Ветроэнергетика плюсы и минусы – Достоинства и недостатки ветровой энергетики » Альтернативная энергетика. Альтернативные источники энергии. Альтернативная энергия

Содержание

Какими преимуществами обладают ветряные электростанции, критерии выбора модели

Энергия движения воздуха человечеству известна с давних времен. Приладив однажды на свое неказистое плавучее средство парус люди через столетия смогли с его помощью познать планету Земля, побывав практически во всех ее сокровенных уголках. Мельницы, движимые ветром, по сегодняшний день во многих продолжают исправно служить человеку.

Но в наши дни естественные потоки воздуха в основном используются для получения электроэнергии. Это просто и удобно. В настоящее время действующие ветряные электростанции можно встретить во многих странах, в последние десятилетия они стали популярными и в России. В основном их применение оправдано там, где отсутствует постоянное электроснабжение.

Виды ветрогенераторов

Различные виды лопастей

Устройства отличаются между собой числом лопастей, направлением их вращения, по способам управления ими и материалом, из которого сделаны ветряки.

Ветровые электростанции могут быть:

  1. Двухлопастные;
  2. Трехлопастные;
  3. Многолопастные.

Большое количество пластин в ветряке не всегда гарантирует его хорошую работу. Такие ветряные многолопастные электростанции улавливают даже малейшее дуновение ветра, но, начав вращение и достигнув определенного числа оборотов, они теряют эффективность из-за большого сопротивления воздушному потоку. Такие устройства есть смысл использовать при выполнении ими, кроме основной функции, еще каких-либо работ, например, приведение в действие водяного насоса. Ветрогенераторы с небольшим количеством рабочих элементов имеют КПД намного выше.

Разделяются по осям вращения

Ветряные электростанции могут быть с парусными или жесткими лопастями. Первые проще в изготовлении и намного дешевле. Вторые изготавливаются из металла либо стеклопластика и стоимость их, естественно, будет существенно выше. Ветровые парусные электростанции быстрее изнашиваются и требуют постоянного внимания и регулярного обслуживания.

Их лопасти могут износиться через год-полтора и потребуется их полная замена. Такие ветряные парусные электростанции нецелесообразно устанавливать в районах где наравне с сильным ветром в воздухе имеется много пыли и других механических частиц.

Горизонтальная ось вращения

Управление шагом лопастей также бывает разным. На сегодняшний день созданы с шагом:

  • Изменяемым;
  • Фиксированным.

Первый вариант дает возможность существенно увеличить спектр рабочих скоростей. Но при этом намного усложняется конструкция лопасти, и происходит утяжеление всей конструкции. Что, естественно, делает ветряные подобные электростанции дорогими как при покупке, так и в период эксплуатации.

Фиксированный шаг лопастей преобладает рядом преимуществ, но и в эксплуатации такого ветряка есть некоторые нюансы.

Например, ветровые такие электростанции в своей конструкции должны иметь предохранительное устройство, переводящее лопасти при шторме или урагане в положение флюгера. В противном случае может произойти обрушение всей мачты.

По тому, какое направление имеет ось вращения, ветряные лопастные электростанции подразделяются на две группы:

  • Вертикальные;
  • Горизонтальные.

У первого типа турбина находится перпендикулярно по отношению к основе. Ветряные горизонтальные электростанции расположены горизонтально к опоре.

С вертикальной осью вращения

Вертикальные генераторы в свою очередь делятся на такие виды:

  1. Стандартный ветряк;
  2. Роторный;
  3. С геликоидным ротором;
  4. Ортогональный.

Ветряные стандартные электростанции характеризуются вертикальной осью вращения и парой цилиндров. Они всегда в движении, но при этом использование энергии ветра довольно низкое.

Наличие в ветряке ротора значительно уменьшает нагрузку на его подшипник. Это намного продлевает срок эксплуатации устройства. Ветровые роторные электростанции характеризуются сложным монтажом, что делает и без того высокую стоимость еще большей.

Устройство с геликоидным ротором отличается закрученными лопастями, способствующими равномерному вращению.

Устройство с геликоидным ротором

Ветряные ортогональные электростанции не нуждаются в сильном ветре, их работа возможна даже при небольшой скорости воздушного потока. Главными достоинствами таких аппаратов являются:

  • Бесшумность;
  • Безопасность;
  • Отличные технические характеристики.

К недостаткам данных аппаратов можно отнести большие лопасти и слишком сложные монтажные работы.

Ветровые горизонтальные электростанции имеют самый высокий КПД. Их работа возможна только при скорости движения потока воздуха не меньше двух метров в секунду.

Как они работают

Главная функция любого ветряка — это преобразование механической силы ветра в постоянную, используемую в последующем для обеспечения электричеством загородного дома, а если мощность большая, то и нескольких зданий.

Схема Ветряка

Ветровые электростанции для дома состоят из основных компонентов и дополнительных. Главными составляющими являются:

  • Мачты;
  • Лопасти;
  • Генераторы.

Опорой всего устройства является мачта, которая удерживает его на определенном уровне. В прямой зависимости от ее высоты находится скорость работы механизма.

Лопасти улавливают воздушные потоки и заставляют работать генератор, который преобразует энергию ветра в электричество.

Ветрогенераторы дополнительно оснащаются приборами, обеспечивающими независимость от других источников поступления электроэнергии.

Схема работы

К таким компонентам относятся:

  1. Аккумуляторные батареи;
  2. Контроллеры;
  3. Анемоскоп;
  4. Инверторы.

Ветер вращает лопасти, чем заставляет работать механизм установки. При этом вырабатывается переменный ток, который поступает в контроллер, где он превращается в постоянный. В инверторе ток преобразовывается в однофазный переменный. Имеющиеся остатки электроэнергии накапливаются в аккумуляторе. Они будут использованы при полном штиле, когда ветровые электростанции не могут в прежнем объеме вырабатывать ток.

Преимущества и особенности ветрогенераторов

Их установка дает возможность обеспечить дом или предприятие надежным электроснабжением. Особенно это актуально в отдаленных районах, на кораблях и яхтах, в тех местах, где традиционное снабжение энергией невозможно.

Смотрим видео, о плюсах и минусах ветровой энергетики:

Ветровые электростанции для загородного дома позволяют значительно снизить финансовые затраты. Ведь потратившись один раз в дальнейшем не придется оплачивать ежемесячные счета за электричество, которые в последнее время имеют тенденцию к росту его стоимости. Тем более, что сегодня ветряная электростанция может быть собрана своими руками, что будет гораздо дешевле, чем приобретение промышленного аналога.

Характерно то, что самая активная фаза работы ветряка приходится на осенне-зимний сезон. В это время повсеместно наблюдаются сильные ветры. И одновременно с этим много электроэнергии тратится на отопление помещений.

Ветровые домашние электростанции функционируют одновременно с другими источниками поступления электричества, например, солнечными батареями.

