Зміст

Вступ

Розділ І. Нетрадиційна енергетика - вітроенергетика.

1.1. Вітроенергетика.

1.2. Вітроенергетика у Європі та Україні.

Розділ ІІ. Вітрогенератор, як засіб перетворення енергії.

2.1. Вітрогенератор. Будова вітрогенеротора. Його складові.

2.2. Типи вітрогенераторів.

2.3. Способи використання вітрогенератора (вітроелектричної установки)

Розділ ІІІ. Проблеми та перспективи розвитку вітроенергетики в Україні.

3.1 Проблеми розвитку вітроенергетики.

3.2 Перспективи розвитку вітроенергетики в.

Висновок. Подальша доля вітроенергетики в Україні.

Вступ

Для свого існування людство має постійно вирішувати три основні проблеми: забезпечення продуктами харчування, забезпечення енергією й забезпечення природних і штучних умов, придатних для нормальної життєдіяльності. Ці проблеми пов’язані між собою, але на даному етапі розвитку світової спільноти на перше місце виходить проблема енергозабезпечення людства.

Без розвитку енергетики було б неможливим становлення цивілізації, і людство залишилося б у первісному стані, використовуючи тільки власнуь мускульну силу й домашніх тварин. Проте людська думка вміла знаходити все нові й нові джерела енергії, енергоозброєність постійно зростала. На сьогодні енергоспоживання зростає дуже швидко. Наприклад,

споживання енергії на душу населення на початку двадцятого століття зросло в чотири рази порівняно з 1975 роком. Цей факт пояснюється різким зростанням населення Землі за вказаний відрізок часу – майже на 75 %. До 70-х років двадцятого століття понад 90 % споживаних енергоресурсів становили невідновлювані джерела енергії (нафта, газ, вугілля і т.ін.) і лише 10% –

відновлювані (в основному гідроенергія). За збереження темпів зростання енергоспоживання до XXII століття можливе повне витрачення викопних запасів органічного палива, і не тільки вже розвіданих, але й прогнозованих. Проте дешевизна і порівняно нескладна техніка видобутку викопного палива зумовили

ситуацію, коли використання відновлюваних джерел енергії (сонце, вітер і т.д.) було невигідним в економічних відносинах.

Виробництво енергії на базі невідновлюваних джерел веде до забруднення навколишнього середовища твердими частинками, перегріву поверхні Землі, утворення великої кількості вуглекислого газу, що загрожує глобальними порушеннями природної теплової рівноваги з відповідними наслідками для клімату й життя на планеті. До того ж людство використовує для задоволення прямих потреб 2 % ресурсів, що видобуваються, інші 98 % йдуть на виробництво засобів виробництва й на відходи. Що ж до атомної енергетики, то її недоліки пов'язані з необхідністю перероблення й поховання відпрацьованого палива, а також з небезпекою аварій.

Названі чинники стимулювали в 70-х роках двадцятого століття в економічно розвинених країнах широкомасштабні розроблення способів отримання енергії від відновлюваних джерел, таких, як сонце, вітер, біомаса, геотермальні води. Більше того, незалежно від ставлення до атомної енергетики енергетичні програми багатьох країн на сьогодні містять як пункти щодо розвитку енергетики на відновлювальних джерелах енергії, так і пункти стосовно підвищення ефективності використання енергії.

Невідновлювані і відновлювані джерела енергії мають як переваги, так і недоліки. Проте переваги останніх полягають у невичерпності в найближчому майбутньому і відносній екологічній безпеці. До того ж установки, які працюють з використанням відновлюваних джерел енергії за певних умов (автономність, невеликі розміри) можуть бути виграшними в плані транспортування енергії споживачу. Наведені вище дані доводять перспективність використання відновлюваних джерел енергії. Вибір виду джерела залежить від конкретних

умов.

