НиВИЭ_4._Ветроэнергетика

Курс «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»

Тема 3. Ветроэнергетика

1

Ветер

это течения атмосферного воздуха, порождаемые неравномерным нагревом поверхности Земли солнечным излучением.

Местные ветры – особые местные условия рельефа земной поверхности (моря, горы и т. п.)

Бризы – береговые морские ветры, которые возникают вследствие изменения температур днѐм и ночью (зона распространения около 40 км в сторону моря и 40 км в сторону суши)

Муссоны – годовые изменения температуры в береговых районах больших морей и океанов

2

1

Карта ветроэнергетических ресурсов России

Среднегодовая скорость ветра составляет от 3,5 до 6 м/сек.

Потенциалы ветровой энергии в России (ТВт-час в год)

2

Рост мощности и диаметра ротора коммерческих ветродвигателей

За последние 14 лет мощность ветродвигателей увеличилась в 100 раз: от 20-60 кВт при диаметре ротора около 20 м в начале 1980 годов

до 5000 кВт при диаметре ротора свыше 100 м к 2003 году

5

Зависимость стоимости электроэнергии от мощности ветродвигателей при их расположении на побережье и вдали от моря

За тот же период (1980 – 2003 гг.) стоимость генерируемой ветряками энергии снизилась на 80 %

6

3

Суммарные установленные мощности по странам

Ветроэнергетика России

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 60 000 миллиардов кВт·ч/год

Экономический потенциал составляет примерно 260

млрд кВт·ч/год (30% производства электроэнергии всеми электростанциями России)

Куликовская ВЭС

(ОАО "Янтарьэнерго") – одна из самых больших ВЭС России

Расположена в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области

Мощность 5,1 МВт

Среднегодовая выработка составляет около 6 млн кВт·ч

Затраты на сооружение:

по оборудованию - $924/кВт·ч,

по капвложениям - $2158/кВт·ч

Первый агрегат (датская фирма) - май 1998 г., последний – в июне

4

ВЭС России

Анадырская ВЭС (Чукотский АО).

Сроки :

проектирования и строительства – январь 2001 - октябрь 2002 гг.

пуск на полную мощность - июль 2003 г.

Мощность станции - 2,5 МВт (10 ВЭУ типа АВЭ-250)

Скорости ветра

среднегодовая - 6,5 м/с

максимальная - 52 м/с

Выработано 2370,68 кВт.ч э/э (с 1 июля 2003г. по 1 апреля 2004г.)

Подтверждена работоспособность:

скорости ветра от 4,8 м/с до 30 м/с

температуры до -42 градусов

параллельная работа ВЭС (70% мощности) и ДВС (30% мощности)

Калмыцкая ВЭС

Площадка размещена в 20 км от Элисты

Планы:

мощность 22 МВт

годовая выработка 53 млн кВт·ч

2006 - установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт, выработка от 3 до 5 млн кВт·ч

Источник: www.rosteplo.ru

ВЭС России

10

5

Взаимодействие воздушного потока с лопастью ветроколеса

6

Влияние препятствий

При увеличении высоты положения ветроколеса в два раза его мощность увеличится примерно в полтора раза

Минимальная высота башни под ветродвигатель должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы 13 нижний конец крыла ветроколеса был на 1,5-2 м

выше ближайшего препятствия.

Основные конструкции ветроагрегатов

14

7

Ветроколесо с горизонтальной осью

Основная вращающая сила – подъемная сила

Существующие системы ветродвигателей по схеме устройства ветроколеса и его положению в потоке ветра разделяются на три класса

Первый класс включает крыльчатые ветродвигатели:

•ветровое колесо располагается в вертикальной плоскости;

•плоскость вращения перпендикулярна направлению ветра (ось ветроколеса параллельна потоку)

Обычно используются двух- и трехлопастные ветроколеса

Многолопастные колеса:

•большой крутящий момент при слабом ветре

•используются для перекачки воды и других целей, не требующих

15 высокой частоты вращения ветрового колеса

Классификация ветродвигателей

Второй класс – системы ветродвигателей с вертикальной осью вращения ветрового колеса

по конструктивной схеме

16

8

Ветроэлектрогенераторы с вертикальной осью

Чашечный ротор (анемометр).

Роторные ветродвигатели

18

9

Ветроэлектрогенераторы с вертикальной осью

Ротор Дарье

Изобретение было сделано в 20-е годы

Вращающий момент создается подъемной силой

Имеет лопасти с профилем крыла самолета

Конструктивная простота и легкость эксплуатации (все механические узлы и механизмы управления расположены на уровне земли)

– образный

Ф-образный

с прямыми лопастями

1 – башня (вал), 2 – ротор, 3 – растяжки, 4 – опор, 5 – передача вращающего 19 момента

Ветроэлектрогенераторы с вертикальной осью

Ротор Масгрува

Лопасти расположены вертикально, но имеют возможность вращаться или складываться вокруг горизонтальной оси при отключении (при сильном ветре)

Ротор Эванса

Лопасти в аварийной ситуации и при управлении поворачиваются вокруг вертикальной оси.

Концентраторы

 Мощность ветроэнергоустановки зависит от эффективности использования энергии воздушного потока

20

10