Устройства работают практически бесшумно. Они могут вырабатывать ток в любой момент, лишь бы дул ветер, а когда его нет можно воспользоваться накоплениями из аккумуляторной батареи.

Ветряные стандартные электростанции можно устанавливать в любом уголке нашей страны, они способны работать в любых погодных условиях. Формы рельефа местности и наличие высоких деревьев также не являются помехой для их функционирования.

Обзор популярных моделей различных типов

Продукция компании Windtronics

Возьмем для рассмотрения по одному образцу популярных установок каждой группы. Очень большой интерес у потребителей вызывают ветровые горизонтальные электростанции. Среди них особым спросом пользуется безредукторный генератор «Windtronics».

Он отличается особой конструкцией турбины, на каждом конце всех лопастей имеются мощные магниты, а вдоль обода установлены статорные катушки. Это позволяет существенно снизить аэродинамическое сопротивление.

Эта конструктивная особенность превратила ротор еще и в генератор электроэнергии. Имеющиеся на лопастях специальные закрылки способствуют началу работе ветряка при ветре силой всего в 0,2 м/сек. Для генераторов подобного типа это можно считать рекордом. Ветряные американские электростанции «Windtronics» весят около 119 кг, диаметр равняется 1,8 метра. Шумность в пределах 35 дБ. Стоимость устройства — 5750 долларов, что является его основным недостатком.

Среди вертикальных установок лидером являются ветряные электростанции для дома «Eddy», выпускаемые компанией «Urban Green Energy». Мало того, что они компактны практически бесшумны, так еще и могут быть установлены даже в городе. Вес устройства 95 кг, монтаж занимает около часа. Эксплуатационный срок ветрогенераторов «Eddy» для дома имеют до 20 лет. Допустимые нагрузки до силы ветра в 193 км/час. В год генератор может вырабатывать, в зависимости от модели, до 4000 кВт/ч.

Смотрим видео о продукции Urban Green Energy:

Оригинальную форму турбины имеют ветрогенераторы «Power Flowers», что в переводе означает «цветочное дерево». Их производит компания UGE. Существует несколько моделей подобных генераторов, отличающихся некоторыми конструкционными особенностями. Но всех их объединяет один фактор: высокая цена. За ветряные электростанции «Power Flowers» для дома придется заплатить около 2 тысяч долларов, и это без монтажных работ, которые могут повысить стоимость еще на 500 $.

Напрашивающиеся выводы

Специалисты утверждают, что электроэнергия, выработанная экологически чистыми источниками, обходится в несколько раз дороже обычной. Если используются ветровые маломощные электростанции, то цена полученной от них энергии может раз в 10 превышать традиционную. Это объясняется тем, что ветряная электростанция, которую сегодня купить и так могут позволить далеко не все, требует еще и больших затрат на установку, наладку и обслуживание.

Если возможности все-таки разрешают установить ветряк, то сначала рекомендуется узнать погодные особенности своей местности за несколько предыдущих лет. Подобная информация позволит выяснить, есть ли смысл использовать ветровые электростанции.

Достоинства и недостатки ветроэнергетики

Ветроэнергетика изначально относится к категории «альтернативных» источников энергии. Что отличает альтернативные источники энергии от традиционных? Они наносят меньший вред окружающей среде, выгодны в использовании, возобновляемы, а некоторые даже неисчерпаемы.

 Ветроэнергетика неисчерпаема так же, как ветер.


 

Ветроэнергетика древних людей

Ветроэнергетику применяли ещё древние люди. Египтяне в третьем тысячелетии до н. э. изобрели парус. Позже, во втором веке до н.э., персы придумали ветряные мельницы. Таким образом, они превратили энергию движения воздуха в механическую энергию, и, сами того не зная, положили начало ветроэнергетике. В наши дни эта отрасль получила новый виток развития.

Ветроэнергетика: подводные камни не пугают

Сегодня с помощью ветрогенераторов из ветра получают электроэнергию. Конструкция представляет собой мачту, наверху которой находится генератор и подключенный к нему пропеллер. Зародившись в 1890 году в Дании, и будучи забытым в середине 20-го века, этот способ вновь обрел жизнь в конце 20 столетия. Поводами для этого стали нефтяной кризис 70-х годов и авария на чернобыльской АЭС. Теперь с каждым годом число ветряных электростанций растёт. Однако, пока на их долю приходится только 3% всей электроэнергии в мире. У этого вида энергетики есть свои особенности, которые мешают его повсеместному использованию. В то же время, некоторые страны активно развиваются в данном направлении, используя неоспоримые достоинства ветроэнергетики.

Достоинства ветроэнергетики

Преимуществом этого метода получения энергии является то, что его работа не производит выбросов в атмосферу. Более того, для кручения лопастей ветрогенератора не требуется никакого топлива. Таким образом, для конвертации энергии достаточно построить ветроустановки в тех местах, где в течение года часто гуляет ветер. Для производства тока достаточно скорости воздушных масс от 3м/с. При сильных порывах, больше 25м/с, специальная тормозная система останавливает ветрогенератор.

Возведение такой установки занимает всего неделю, что позволяет быстро разворачивать сети генераторов.  Хотя такие комплексы и занимают большие площади,  эти же территории могут безопасно использоваться для сельскохозяйственных нужд. Угодья могут находиться непосредственно у основания мачты, а жилые постройки – не ближе 300 метров, шум от ветряков на таком расстоянии не превышает фоновый. Поломка одной установки не влияет на работу всей станции, поэтому, если аварии и происходят, они не сильно сказываются на общей мощности.

Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass). Фото: Jan Tångring/commons.wikimedia.org (CC-PD-Mark)

Недостатки ветроэнергетики

Тогда как положительные стороны использования ветроэлектростанций довольно очевидны, недостатки их не сразу заметны. В первую очередь, такие электростанции менее продуктивны, в отличие от традиционных ТЭС, ГЭС и АЭС. Это обусловлено тем, что источник энерги- ветер – непостоянен. Сегодня его скорости достаточно, завтра может быть штиль, а послезавтра – шторм, и ветряки придется отключать, иначе они вообще могут разлететься на части. Эта особенность требует дорогостоящих решений при подключении ВЭС к единым энергосистемам, в том числе, использования аккумуляторов.

Не так уж она экологична…

Кроме того, ветроустановки не абсолютно экологичны, как это может показаться на первый взгляд. Проблемой является переработка использованных лопастей, срок службы которых 20-25 лет. Ученые находятся в состоянии поиска экологичного способа утилизации композитных материалов, из которых производят лопасти, но пока их в основном сжигают. Такой метод приводит к выбросам газов в атмосферу и необходимости захоронения несгораемого остатка. Конечно же, эти последствия сказываются на окружающей среде.

Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass)Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass)Большую роль в этом сыграло государство, приняв решение сократить выбросы углекислого газа в атмосферу и запретив строительство атомных электростанций.Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass)Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass)Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass)Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass)

Пиролиз нам поможет

Недавно специалисты стали рассматривать применение пиролиза для переработки лопастей – нагревание без доступа кислорода. Такой метод позволит использовать полученные вещества для изготовления строительных материалов.

Ветроэнергетика, как угроза животному миру

Ветряки могут оказывать влияние на животный мир. Есть мнение, что они изменяют пути миграции птиц, а вибрация, создаваемая ими при работе, отпугивает мелких животных, которые восприимчивы даже к незначительным колебаниям.  Ветряки оказывают влияние и на человека: некоторые люди имеют повышенную чувствительность к инфразвуку, создаваемому лопастями генераторов, который воздействует на вестибулярный аппарат. В связи с этим могут появиться неприятные симптомы такие, как головокружение, нарушение сна, тошнота и другие неврологические расстройства.

Ветроэнергетика, как потенциальный онкоген

Однако ученые склоняются к мнению, что неприятные симптомы возникают у людей, обеспокоенных близостью установок. Некоторые специалисты считают, что так называемый «синдром ветрогенератора» является ярким примером ноцебо-эффекта – отрицательной реакции на явление из-за негативной информации о нём. Относительно мощных ветряков также есть некоторые опасения: магнитное поле, создаваемое ими в радиусе 2 км, может увеличить риск развития онкологических заболеваний.

Какие страны активно внедряют ветроэнергетику?

Главным энтузиастом в развитии ветроэнергетики стала страна-родоначальник – Дания. С 2000 года датчане увеличили долю ветряной электроэнергии с 12% до 42%. К тому же, датчане -одни из лидеров по количеству оффшорных ВЭС. Такие ВЭС располагаются в воде вблизи морских берегов, где ветер более постоянен.  Конечно же, большую роль в этом сыграло государство, приняв решение сократить выбросы углекислого газа в атмосферу, а также запретив строительство атомных электростанций.

Помимо Дании, в Европе большое внимание ветроэнергетике уделяют Германия, Португалия, Испания, Ирландия, Голландия. Лидерами же по суммарной мощности установленных генераторов являются Китай, США и Индия. Во всех случаях резкий подъем этой отрасли обусловлен инициативой правительств.

Кстати, в стране тюльпанов в январе этого года все поезда национальной компании NS перешли на электропитание от ветрогенераторов. Изначально голландцы рассчитывали сделать это в 2018 году, но постоянно увеличивающееся количество станций позволило осуществить переход на год раньше.

Ветроэлектростанция возле Палм-Спрингс, Калифорния. Фото: Kit Conn / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)

Несомненно, любая человеческая деятельность влияет на окружающую среду, и поэтому главное – найти способы максимально сократить негативное воздействие. Ученые находятся в состоянии поиска решений для минимизации побочных эффектов ветроэнергетики. К тому же, предстоит провести множество исследований, которые определят, как будет реагировать организм человека и животных на такое соседство.  Так как многие страны динамично продвигаются в этом направлении,  несомненно, нас ждут новые открытия и ответы на вопросы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Достоинства и недостатки ветровой энергетики

 

ДОСТОИНСТВА:

Экологически-чистый вид энергии:
Производство электроэнергии с помощью «ветряков» не сопровождается выбросами CO2 и каких-либо других газов.

Эргономика:
Ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий.

Возобновимая энергия:
Энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима.

Ветровая энергетика — лучшее решение для труднодоступных мест:
Для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением.

 

 

НЕДОСТАТКИ:

Нестабильность:
Нестабильность заключается в негарантированности получения необходимого количества электроэнергии. На некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии.

Относительно невысокий выход электроэнергии:
Ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин. Кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках.

Высокая стоимость:
Стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов.

Опасность для дикой природы:
Вращающиеся лопасти турбины представляют потенциальную опасность для некоторых видов живых организмов. Согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год.

Шумовое загрязнение:
Шум, производимый «ветряками», может причинять беспокойство, как диким животным, так и людям, проживающим поблизости.

 

 

ФАКТЫ:

В США 32% всех мощностей ветрогенераторов было запущено в 2008 году.

«Ветряки» вырабатывают 1,5% всей потребляемой электроэнергии.

Ветровые электростанции побережий могут увеличить производство мировой электроэнергии в 40 раз.

Ожидается, что к 2010 году мощность всех ветровых электростанций в мире приблизится к 200 000 мега-ваттам (в настоящее время суммарная мощность всех «ветряков» составляет 121 188 мега-ватт).

4.7 / 5 ( 30 голосов )

(Visited 24 171 times, 1 visits today)

Альтернативные источники энергии (энергия ветра). Создание ветрогенератора

Альтернативные источники энергии (энергия ветра). Создание ветрогенератора

Галанина С.А. 1

1МБОУ «Лицей № 3» г. Барнаула Алтайского края

Нижебойченко Н.А. 1

1МБОУ «ЛИЦЕЙ №3»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Развитие альтернативной энергетики и поиск новых источников энергии – одна из главных задач современного мира. Основные причины этому: огромный вред традиционных электростанций и истощение невозобновляемых энергетических ресурсов. Я уже третий год изучаю проблемы экологически чистой энергетики, потому что считаю, что каждый должен стараться сделать как можно больше для защиты нашей планеты, т.к. от каждого из нас зависит ее будущее. В первом классе в ходе эксперимента мне удалось создать источник энергии из овощей и фруктов. С его помощью у меня даже получилось зажечь 1 светодиод. В прошлом году мы сами сделали фонарик, который зажигается водяной батарейкой. Я решила продолжить изучение вопроса получения «зеленой» энергии в новом проекте по созданию ветрогенератора.

Актуальность

Электроэнергия стала важной частью жизни человека. Мировые потребности в электроэнергии постоянно возрастают. В настоящее время эксперты прогнозируют рост потребления электричества из-за перехода на электрическое отопление и электромобили. Так, например, в 2016 году правительство Норвегии выступило с предложением запретить использовать в стране автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Шведский производитель автомобилей Volvo сам намерен отказаться от двигателей внутреннего сгорания. С 2019 года компания планирует производить электромобили и гибриды.[11] Правительство России в июле 2017 года внесло изменения в правила дорожного движения. Теперь в них появятся понятия «электромобиль», «гибридный автомобиль», а также специальные дорожные знаки для парковок с зарядкой.[1] Все эти, несомненно, полезные для окружающей среды изменения потребуют увеличения производства электроэнергии. При этом, в настоящее время на возобновляемые (альтернативные) источники приходится 6,3% всей её мировой выработки, что очень мало.[3] Поэтому я считаю, что тема экологичных энергоресурсов становится только актуальнее с каждым годом.

Цель исследования – исследовать получение электроэнергии с помощью ветра; создать возобновляемый и безопасный для окружающей среды источник электроэнергии.