Слід зазначити, що існуючі процеси дисипації енергії в атмосферних течіях повністю усунути неможливо, проте утилізація за допомогою вітроелектричних установок навіть 1 % енергії дасть людству близько 2.6·1014 кВт·г/рік. Навіть за досягнення людством чисельності у вісім мільярдів йому буде необхідно 1.6·1014 кВт·г/рік за умови, що енергоспоживання на душу населення буде удвічі більшим порівняно з витрачанням енергії в найенергозабезпечених країнах на 1985 р. (в США, наприклад, сумарне енергоспоживання в згаданому році становило 104 кВт·г/рік). Таким чином, вітроенергетичний потенціал достатньо великий, що робить перспективним його утилізацію у великих масштабах.

Розділ І. Нетрадиційна енергетика - вітроенергетика.

1. Вітроенергетика

Вітроенергетика - галузь енергетики, що спеціалізується на використанні енергії вітру-кінетичної енергії повітряних мас в атмосфері. Енергію вітру відносять до поновлюваних видів енергії, так як вона є наслідком діяльності сонця. Вітроенергетика є бурхливо розвивається галуззю, так в кінці 2008 року загальна встановлена ​​потужність усіх вітрогенераторів склала 120 гігават, збільшившись вшестеро з 2000 року. Техніка XX століття відкрила зовсім нові можливості для вітроенергетики, задача якої - отримання електроенергії. На початку століття Н. Е. Жуковський розробив теорію вітродвигуна, на основі якої могли бути створені високопродуктивні установки, здатні отримувати енергію від самого слабкого вітерцю. З'явилося безліч проектів вітроагрегатів, незрівнянно більш досконалих, ніж старі вітряні млини. У нових проектах використовуються досягнення багатьох галузей знання. Сучасні вітряки зовсім не схожі на вітряні млини. Це - споруди висотою з багатоповерховий будинок (адже чим вище, тим вітер сильніше), з величезними лопатями. Та й млинами назвати їх не можна - вони нічого не мелють і призначені виключно для виробництва енергії. У 1931 році в Севастополі була споруджена вітроелектростанція потужністю 100 кіловат, вітрове колесо якої мало діаметр 30 метрів. До 1942 року вона справно постачала електроенергію місту. У 1941-1945 роках в американському штаті Вермонт працювала найпотужніша в той час вітроенергетична установка потужністю 1250 кіловат, снабжавшая електроенергією 200 квартир. Її величезні восьми тонні лопаті мали розмах більше 50 метрів. Вступити в сутичку з таким противником не ризикнув би і безстрашний ідальго! Але в габаритах цього гіганта полягала і його слабкість: коли одна з лопатей, пропрацювавши всього 300 годин, зламалася, лагодження її виявилася нерентабельною. У наші дні до створення конструкцій вітроколеса - серця будь-якої вітроенергетичної установки-залучаються фахівці-літакобудівники, вміють вибрати найбільш доцільний профіль лопати, досліджувати його в аеродинамічній трубі. Зусиллями вчених і інженерів створені найрізноманітніші конструкції сучасних вітрових установок. Спроектовано вітряки з двома лопатями, укріпленими на горизонтальній осі, і з одного лопаттю, теж розташованої горизонтально. Деякі вітродвигуни схожі на вертикально розташоване велосипедне колесо з лопатями замість спиць, інші - на карусель, треті - на гусениці танка. Словом, всілякі комбінації з крил і лопатей.

