
В силу этого коэффициент мощности удобно выражать с помощью параметра, учитывающего и ш и те. Таким параметром является коэффициент быстроходности ги Х= —. %' где г - максимальный ради-,, ус окружности, омстаемой ротором. ' Ветровые турбины различных типов имеют существенно отличающиеся зависимости коэффициента использования энергии ветра от коэффициента быстроходности (рис.
43). Полтаитоыатичопоы Крьыьчатыа ывото- еетреелеетриееееее лоиаетиыа еееерееея етаипии д-ЗО е теплооеиееывы внм резервиым двитателам Рие. 4З Рнс. 44. Принципиальные конструкции основных типов астровых турбпиг 1- одвоаопаствый во~ар; 2 - двухлопасгпый ротор; 3 - трехлопаспгый розен 4 - мнеголопастный ротор; 5; ро тор тппа аслосппелное колесо; 6 Ротор Дарье; 7- с горпзовтальпой осью араюсвюц 8- с паевмонерелачсй гсеппгоспз; 9- Парусного тнпц 10 - с диффузором; 11 - с ковцппраторозц 13- миогореторнмц 13- двухреторнец 14- внхрсзьм На рис. 44 представлены принципиальные конструкции основных типов ветровых турбин. Рнс. 43.
Основные узлы аетрезнергепгчсской устаиовкп с'горнзоаталыюй осью врагааиив 1 - лопасть| 3- систина разворота лопасти 3 - втулюц 4 - дисковый тормоз~ 5 - мультнплвкатор; б - ппцюмубпа; 7 - генератор; 8 - механизм системы поворотоз 9 - тормоз системы п~ аоропц 10- датчик системы поворота 148 Пример компановки основных узлов встроэнергетической установки с горизонтальной осью вращения показана на рис.45. й3.
Достоинства н недостатки ветроэнергетики Каковы недостатки ветровых энергетических устаиовок7 ' Прежде всего их работа неблагоприятно влияет на работу телевизионной сети. Вот какой любопытный пример можно привести в этой связи. Несколько лет тому назад от жителей Оркнейскнх островов (Великобритания) стали поступать необычные жалобы, Оказалось, что при работе ветровой станции, построенной на одном нх холмов, возникают такие сильные помехи в работе телевизионной сети, что на экранах телевизоров пропадает изображение. Выход нашли в строительстве рядом с ветровой установкой мощного телевизионного ретранслятора, который позволил усиливать телевизионные сигналы.
По имеющимся данным, ветровая энергетическая установка мощностью О,! МВт может вызвать искажение телевизионных сигналов на расстоянии до 0,5 км. Другая неожиданная особенность ветровых установок проявилась в том; что онн оказались источником достаточно интенсивного инфразвукового шума, неблагопрйятно действующего на человеческий организм, вызывающего постоянное угнетенное состояние, сильное беспричинное беспокойство и жизненный дискомфорт: Как показал опыт эксплуатации большого числа ветровых установок в США, этот шум не выдерживают нн животные, нн птицы, покидая район размещения станции, т.е. территории самой ветровой станции и примыкающие к ней становятся непригодными для жизни людей, животных и птиц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