Гипотеза – возобновляемые и безопасные для окружающей среды источники электроэнергии существуют, а создание такого источника возможно в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить актуальные данные об альтернативных источниках энергии;

2. Узнать, что такое ветроэнергетика;

3. Выяснить плюсы и минусы ветряных электростанций;

4. Изучить типы ветрогенераторов;

5. Найти альтернативные источники электроэнергии на Алтае;

6. Провести эксперимент по созданию ветрогенератора; измерить напряжение, вырабатываемое этим ветрогенератором;

6. Проверить возможность использования получившегося ветрогенератора;

7. Сделать вывод о существовании безопасного возобновляемого источника электроэнергии.

Предмет исследования – работа ветрогенератора, безопасность ветрогенератора для экологии.

Объект – создание ветрогенератора.

Практическая ценность – состоит в проведении эксперимента, в результате которого будет доказано существование возобновляемых и безопасных для окружающей среды источников электроэнергии.

Методы исследования:

Теоретические – изучение специальной литературы, обобщение и систематизация материала по данной теме.

Эмпирические – проведение эксперимента и формулирование выводов.

1 Теоретическая часть

1.1 Ветроэнергетика

Работая над прошлыми проектами, я узнала о том, какой вред традиционные электростанции наносят окружающей среде. Ещё я выяснила, что существуют несколько видов альтернативных источников энергии, которые являются возобновляемым природным ресурсом. Они заменяют собой традиционные источники энергии и имеют низкий риск причинения вреда окружающей среде. В данном проекте я решила подробнее остановиться на таком альтернативном источнике, как энергия ветра.

Изучая литературу, я узнала, что ветроэнергетика — отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию.[6] В рамках проекта, я изучала получение именно электроэнергии. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. В 2014 году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 3 % от всей произведённой человечеством электрической энергии.[11] Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику. Дания с помощью ветрогенераторов производит уже около половины всей потребляемой электроэнергии.

1.2 Плюсы и минусы ветряных электростанций

Ветер раскручивает ротор. Выработанное электричество подаётся через контроллер на аккумуляторы. Инвертор преобразует напряжение в пригодное для использования

Работая над проектом, я узнала, что ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию.[17] Ветряная электростанция же – это несколько ВЭУ, объединённых в единую сеть. Крупные ветряные электростанции, их ещё иногда называют «ветряные фермы», могут состоять из 100 и более ветрогенераторов.

В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Существуют и определённые проблемы при эксплуатации ветрогенераторов, но с каждым годом их становится всё меньше.[9] Остановимся на основных положительных и отрицательных сторонах ветроэлектростанций.

Плюсы ветряных электростанций:

Экономия ресурсов. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти, так как для кручения лопастей ВЭУ не требуется никакого топлива.

Высокая экологичность. При работе ВЭУ не происходит выбросов в атмосферу. Кроме этого, такая электростанция никогда не вызовет разрушительные действия, возможные от атомных и гидроэлектростанций.

Простое обслуживание, быстрая установка, низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.

Сохранение сельскохозяйственных земель. Хотя ветроэлектростанции занимают большие площади, эти же территории могут безопасно использоваться для сельскохозяйственных нужд.

Минусы ветряных электростанций:

Шум и вибрация. В первых моделях ветроустановок шум достигал значительного уровня, поэтому было введено минимальное расстояние до жилых домов — 300 м. Хотя в современных ВЭУ шум работающих лопастей слышен только фоном даже на расстоянии 30 метров.

Обледенение лопастей. В зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование льда на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние.

Удары молний могут привести к пожару. На современных ветрогенераторах устанавливаются молниеотводы.

Изменчивость мощности во времени. Производство электроэнергии зависит от силы ветра, на которую человек не может повлиять.

По некоторым данным, ветроустановки представляют опасность для птиц. Хотя последние исследования показывают, что птиц от столкновения с лопастями гибнет намного меньше, чем от столкновений с высоковольтными ЛЭП, современные ВЭС прекращают работу во время сезонного перелёта птиц.

1.3 Типы ветрогенераторов и ветроэлектростанций

Существуют два основных типа ветротурбин:

с вертикальной осью вращения (роторные):

с горизонтальной осью вращения (крыльчатые)

Промышленные ветряки строят, преимущественно, с горизонтальной осью вращения и жесткими лопастями.[3]

Типы ветроэлектростанций:

Наземная ВЭС. Самый распространённый в настоящее время тип ветряных электростанций. Ветрогенераторы стараются устанавливать на холмах или возвышенностях.

Прибрежная ВЭС. Строятся на небольшом удалении от берега моря или океана. Используются суточные движения бриза.

Шельфовая ВЭС. Строят в море на участках с небольшой глубиной, на расстоянии от 10 до 60 километров от берега. Сваи для фундаментов забивают на глубину до 30 метров.

Плавающая ВЭС. Ветрогенераторы устанавливаются в море на плавающей платформе и удерживаются тросами с якорями, закреплёнными на дне.

Горная ВЭС. Возводится в горной местности. Скорость ветра возрастает с высотой, что имеет большое значение для таких станций.

Парящая ВЭС. Так называют ветровые турбины, размещенные высоко над землей, для использования более сильного и стойкого ветра.[18]

1.4 Интересная информация о ветроэнергетике

Изучая литературу для данного проекта, я узнала интересную информацию о развитии альтернативной энергетики. Своими открытиями я хочу поделиться с вами.

Ветропарк «Ульяновский»

В декабре 2016 г. под Ульяновском началось строительство ветропарка мощностью 35 МВт. Это будет первый в России ветропарк такой величины. Риск столкновения птиц с лопастями сведется к нулю, так как в проекте предусмотрены ультразвуковые отпугиватели птиц.[14]

Ветрогенераторы без лопастей

Выше мы уже рассмотрели основные проблемы ВЭС и узнали, что все они постепенно решаются. Но инженеры продолжают поиски таких проектов ветрогенераторов, которые были бы лишены всех основных недостатков. Изучая литературу, я узнала об одном интересном изобретении. Испанская компания разработала вертикальный ветрогенератор без лопастей. Заявляется, что конструкция ветротурбины позволяет сократить затраты на техническое обслуживание на 80% в сравнении с лопастными ветровыми установками. Кроме того, создатели утверждают, что новый ветряк работает тише обычных турбин и представляет гораздо меньшую угрозу для птиц и всей окружающей среды.[10]

Ветрогенератор с магнитной подвеской

Также существует ветротурбина, в устройстве которой применяется магнитная подвеска. Это снижает шум и сводит трение почти к нулю.