1.2 Вітроенергетика у Європі та Україні

Енергетичні проблеми нашої країни в останні роки все більше загострюються, тут достатньо лише згадати проблеми з постачанням природного газу на початку цього року. Не краща ситуація і в електроенергетиці. Сьогодні половина всієї електроенергії в нашій країні виробляється за допомогою теплових електростанцій, які є одними з найбільших забруднювачів повітря. В той же час, нещодавно Україна ратифікувала Кіотський протокол, відповідно до якого в період з 2008 до 2012 року нашій державі дозволено викидати в атмосферу парникові гази на рівні 1989–1990 років. Сьогодні Україна залишається забруднювачем атмосфери. У перерахунку на кожну тисячу доларів вартості валового внутрішнього продукту, ми викидаємо в атмосферу приблизно 3 тонни парникових газів, тоді як більшість країн Євросоюзу — приблизно 0,2 тонни. Крім того, вартість електроенергії, що виробляється на теплових електростанціях (ТЕС) та теплоелектроцентралях (ТЕЦ), хоч і залишається однією з найдешевших у Європі, але внаслідок постійного росту цін на газ, мазут та вугілля, з кожним роком продовжує неухильно зростати.

Виходом з ситуації для України може бути розвиток відновлюваної енергетики, одним з найбільш перспективних джерел якої є вітроенергетика. Ефективність даного напрямку можна побачити на прикладі країн Європи. Статистичні дані Європейської асоціації енергії вітру (EWEA) показують, що 43 відсотки від усіх нових систем по виробництву електроенергії, побудованих у Євросоюзі в 2008 році, були вітроенергосистемами, і цей показник перевищує показники по всіх інших технологіях, включаючи газ, вугільну і ядерну енергетику. У 2008 році країни Євросоюзу побудували й увели в експлуатацію 20 МВт нової енергетики. У цілому ж, на кінець 2008 року в Євросоюзі працювало 64949 МВт вітроенергетичних установок (ВЕУ), що на 15 відсотків більше ніж у 2007 році, а сума інвестицій у даний напрямок наблизилася до 20 мільярдів доларів. Привабливість цього напрямку для інвесторів пов’язана з тим, що за останні десятиріччя вартість електроенергії, що добувається за допомогою вітру, знизилася з 40 до 5 центів за кіловат і впритул наблизилася до вартості електрики, що виробляється за рахунок спалювання нафти, газу, вугілля й використання ядерної енергії. Сьогодні вартість будівництва вітроенергетичної установки в середньому становить $900 тис. за 1 МВт, що приблизно дорівнює вартості будівництва атомної електростанції. По ефективності вкладень вітрові електростанції перевершують лише газові, вартість яких в середньому становить $500 тис. за 1 МВт. Однак, на відміну від газу, енергія вітру безкоштовна, а її перевагою перед атомними електростанціями є те, що при використанні енергії вітру, відпадає проблема зберігання й переробки відпрацьованого палива.

Сьогодні вся електроенергія, що виробляється за допомогою вітряків в країнах Євросоюзу становить приблизно 4,2% від загальних потреб, та допомагає щорічно уникати створення 100 мільйонів тонн вуглекислого газу, що еквівалентно вилученню більш ніж 50 мільйонів автомобілів з доріг Європи. Що ж стосується нашої країни, то в минулому році сумарна потужність вітроенергетичних установок в Україні досягла 90 МВт. Хоча Україна продовжує залишатися лідером серед країн колишнього Радянського Союзу по сумарній встановленій потужності ВЕУ, цей показник занадто низький у порівнянні зі світовими вітроенергетичними лідерами (див. табл. 1), і майже не впливає на загальну ситуацію у країні.

Додаток 1

Таблиця №1.  Загальна встановлена потужність вітроелектростанцій
Країна / регіон	Загальна встановлена потужність, кінець 2008 [МВт]	Загальна встановлена потужність, кінець 2007 [МВт]	Нові потужності 2008 (різниця 2007–2008) [МВт]
Германія	23903	22247	1665
Іспанія	16740	15131	1609
Данія	3130	3125	77
Великобританія	3241	2406	836
Португалія	2362	2150	712
Нідерланди	2225	1747	500
Австрія	995	932	14
Греція	985	371	114
Угорщина	127	65	62
Болгарія	158	57	101
Польща	472	276	196
Туреччина	433	147	286
Україна	90	89	1

Розділ ІІ. Вітрогенератор, як засіб перетворення енергії.