Самые удивительные проекты ветрогенераторов

Голландское дерево-турбина может вместить до 8 турбин и достигать 120 метров

В этом проекте предлагается вмонтировать ветротурбины в обшивку здания

В Дубае планируется построить небоскрёб в форме гигантской ветровой турбины

1.5 Альтернативные источники энергии Алтая

За два года я обнаружила уже много мест в Алтайском крае и Горном Алтае, где используются альтернативные источники энергии. Напомню вам самые интересные находки прошлых проектов:

Энергоэффективный дом с ветрогенератором и солнечными батареями (бульвар 9 января, г. Барнаул)

Микро ГЭС (туристическая деревня Эстюбе, Телецкое озеро)

В этом году я по традиции продолжила поиски альтернативной энергетики на Алтае.

В районе деревни Крутишка Алтайского края построили объездную дорогу, так как на основной шёл ремонт. Вот такой компактный переносной светофор мы обнаружили, когда поехали в гости к бабушке с дедушкой.

Этим летом мы всей семьей побывали в Горном Алтае. Там часто встречаются вот такие домики с солнечными батареями.

Ещё одна Микро ГЭС, обнаруженная нами (окрестности Камышлинского водопада)

Вот так получают электроэнергию на новой дороге к строящемуся курорту Белокуриха-2:

Вертикальные и горизонтальные ветрогенераторы производят электричество для освещения дороги и подсветки стрелок серпантина.

Даже на огромной надписи «Алтайский край» установлены солнечные батареи для красивой подсветки в темное время суток.

По пути обратно домой мы заметили необычные конструкции. Оказалось, что ведется строительство четвертой в Республике Алтай солнечной электростанции.

Я следила за новостями этой стройки и однажды прочитала, что Майминская СЭС мощностью 20 МВт открылась 19 сентября 2017 года.[12]

2 Практическая часть

2.1 Эксперимент по созданию ветрогенератора

Я уже третий год изучаю альтернативную энергетику. С каждым годом я совершала всё новые открытия и ставила для себя более сложные цели. После изучения литературы, моей мечтой стало построить свой собственный ветрогенератор. На даче у нас есть спортивная площадка, которая не освещается в темное время суток, так как электропроводов там нет. И я решила, что было бы здорово сделать освещение площадки с помощью ветрогенератора. Я рассказала про свою идею папе, и он, с радостью, согласился мне помочь.

Мы решили сделать роторный ветрогенератор, то есть с вертикальной осью вращения.

Сначала мы определились с материалами для исследования, которых понадобилось достаточно много.

1) Мы использовали:

Вольтметр

Паяльник

2 стальных диска

Пластина из оргстекла

Ступица от велосипеда

Медный провод в изоляции

Диоды

24 неодимовых магнита

Преобразователь напряжения

Болты, крепления

Светодиод

2) Собираем основу конструкции генератора

3) С помощью самодельного устройства наматываем 9 катушек по 70 витков

4) Магниты приклеиваем к стальному диску, чередуя полярность; а катушки крепим к пластине из оргстекла

5) На второй стальной диск клеим магниты со смещением

6) Соединяем катушки и собираем выпрямитель на диодах

7) Подключаем к генератору вольтметр

8) Раскручиваем генератор и измеряем напряжение, которое он может вырабатывать. От силы раскручивания диска зависела величина напряжения

9) Зажигаем с помощью генератора светодиод, потребляющая мощность которого 3 В

10) Для прошлого проекта мы с папой собрали повышающий преобразователь напряжения (ферритовое кольцо, медный провод, транзистор, резистор). Это электротехническое устройство позволило зажечь наш водный фонарик. Мы решили использовать его также для ветрогенератора

11) Делаем лопасти для нашего ветрогенератора и дорабатываем изобретение

12) Проводим тестовый запуск устройства около дома

Мы узнали, что площадь, которую может помочь осветить наш ветрогенератор, составляет около 1 кв.м.

2.2 Вывод из эксперимента

Нам удалось создать ветрогенератор. Напряжение, которое мы получили, раскручивая его руками, оказалось достаточным для свечения светодиода. Затем мы усовершенствовали ветрогенератор, установив повышающий преобразователь напряжения. После этого мы проверили наш ветряк с помощью вентилятора, и убедились, что наше изобретение работает. Также мы посчитали экономическую выгоду проекта (Приложение 1). Наше устройство является очень полезным. Оно может выручить в условиях отсутствия электричества. Но самое главное, что изготовленный нами ветрогенератор не вредит окружающей среде и сберегает ценные природные ресурсы. Этой весной мы с папой обязательно установим наше изобретение на даче, пока же мы провели пробную установку около дома. Это позволило нам узнать площадь, которую может помочь осветить наш ветрогенератор. Она составляет около 1 кв.м.

Как было сказано выше, в связи с увеличением количества электромобилей потребуется всё больше мест для их зарядки. Я размышляла над этим и пришла к выводу, что вдоль дорог можно было бы установить зарядные станции, работающие на таких ветрогенераторах, как наш. Получилась бы «экологичная» заправка для «экологичных» автомобилей.

Заключение

Электроэнергия – неотъемлемая часть жизни человека, и потребности в ней постоянно возрастают. Отказаться от благ цивилизации люди не смогут, но они должны отказаться от вредных для окружающей среды традиционных источников энергии в пользу альтернативных возобновляемых ресурсов, безопасных для будущего планеты. Тем более, такие уже есть: это подтверждает наш эксперимент по созданию ветрогенератора и альтернативные источники энергии, обнаруженные нами на Алтае. Это значит, наша гипотеза подтвердилась.

Человечество должно стремиться полностью перейти на производство именно экологичной энергии. Нам дана только одна планета, возможно, единственная во Вселенной, пригодная для жизни, и мы не можем её потерять.

Список литературы:

1. О внесении изменений в постановление Совета Министров — Правительства Российской Федерации от 23 октября 1993 г. № 1090: постановление Правительства Российской Федерации от 12 июня 2017 года № 832 // Собрание законодательства РФ. – 2017. – № 30. – ст. 4666.

2. Баскаков А.П. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Учебное пособие / А.П. Баскаков, В.А. Мунц. – М.: ИД Бастет, 2013. – 368 с.

3. Германович В.Т. Альтернативные источники энергии. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы / В.Т. Германович, А.В. Турилин. – СПб.: Наука и техника, 2014. – 318 с.

4. Кривченко И.В. Физика. 8 класс: учебник. / И.В. Кривченко. – М.: Бином. Лаборатория знаний, – 2015. – 152 с.

5. Максаковский В.П. Географическая картина мира Кн.1: Общая картина мира. Глобальные проблемы человечества / В.П. Максаковский. – М.: Дрофа, 2008. – 495 с.

6. Рязанцев В.Д. Большая политехническая энциклопедия / В.Д. Рязанцев. – М.: Мир и образование, 2011. – 707 с.

7. Сидорович В. Мировая энергетическая революция: Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир / В. Сидорович. – М.: Альпина Паблишер, 2015. – 208 с.

8. Степанов И. Энергия будущего: черный, голубой, зеленый? / И. Степанов // Эксперт Сибирь. – 2017. – № 29 (497).

9. Чумаков В. Токи ветров / В. Чумаков // Вокруг света. – 2008. – № 8.

10. Такер Б. Энергия ветра без лопастей // Форбс [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.forbes.com/sites/billtucker/2015/05/07/wind-power-without-the-mills/#681581771812.

11. Анализ мирового производства электроэнергии // http://www.unep.org/ru/ — сайт ООН окружающая среда.

12. Две солнечные электростанции открыли в Республике Алтай // Новости Горного Алтая [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gorno-altaisk.info/news/83255.

13. Традиционные и нетрадиционные источники электрической энергии // Об альтернативных источниках энергии, электростанциях и генераторах [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dom-en.ru/sprav2/

14. Начало положено. Fortum приступила к строительству ветропарка в Ульяновской области // Neftegaz.ru [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://neftegaz.ru/news/view/157767-Nachalo-polozheno.-Fortum-pristupila-k-stroitelstvu-vetroparka-v-Ulyanovskoy-oblasti.

15. Традиционная и нетрадиционная электроэнергетика // Все об энергетике [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://energomir.blogspot.ru/p/12.html

16. http://www.ecolife.ru/ — официальный сайт журнала Экология и жизнь.

17. http://dic.academic.ru/ — элекронная энциклопедия

18. http://www.popmech.ru/ — сайт журнала «Популярная механика».

Приложение 1

Экономическое обоснование проекта

Затраты на освещение спортивной площадки с помощью традиционной энергетики:

1) 40 м кабеля по 20 руб/м: 40 Х 20 = 800 руб

2) Плафон с лампой 150 руб

3) Ожидаемую стоимость потребленной электроэнергии за год мы рассчитали исходя из среднего периода освещения (май – сентябрь в течение 4 ч/сутки) при освещении 100 Вт лампой и стоимости электроэнергии 4 руб/кВт: 100 Х 4 Х 153 : 1000 Х 4 = 244 руб 80 коп/год

Итого затрат за 1-й год использования: 800 + 150 + 244,8 = 1194,8 руб; за 2-й год: 1194,8 + 244,8 = 1439,6; за 3-й год 1439,6 + 244,8 = 1684,4

Затраты на освещение спортивной площадки с помощью ветрогенератора:

1) Магниты 900 руб

2) Металл + крепления 210 руб

3) Лампа-прожектор 340 руб

Итого: 900 + 210 + 340 = 1450 руб

Экономия за 3 года:

1684,4 — 1450 = 234,4 руб

Вывод:

Таким образом, окупаемость нашего проекта составит почти 3 года. К концу третьего сезона эксплуатации ветрогенератора мы даже получим экономию 234 руб 40 коп. И, конечно же, полученная нами энергия будет экологически чистой.

Просмотров работы: 1300

Тихоходный ветрогенератор — преимущества и недостатки

Это установка, использующая силу ветра для производства электрической энергии. Как правило, ветрогенераторы выполнены из колонны и лопастей.

Краткая характеристика

Тихоходным считается генератор, работающий от силы ветра, если лопасти вращаются вдоль горизонтальной оси. Достижению низкой скорости способствует высокое число крыльев. КПД моделей редко превышает 40%.

тихоходные ветрогенераторы разного вида

Тихоходные ветрогенераторы относятся к малошумному виду, их чаще всего устанавливают вблизи домов и офисов, лопасти вращаются медленно и не раздражают окружающих

Для стабильной работы требуется ветер средней величины. Грамотно собранное устройство способно осветить участок, затрачивающий до 2 кВт в час, если погодные условия благоволят нормальному вращению.

Устройство

В основе тихоходной машины лежит низковольтовый мотор на константных магнитах. Они обладают низким порогом вращения, с которого начинается производство тока. Качественному устройству достаточно 300-500 оборотов в минуту. Поскольку конструкция тихоходна, необходим редуктор-мультипликатор. Требуемое соотношение — 1:12, но лучше 1:15. В таком случае 20 оборотов лопастей обернутся в 300, чего хватает для производства тока.

низковольтовый мотор на константных магнитах для ветрогенераторов

Моторы на константных магнитах

В некоторых устройствах мотор заменяют автогенератором, что увеличивает необходимую частоту вращения. Для этого устанавливается мультипликатор с большим соотношением. Его работа провоцирует постепенное ослабление работоспособности из-за износа.

обзор редукторов и мультипликаторов

Редукторы и мультипликаторы служат для понижения скорости вращения колеса ветрогенератора, и с помощью них можно менять положение плоскости вращения

Тихоходные ветряки используют в местах со слабым ветром(отмеченных на ветряной карте желто-зеленым), если потребность в токе не превышает 3 кВт в час.

Лопасти

Правильное устройство имеет переменный профиль, а размах его крыльев составляет не менее 2 метров. Производство трудоемко, требовательно к правильности расчетов и подвергается большому количеству испытаний перед использованием. Подобные лопасти способны развить необходимую скорость, добывая энергию.

вид лопастей тихоходного ветрогенератора

По причине применения редукторов, мультипликаторов внешний вид и расположение лопастей может быть любым, поэтому инженеры пытаются подобрать оптимальные конструкции с максимальным КПД

Самостоятельным производством лопастей заниматься не следует. При желании опробовать, используйте толстостенную трубу из пластика. Диаметр должен быть достаточным для изготовления полноценной лопасти. Перед началом работ проведите расчеты, основываясь на желаемой мощности ветрогенератора. Хорошо выполненное устройство способно развить до 300-400 Ватт в час, чего будет достаточно для освещения нескольких комнат в частном доме.

Генератор

Выбор генератора зависит от возможной скорости вращения. Для тихоходных установок достаточно мотора на постоянных магнитах. В зависимости от скорости, используется мультипликатор. Он позволяет умножить каждый оборот на коэффициент, что сокращает время, затрачиваемое на начало производства.

Выбор генератора тихоходного ветрогенератора

Генератор для тихоходного ветрогенератора выбирается исходя из требуемого потребления объекта с учетом КПД и запаса мощности

Для долговечности ротора используют специальный промежуточный вал. В него встроен подшипник, стабилизирующий опору. Передача энергии от лопастей к ротору передается механическим путем. Качественная деталь позволяет валу незначительно изменять свое положение, что уменьшает износ. Хороший подшипник — двухрядный, желательно самоустанавливающийся. Трёхрядный лучше, но дороже.

Аварийный флюгер

Устройство позволяет спасти ветрогенератор в ураганную погоду. Сильный ветер растягивает пружину, заставляя ротор изменить положение. Постепенно он ложится вдоль потока воздуха, потеряв обороты. Подобное невозможно при ветре, направленном строго параллельно земле, что встречается довольно редко.

аварийный флюгер для ветрогенератора

Аварийный флюгер необходим ветрогенераторам для предотвращения разрушения в случаях ураганного ветра

Поэтому для защиты устройства используют аварийный флюгер. С его помощью определяется необходимость отключения ротора от системы. Ураган способен полностью разрушить ветрогенератор. Поэтому и применяют флюгеры — с их помощью есть возможность сохранить основу, в худшем случае потеряв лопасти.

аварийный флюгер для ветрогенераторов

Тихоходные модели ветрогенераторов выдерживают большие порывы ветра, однако, у них есть пределы, и поэтому необходимо предусмотреть защиту лопастей

В промышленных ветрогенераторах используется электронная система контроля за погодными условиями. Шаг лопастей контролируется автоматически — это позволяет защитить устройство. К тому же, в подобных системах крылья сделаны из прочных композитных материалов.

Токосъемник

Устройство находится на вершине мачты и требует регулярной чистки. Для этого придется обзавестись длинной стремянкой.

Также существует вариант укладывать ветряк на землю, производить работы по очищению, а затем вновь поднимать. Это кропотливо и трудоемко, но необходимо.

токосъемники для ветрогенератора

Токосъемники для ветрогенератора

Промышленные устройства имеют большие габариты, поэтому лестница наверх располагается внутри мачты.

Размещение тихоходного ветрогенератора

В участок земли ставят небольшой фундамент, в котором закрепляют мачту. Рядом с башней, у подножия, располагают силовой шкаф. На вершине устанавливают поворотный механизм, на него гондолу. Внутри последней находятся анемометр, генератор, трансмиссия и тормоза. К гондоле прикрепляют колпак ротора, в который воткнуты лопасти. К каждому крылу подключают систему, автоматически регулирующую шаг.

установка тихоходного ветрогенератора

Установка тихоходного ветрогенератора начинается с фундамента и установки мачты

Окончив установку генератора, монтируют системы защиты от молний и передачи информации о работе, а также обтекатель и механизм пожаротушения.

Тихоходный ветрогенератор — устройство, способное обеспечить электричеством загородный участок. Использование оправдано в местностях со слабым ветром.

Оффшорные ветряные электростанции: плюсы и минусы для моряков

Offshore Wind InstallationImage Credits to The Telegraph

Термин «оффшорная энергетика» давно утратил свой нефтяной запах. Сейчас под ним подразумевают альтернативные источники энергии: ветряные, волновые, приливные электростанции. Технологическое развитие способствует активному развитию оффшорной ветроэнергетики; в то время как потребность в экологически чистой и рентабельной электроэнергии актуальна как никогда.

По данным World Forum Offshore Wind, 2018 год стал рекордным для отрасли. В течение года добавилось почти 5 ГВт мощности, в результате чего общая мировая мощность оффшорных Ветряных Электростанций (ВЭС) достигла 22 ГВт; и это не передел. Организация World Forum Offshore (WFO) провозгласила миссию «500 в 50», направленную на установку морских станций, способных производить 500 ГВт энергии по всему миру к 2050 году.

Итак, что мы знаем о современной оффшорной ветроэнергетике? Как судоходная отрасль уживется с таким количеством морских электроустановокс? Станут ли ветряки источником раздражения для морских специалистов, вынужденных постоянно обходить прибрежные электростанции, или они создадут новые возможности для работы в море, открыв перспективные оффшорные вакансии?

Интересные факты про морские ветряные электростанции:

  • В мире насчитывается 5 556 оффшорных ветряных установок (ВЭУ).
  • Installation at Hornsea One Image Credits to BBC

    Крупнейшая в мире морская ВЭУ начала работу 15 февраля 2019 года. Установка высотой 190 м – первая из 174 ветряков, которые будут построены на территории станции Hornsea One, расположенной в 120 км от побережья Йоркшира. После завершения в 2020 году она будет производить электричество для миллиона домов.

  • Большинство оффшорных ветряных электростанций расположены в Германии, Дании, Великобритании, Испании и других европейских государствах.
  • Тем не менее, Китай, Тайвань, Южная Корея и США активно включились в программу строительства морских ВЭС.
  • На данный момент морская ветряная электростанция на 90% дороже, чем сжигание ископаемого топлива, и на 50% дороже, чем атомная энергетика. Однако каждый ветряк работает 40 лет и не производит токсических отходов.
  • Морские ветряные установки производят на 50% больше энергии, чем береговые ветряные фермы благодаря более высокой скорости ветра в море.
  • Социологические исследования показали, что при выборе между двумя проектами городское сообщество с большей вероятностью отдаст предпочтение оффшорной ВЭС по эстетическим соображениям (принцип «с глаз долой»).
  • Deme OrionСамое большое и технически совершенное судно для установки ВЭУ будет спущено на воду в 2019 году. DP3 DEME Orion будет иметь длину 216,5 метра. Кроме того, на нем будет установлен кран грузоподъемностью 3000 тонн с вылетом стрелы 170 метров.

 

Перспективы оффшорной ветроэнергетики

Несмотря на некоторые технологические и экономические трудности при разработке проектов в индустрии оффшорных ветряных электростанций наблюдается экспоненциальный рост. Сегодня, когда более крупные и совершенные оффшорные установки производят большую мощность, а технология прокладки кабелей отработана, привлечение инвесторов идет еще активнее. Более того, правительства субсидируют или предоставляют привилегии ВЭС во многих странах.

Даже если не принимать во внимание оптимистичную миссию WFO, недавно был опубликован свежий отчет Navigant Research, в котором утверждается, что в период между 2018 и 2027 гг. будет установлено более 69 ГВт новых оффшорных ветряных мощностей, а к  2030 г. морскими ВЭС будет производиться 100 ГВт экологически чистой энергии.

Borkum Riffgrund 1Image Credits to Youtube

Такой темп развития означает, что для достижения своих целей отрасль оффшорной ветроэнергетики будет поглощать много рабочей силы, что является отличной новостью для профессионалов во всем мире. Эксперты полагают, что к 2030 году в ЕС в ветроэнергетике будет занято 479 000 человек, из которых 294 000 – 61% от общего числа – будет приходиться на оффшорную ветроэнергетику. В глобальном масштабе Global Wind Energy Council (GWEC) ожидает, что к 2030 году в ветроэнергетике будет занято от 800 000 до 3 миллионов человек в зависимости от рассматриваемого сценария развития. Например, в команду специальных судов, которые участвует в строительстве морских ветряных электростанций, входят примерно 130 человек; и таких судов на каждом проекте минимум три. Затем, есть специалисты, которые сооружают и обслуживают ВЭУ. В настоящее время это растущий рынок труда с множеством вакансий.

Как оффшорные ВЭС мешают судоходству

Несмотря на привлекательные перспективы карьерного роста, оффшорная ветроэнергетика – не универсальный выбор. Более того, для профессиональных моряков, ветряки, загромождающие и без того перегруженные морские пути, скорее станут помехой.

Пока не так много несчастных случаев, связанных с оффшорными ВЭС. Самым известным из них является столкновение вспомогательного судна OMS Pollux с установкой у побережья Англии в августе 2014 года. Ни один из 18 членов экипажа не пострадал, но на судне произошла утечка топлива.

Wadden SeaImage Credits to Grean Pearls

Тем не менее, эксперты признают, что небольшой процент аварий объясняется только умеренным количеством морских ветряных электростанций. Команда исследователей из Швеции представила расчет столкновения судов с ветряками в Ваттовом  море, где плотность судоходных линий и ветряных электростанций на сегодняшний день максимальна. В результате они получили неизбежное столкновение каждые 10 лет. Ученые также признали, что они не включили в свои расчеты человеческий фактор, который, безусловно, увеличит вероятность аварии.

Даже такая статистика требует коррекции, ведь в случае аварии танкера или пассажирского судна последствия одного столкновения могут быть катастрофическими. Поэтому, сейчас каждый проект оффшорной ВЭС проходит процесс Оценки Навигационного Риска (Navigational Risk Assessment), а также Оценку Воздействия на Окружающую Среду (Environmental Impact Assessment). Однако только Нидерланды производят NRA на правительственном уровне. Остальные страны оставляют оценку рисков разработчикам проекта.

NRA – комплексное исследование, которое определяет сосуществование морской ветряной электростанции с местной судоходной и рыболовной промышленностями.  Часто оно принимает форму официальной оценки безопасности, разработанной IMO (FSA). Недавнее исследование показало интересный результат. Только 16% моряков знают об оценках навигационного риска (Navigational Risk Assessment) для оффшорных ВЭС, и среди этих 16% только половина согласна с их результатами.

Между тем, каждый NRA является довольно интересным документом, содержащим карты AIS, возможные сценарии и расчеты столкновений между установками  и судами в наиболее загруженных навигационных зонах. Например, для ветряной электростанции Omø Syd в Дании прогноз следующий: наличие ВЭС увеличило вероятность посадить судно на мель до 1 инцидента в 40 лет, а вероятность столкновения между судами теперь существует каждые 18 лет.

Навигационная безопасность

В настоящее время ведется активная дискуссия о том, как обеспечить навигационную безопасность в районах морских ветряных электростанций. Некоторые моряки отмечают, что проблема преувеличена. ВЭС имеют четкую световую индикацию в ночное время и выстроены четкими рядами, поэтому прокладка курса не составляет труда. Но все расчеты показывают, что столкновения будут происходить время от времени. Ученые подсчитали, что если для спасения дрейфующих судов использовать флот служебных буксирных судов, то в некоторых районах вероятность столкновения может быть снижена до 1 в 100 лет, но эти расчеты по-прежнему не включают фактор человеческой ошибки.

Поэтому инженеры выдвинули идею защитных оболочек из резины или стали, которые защищали бы как сами установки, так и суда. Другие идеи дизайна предполагают использование резинового буфера, подушек из алюминиевой пены и надувные конструкций из труб, которые должны выдержать столкновение с кораблем. Однако некоторые эксперты, например Louis Coulomb, голландский инженер-проектировщик, специализирующийся на разработке ветряных установок, придерживаются противоположной точки зрения. Он утверждает, что такая защитная броня может весить до 130 тонн и стоить как треть основания и турбины. Таким образом, более разумно сэкономить на защитных мерах и позволить установке упасть, не повредив или умеренно повредив судно в случае столкновения.

Однако этот метод не подходит для ВЭУ последнего поколения, построенных далеко от побережья, где море глубокое и бурное. Такие установки выше (до 190 м) и поддерживаются подводными треногами, а не хрупкими одноопорными основаниями как на мелководье. Если судно врежется в одну из диагональных стоек треноги под неудачным углом, в корпусе может образоваться серьезная пробоина, даже если он двойной.  Сейчас ведется поиск решения данной проблемы.

 

Развитие оффшорной ветроэнергетики происходит на наших глазах. Технологии все еще совершенствуются, к строительству подключаются новые страны, все заинтересованные стороны продолжают накапливать опыт. Например, пару месяцев назад ветряное сообщество обнаружило, что до сих пор не существует международных стандартов устойчивости против циклонов и землетрясений для ветровых установок. Необходимость в таком документе стала очевидной, когда к строительству оффшорных ВЭС подключились азиатские страны. Так, например, в провинции Гуандун в Китае, которая в ближайшие пару лет получит 500 морских ветряных установок, в течение 2018 года было 18 тайфунов. Теперь DNV GL призывает заинтересованные стороны принять участие в разработке такого стандарта.

Этот пример демонстрирует, что индустрия альтернативной оффшорной энергетики еще очень молода, но за ней стоит много ресурсов и инициатив. Таким образом, существует огромный потенциал для развития как внутри самой оффшорной ветроэнергетики, так и для вспомогательных отраслей, таких как морская оффшорная индустрия, снабжение и технические сервисы.

Достоинства и недостатки ветровой энергетики » Альтернативная энергетика. Альтернативные источники энергии. Альтернативная энергия

ДОСТОИНСТВА:
Экологически чистый вид энергии: Создание электроэнергии с поддержкою «ветряков» не сопровождается выбросами CO2 и каких-либо иных газов.
Эргономика: Ветровые электростанции занимают совсем немного места и просто вписываются в хоть какой ландшафт, а также непревзойденно смешиваются с иными видами хозяйственного применения территорий.
Возобновляемая энергия: Энергия ветра, в отличие от ископаемого горючего, неистощима.
Ветровая энергетика — лучшее решение для труднодоступных мест: Для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и более дешёвым решением.

НЕДОСТАТКИ:
Непостоянность: Непостоянность содержится в негарантированности получения нужного количества электроэнергии. На неких участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки нужного количества электроэнергии.
Условно низкий выход электроэнергии: Ветровые генераторы веско уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сходу нескольких турбин. Не считая того, ветровые турбины неэффективны при пиковых отягощениях.
Немалая стоимость: Стоимость установки, производящей 1 гига-ватт электроэнергии, около 1 миллиона баксов.
Опасность для живой природы: Вертящиеся лопасти турбины представляют потенциальную опасность для неких видов живых организмов. По статистике, лопасти каждой установленной турбины являются предпосылкой погибели не менее 4 особей птиц в год.
Шумовое загрязнение: Шум, производимый «ветряками», может причинять беспокойство, как животным, так и людям, живущим вблизи.

ФАКТЫ:
— В США 32% всех мощностей ветрогенераторов было запущено в 2008 году.
— «Ветряки» вырабатывают 1,5% всей употребляемой электроэнергии.
— Ветровые электростанции побережий могут прирастить мировую электроэнергию в 40 разов.
— Ожидается, что к 2010 году мощность всех ветровых электростанций в мире приблизится к 200 000 мега-ваттам (сегодня суммарная мощность всех «ветряков» около 121 188 мега-ватт).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *