Электричество из ветра: Ветрогенераторы для загородного дома – компания Светон

Ветровая энергия в России: почему у нас так мало ветряков

Как это работает

Ветряки преобразуют ветер в электроэнергию. Работают они по принципу мельницы, только более высокотехнологичной. Потоки воздуха крутят лопасти, и те вращаются в вертикальной плоскости. Таким образом возникает механическая энергия, энергия движения. А подключенный к устройству генератор уже вырабатывает электричество.

Чем выше ветряк, тем больше он производит электроэнергии. Высота столба — от 20 м, а самый высокий в мире ветрогенератор находится в Германии, в Гайльдорфе. Он вырос аж до 178 м.

Строительство ветрогенератора в Гайльдорфе. Фото: mbrenewables

Ветроэнергетику первым делом облюбовали страны, которые заботятся об окружающей среде: Дания, Германия, Испания, Ирландия. Оно и понятно: нет вредных выбросов и опасностей для флоры и фауны. Другое достоинство в том, что ветряки не требуют дополнительного топлива: платить нужно только за их постройку и обслуживание, так что это выходит дешевле, чем другие виды энергии. Хотя конечно, стоимость строительства и обслуживания ветроэлектростанций сильно варьирует в зависимости от многих факторов: место строительства, высота, материалы, дополнительное оборудование. 

Стоит заметить, что ветряки не так невинны: из-за них гибнут птицы и летучие мыши. Около тысячи в год погибают от одного генератора.

Главная проблема ветряков — внезапно — в том, что они работают лишь благодаря ветру. Так что местность для генератора нужно тщательно выбирать. Впрочем, и для этой проблемы уже нашли решение. Ветряки строят не только в полях, но и над гладью морской — в местах, где ветер дует практически непрерывно.

Фото: Florian Pircher с сайта Pixabay

При кажущейся простоте такого решения, ветрогенераторы — сложные и высокотехнологичные механизмы. Здесь нужно продумать все мелочи: сильный ветер может сломать лопасти, нагрузка на опорную конструкцию не должна быть критической, и нужна возможность остановить лопасти на время бури.

Дополнительного оборудования много, например, система тормозов. В России же пока просто не производят необходимого оборудования, а закупать его — слишком дорого. Только массовое производство ветряков поможет такому мероприятию окупиться, и то лишь в долгосрочной перспективе. Однако кое-какие шаги в направлении развития ветровой электроэнергетики Россия все же предпринимала раньше — и продолжает это делать.

Прошлое — далекое и не очень

В 1920-х годах в СССР уже начали разрабатывать предшественников сегодняшних ветряков для отдаленных районов. Работали они по гидравлическому принципу: ветер поднимал воду вверх по столбу, а затем она опускалась и крутила турбину. Так вырабатывался ток. Кстати, тот самый высоченный ветрогенератор в Гайльдорфе работает по тому же принципу.

В 30-х годах изобретатель Анатолий Уфимцев построил на собственные средства миниветроэлектростанцию. Она работала исправно несколько лет и снабжала электричеством его дом вплоть до смерти Уфимцева. В последующие годы в СССР продолжали выпускать ветряки, но с популяризацией топливной промышленности и строительством АЭС все меньше и меньше.

Ветростанция А. Г. Уфимцева — первая и единственная в мире, способная давать вполне выровненную электроэнергию от беспорядочных порывов ветра.

Писал в 1934 году Владимир Ветчинкин

Крупнейший советский учёный-механик в области аэродинамики

Ветростанция А. Г. Уфимцева в Курске. Фото: Википедия

Однако после 2000-х ветряками в России снова стали интересоваться. «Росатом» еще в 2017 году пообещал построить сеть ветряных электростанций по всей стране и таким образом «возродить отрасль». Помочь взялись в голландской компании Lagerwey. Однако специалисты выразили сомнение относительно проекта. Угнаться за постоянно растущим рынком и технологиями вот так сразу, с нуля, крайне тяжело.

Сегодня небольшие ветропарки раскиданы по всей стране. Один, например, есть в поселке Куликово Калининградской области. Существует он аж с 1998 года. Ветряки поселок получил в подарок от компании из Дании, и они работают до сих пор (хотя и не без инцидентов). Однако генерация энергии там небольшая, да и дачники строят дома слишком близко к турбинам, не понимая, что это опасно.

Ветряные электростанции недалеко от посёлка Куликово Калининградской области. Фото: Uritsk / Livejournal

В 2018 году самый крупный отечественный ветропарк открыли в Ульяновской области. Сделала это финская компания Fortum совместно с РОСНАНО. Промышленный парк настолько большой, что уже готов выйти на оптовые поставки энергии. Кроме того, при Ульяновском техническом университете открылась кафедра, где готовят специалистов в области электроэнергетики.

Какие могут быть проблемы?

В России существует сложная инфраструктура, которая обслуживает газовую и атомную отрасли энергетики. В этой области заняты тысячи людей. И просто так взять и сменить все это великолепие — пусть даже на более дешевую и экологически чистую — энергию мы не сможем.

Михаил Гусев, инженер подразделения «Электропривод» компании ABB, объясняет: «Россия не испытывает дефицита в электроэнергии. Большинство наших генерирующих предприятий работает ниже коэффициента использования установленной мощности. В арсенале наших энергетиков достаточную долю занимают АЭС и ГЭС, которые имеют ощутимо низкую удельную себестоимость производства электроэнергии по сравнению с генерацией на углеводородном сырье. Поэтому у нас нет острой потребности в развитии альтернативных источников энергии. Но в скором времени она появится, поэтому нужно вовремя начать развивать отрасль».

Отставание России по количеству ветропарков от США и Европы по-прежнему велико. По словам Владимира Максимова, руководителя департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус», основная причина такого положения вещей — в недостаточно эффективных мерах государственной поддержки сегмента ветровой энергетики. Впрочем, в сентябре прошлого года вышло постановление правительства, повышающее инвестиционную привлекательность строительства объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии. Это должно помочь.

«Еще одно существенное препятствие для развития ветроэнергетики в России — высокие требования по уровню местной локализации производства компонентов, который должен достигать 65%, — говорит Владимир Максимов.  — Например, уровень локализации крупнейшего отечественного объекта, ветропарка в Ульяновске, составляет всего 28%. Проект спасло только то, что он был утвержден еще в 2015 году».

Промышленный ветропарк в Ульяновской области, построенный финской компанией Fortum. Фото: Twitter @ VostockCapital_

Другая проблема — тонкости нормативной базы. Михаил Гусев говорит: «Закон вынуждает рассматривать ветроустановку как уникальное сооружение из-за ее высоты, налагая ряд нелогичных ограничений. Например, есть требование обустраивать подъездные пути к ветряным электростанциям как автомобильные дороги. Все это ведет к увеличению стоимости ветряков. Но без удовлетворения нормативных предписаний объект не может быть введен в эксплуатацию».

Есть ли перспективы?

Тем не менее со стратегической точки зрения ориентация на импортозамещение должна принести плоды, считает Максимов. Так, в Ульяновске запускается предприятие по изготовлению лопастей для ветроустановок, а в Нижегородской области стартовало производство систем управления и охлаждения.

Российский потенциал ветроэнергетики оценивается экспертами примерно в пять раз выше, чем, например, германский.

Есть и потребность. «В России ветрогенераторные установки могут быть востребованы в регионах с децентрализованным энергоснабжением: в Бурятии, на Чукотке, на Сахалине, на Курильских островах, — говорит Иван Назаров, руководитель Инженерного центра НИЦ ‘ТехноПрогресс’. — На этих территориях электроснабжение потребителей не имеет связи с централизованной энергосистемой, а потому есть потребность в автономных источниках энергии. Пока в этих регионах в основном используются дизельные электростанции, конкуренцию которым могут составить альтернативные источники энергии».

Фото: PeterDargatz с сайта Pixabay

«До 2024 года эта отрасль сугубо дотационная, — говорит Михаил Гусев. — Однако и задачи стоят амбициозные: выйти на уровень локализации 65%. Это означает, что начнут работать предприятия по производству компонентов, будет адаптирована нормативная база, и главное — будут построены огромные мощности электроэнергетики. Помножив полученные компетенции на территорию нашей страны, где есть стабильный ветер, мы получаем безграничные перспективы. Главная цель для отрасли — стать конкурентной традиционным видам выработки электроэнергии».

Иван Назаров полагает: существует несколько векторов возможного развития России в области ветроэнергетики. Например, закупка и монтаж «под ключ» готовых зарубежных ветрогенераторных установок. Другой вариант — освоение западных технологий и организация с их помощью более масштабного производства на базе уже имеющегося в стране.

Это тоже интересно:

польза на службе у человека и принцип работы

Атмосфера Земли представляет собой огромный и неиссякаемый источник энергии. Постоянное движение воздушных масс имеет гигантскую кинетическую энергию, об истинных размерах которой можно только догадываться. Достаточно рассмотреть последствия любого урагана или просто шквалистого ветра, чтобы получить представление о масштабах имеющихся запасов энергии, использование которой пока еще ведется на минимальном уровне.

Наличие более эффективных способов производства электроэнергии ограничило активность исследовательских работ в этой области, которые были возобновлены относительно недавно. Нехватка углеводородных источников, разразившийся топливно-энергетический кризис заставляют пересматривать отношение к альтернативным вариантам производства электроэнергии, лидером среди которых является ветроэнергетика.

Энергия ветра на службе у человека

На сегодняшний день существуют полноценные электростанции, вырабатывающие электроэнергию при помощи потоков ветра. Их довольно много, во всем мире таких станций насчитывается около 20 тыс. При этом, утверждать, что человек подчинил себе энергию ветра и использует ее вполне эффективно, преждевременно. Несмотря на значительные объемы полученной энергии, возможности ветроэнергетики пока еще далеки от идеала.

Существующие установки обладают недостаточной эффективностью, вызванной сложностью условий эксплуатации и невозможностью регулирования воздушных потоков. Их неравномерность — одна из ключевых причин, сдерживающих развитие отрасли. Ведущиеся исследования в этой области выдают предельную величину КПД ветроустановок — 59,3 %, что намного выше, чем реально существующие значения, но недостаточно в целом.

Понимание важности и большого потенциала ветроэнергетики в обществе постоянно укрепляется. Больших успехов в этой области достигли Китай и Индия, обладающие самыми мощными на сегодня ветроэлектростанциями.

Особенностью отрасли является возобновляемый характер источника энергии, возможность бесконечного пользования ресурсом. В этом отношении ветроэнергетика является наиболее устойчивой по сравнению с другими способами производства электричества.

Исследования и разработки ведутся постоянно, их интенсивность в последнее время заметно усилилась. Появляются совершенно новые модели, использующие методики, отличные от распространившихся ныне. Активность конструкторов и исследователей сама по себе является свидетельством возрастания роли ветроэнергетики и гарантией увеличения количества ветрогенераторов в будущем.

Устройство для преобразования

Для того, чтобы кинетическую энергию ветра трансформировать в электрическую, необходимо использовать соответствующее оборудование. Наиболее распространенным устройством для преобразования является ветрогенератор. Это агрегат, состоящий из нескольких узлов, выполняющих задачи по приему, передаче и преобразованию энергии потока ветра в электричество.

Существует множество вариантов конструкции ветряков, выполняющих одну и ту же функцию при помощи рабочего колеса с лопастями. Отличие всех видов конструкции состоит в направлении оси вращения и в конструкции вращающегося узла — ротора.

Ветрогенераторы делятся на две большие группы, имеющие разное расположение оси вращения:

• горизонтальные
• вертикальные

Наиболее эффективными считаются горизонтальные устройства, напоминающие пропеллер самолета. Поток ветра, воздействующий на лопасти, используется максимально возможным образом, практически без потерь. При этом, имеется постоянная необходимость коррекции положения оси в зависимости от направления ветра, что вынуждает использовать дополнительные приспособления и устройства. Наиболее простым и эффективным среди них является хвостовой стабилизатор, аналогичный хвосту самолета, автоматически устанавливающий ветряк по ветру.

Вертикальные конструкции имеют важное достоинство — независимость от направления ветра. При этом, эффективность таких устройств несколько ниже, так как поток одновременно воздействует как на рабочую, так и на обратную сторону лопастей, создавая уравновешивающее усилие. Оно останавливает вращение ротора, вынуждая прибегать к различным конструктивным ухищрениям. Так, используются различные кожухи, закрывающие обратные стороны лопастей.

Также применяют наружные конструкции, прикрывающие доступ потока к тыльным частям лопастей, спрямляющие устройства, направляющие поток в нужную сторону и т.д.

Практические результаты показали наибольшую эффективность горизонтальных установок в составе промышленных электростанций и выгоду использования вертикальных конструкций для обеспечения энергией отдельных домовладений.

Принципы работы ветрогенератора

Ветрогенератор является агрегатом, состоящим из нескольких узлов. Они выполняют отдельные задачи, являясь звеньями в цепи последовательных изменений вида энергии.

• поток воздуха, взаимодействуя с крыльчаткой ветряка, заставляет ее вращаться
• движение вала передается на генератор, который производит электрический ток
• с генератора напряжение через выпрямитель подается на аккумулятор, заряжая его
• за уровнем заряда следит специальное устройство — контроллер, отключающее питание и включающее его снова по необходимости
• с аккумулятора заряд подается на инвертор, приводящий полученный ток в соответствующее состояние (220 В, 50 Гц) и передающий его потребителям

Небольшие устройства иногда работают по упрощенной схеме, подавая напряжение непосредственно с генератора потребителям. Это возможно для питания водяных насосов или освещения участка, теплицы и т.д.

Производительность ветрогенератора зависит от параметров собственно генератора, размеров и конструкции крыльчатки. Кроме того, важным параметром является преобладающая скорость ветра в регионе, обеспечивающая базовый режим вращения ротора и определяющая производительность всего комплекса.

Рекомендуемые товары

Принцип действия и устройство ветрогенератора (общие понятия)

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

• для автономной работы;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с солнечными батареями;
• параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

• установка экологически чистая;
• отсутствует потребность её заправки топливом;
• не накапливаются какие-либо отходы;
• устройство работает очень тихо;
• имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток.

Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов.

Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно,

скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

Парящая ветряная турбина, вырабатывающая электричество | Бурятский ЦГМС

Обычные ветряные турбины, которые установлены на суше или в море на высокой мачте, являются, пожалуй, самыми узнаваемым видом устройств сбора ветровой энергии, а ветровые электростанции – жизнеспособным методом производства чистой возобновляемой энергии.

Но у антенных ветряных турбин есть несколько ограничений, например, ветер, который находится ближе к земле иногда может быть нестабильным – медленный или порывистый – он напрямую влияет на выходную мощность ветровых турбин.

 

И пока наземные ветровые турбины остаются актуальной технологией чистой электроэнергии, будущее мало затратной ветровой энергетики для отдаленных районов может быть найдено в высотных ветряных турбинах (high altitude wind turbines (HAWTs)), которые размещены высоко над землей, где они могут использовать более сильные и стойкие ветра.

 

Altaeros Energies, ветроэнергетическая компания, созданная на базе Массачусетского технологического института, объявила, что ее демонстрационный проект, целью которого является побить мировой рекорд размещения на самой большой высоте ветровой турбины, уже установлен в Аляске.

 

После восемнадцати месяцев подготовки, проект стоимостью в 1,3 млн долларов США носящий название «Парящая ветряная турбина Altaeros» (Altaeros Buoyant Airborne Turbine (BAT)) будет работать на высоте 1000 футов (304,8 м) над землей.

Проект, частично финансируемый за счет фонда Аляски Energy Authority’s Emerging Energy Technology Fund, станет первой долгосрочной демонстрацией воздушной турбины такого типа. В настоящее время он размещается на юге города Фэрбенкс в центральной части Аляски.

 

Находящийся на высоте 1000 футов, пилотный проект промышленных масштабов будет располагаться на более чем 275 футов выше, чем нынешний рекордсмен самого высокого размещения ветровой турбины – Vestas V164-8.0-MW. Vestas недавно установил свой первый прототип в Датском национальном центре тестирования больших турбин (Danish National Test Center for Large Wind Turbines) в Остерильде (Østerild), у которого высота расположения оси ветровой турбины равна 460 футов (140 метров), а лопасти простираются в высоту более 720 футов (220 метров).

 

Мощность турбины Altaeros составляет 30 кВт, она создает достаточно энергии для обеспечения 12 домов. Но, по словам компании, это только начало. Она также может поднять на себе коммуникационное оборудование, такое как сотовые радиопередатчики, метеорологические приборы или другую чувствительную аппаратуру. Компания уверяет, что дополнительное оборудование не влияет на производительность турбины.

Altaeros разработала свою турбину для обеспечения постоянной дешевой энергией рынка в 17 миллиардов долларов США, являющего собой отдаленные локации и локальные микросети, не входящие в основную электрическую сеть, которые в настоящее время полностью зависят от дорогостоящих дизельных генераторов. Целевыми клиентами также являются находящиеся на острове и удаленные общины, фирмы по добыче нефти и газа, полезных ископаемых и сельское хозяйство, телекоммуникационные фирмы, спасательные организации, и военные базы.

 

Чтобы подняться на большую высоту к сильным и устойчивым ветрам, недостижимым для турбин наземной и морской установки, ВАТ использует наполненную гелием невоспламеняемую надувную оболочку. Высокопрочные канаты обеспечивают турбине устойчивость и являются проводниками для выработанной энергии. Подъемная технология адаптирована для конкретного применения и аналогична применяемой в аэростатах, промышленных родственниках дирижаблей, несущих тяжелое коммуникационное оборудование в течение десятилетий. Они способны противостоять ураганным ветрам и оснащены технологиями, обеспечивающими плавную посадку в большинстве непредвиденных и аварийных ситуаций.

В 2013 году Altaeros успешно протестировала прототип ВАТ при скорости ветра 72 км/ч на высоте 150 метров на своем испытательном полигоне в штате Мэн. Но поскольку технология аналогична аэростатам, турбина может противостоять более сильному ветру.

 

Технологически, парящая турбина может быть запущена в эксплуатацию в течении 24 часов, поскольку не требует кранов и заливки фундамента. Наземная силовая станция контролирует лебедки, удерживающие турбину, а так же преобразует электричество перед отправкой в локальную сеть.

 

Похоже, что новый виток развития ветровой энергетики уже совсем близко и скоро мы сможем наблюдать «стаи» парящих гигантов, обеспечивающих нам домашний уют, связь, производство и все то, что невозможно без электричества.

Facepla.net по материалам altaerosenergies.com

 

 

Дания — мировой лидер в производстве электричества из ветра

Дания установила мировой рекорд по вкладу ветра в общее энергопроизводство страны, сообщает он-лайн версия издания Copenhagen Post. По итогам 2015 года ветряные генераторы выработали 42.1% всего электричества в королевстве, пишет газета Berlingske. Власти страны провозгласили свей целью добиться того, чтобы к 2050 году за счёт энергии ветра вырабатывалась половина электричества, потребляемого в Дании. Многие эксперты полагают, что цель может быть достигнута гораздо раньше.

В июле 2015 года в Дании было несколько очень ветреных дней, когда перепроизводство электричества достигало 40% по сравнению с запланированной дневной нормой. Энергетикам пришлось срочно искать желающих купить «лишнюю» энергию. Однако, несмотря на то, что датские «ветряки» вращались гораздо быстрее, чем обычно, система ни одной секунды не работала на полную мощность.

В настоящее время, многие электростанции в Дании используют в качестве горючего уголь или биотопливо, однако, роль ветра в производстве энергии постоянно растёт. В 2005 году ветряные турбины вырабатывали 18.7% всей электроэнергии в королевстве, за пять лет их доля выросла до 22 %. К 2014 году она составляла уже 39.1%. Ещё через год – на 2% больше. Это, однако, не означает, что 42 из каждой сотни заряженных частиц «задуты» в любую датскую розетку ветром.

Датчане продают своё постоянно электричество соседям, а не только в моменты неожиданных пиковых нагрузок, вроде упомянутых июльских, и сами покупают энергию в других странах. Таким образом, соседние государства по всему миру решают проблему неравномерного потребления электричества в течение суток: часто в то время, как в одних странах люди уже приступают к работе, их соседи по другую строну границы только садятся завтракать.

Датчане продают своё электричество в Германию, Швецию и Норвегию. Взамен они получают энергию, выработанную на норвежских гидроэлектростанциях, шведских АЭС и немецких комплексах солнечных батарей.

---

Текст: ScandiNews Источник

---

Предыдущая Volvo представила автомобиль, способный двигаться по шоссе без участия водителя Следующая В Таллинне и Стокгольме заработают беспроводные сети 5 поколения

---

---

Географы МГУ запатентовали парусную установку, преобразующую энергии воды и ветра в электричество

Москва. Ученые МГУ получили патент на парусную энергетическую установку, которая преобразует энергию двух сред – воздушной и водной, вырабатывая электроэнергию. Она может функционировать в прибрежных зонах, у морских побережий, речных берегов, на озерах и в лагунах.

Ученые научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ разработали катамаран с парусом, под днищем которого закреплена гидротурбина. Плавучая парусная установка движется благодаря якорю и системе маневрирования парусами по определенному маршруту, то есть совершает циклические движения в заданном угловом интервале. Оно движется под действием ветра, а движение в водной среде заставляет вращаться гидротурбину и вырабатывать электроэнергию. Эта электроэнергия может использоваться непосредственно на катамаране или передаваться по кабелю на берег.

Использование такой конструкции может быть эффективно в тех ситуациях, когда строительство ветровых или гидроэлектростанции сложно или невозможно в принципе. Например, при недостатке гидроэнергетических или ветроэнергетических ресурсов на суше; в рекреационной или природоохранной зоне, где возведение энергетических объектов исключено или, как минимум, нежелательно; на территориях с высокой плотностью инфраструктуры, где строить уже негде; в зонах сложных инженерно-геологических условий.

«В этих ситуациях разработанная нами плавучая парусная установка не имеет альтернативы. Дополнительным плюсом является мобильность установки. Ее можно легко перебрасывать по воде в зависимости от изменения потребностей в энергии. В нашей стране использование таких установок перспективно на Крымском и Кавказском побережье Черного моря, на побережье Каспийского моря. Там, помимо прочего, вода не замерзает, и установку можно эксплуатировать круглый год», — рассказал сообладатель патента, к.г.н., научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ Кирилл Дегтярев.

Запатентованную учеными МГУ установку можно использовать многофункционально. В частности, аккумулировать энергию непосредственно на борту, сделать станцию зарядки. В марте-апреле 2021 года разработчики провели расчеты и испытания макета установки, в ходе которых она была усовершенствована.

«Впереди более точные расчеты энергетической и экономической эффективности, проведение натурных испытаний. Только после этого можно будет рассматривать установку как потенциальный коммерческий продукт. Следующие стадии работы сопряжены уже с довольно высокими затратами, требующими поиска и привлечения грантов либо инвесторов, готовых финансировать проекты на стадии НИОКР, и мы намерены продвигаться дальше в этом направлении», — поделился Кирилл Дегтярев.

Фото пресс-службы МГУ. 

как предприниматель из Рубежного платит за электричество вдвое меньше

(Друкуємо мовою оригіналу)

Предприниматель из города Рубежное Луганской области экономит электричество с помощью альтернативной энергетики. Ветроустановка обеспечивает бесперебойное электроснабжение для производства. Аппарат мастер сделал своими руками после начала войны на востоке, а через три года – установил 18 солнечных панелей.

Чтобы найти ветрогенератор в Рубежном, нужно выйти из северодонецкого автобуса на остановке между гаражным кооперативом и кладбищем.

Лопасти ветряка видно издалека. Погода в июне жаркая, но ветренная, а это значит, что в этот момент аккумуляторы предпринимателя Леонида Кизяева заряжаются.

Между кладбищем и гаражами

«Кизяев Леонид Владимирович, 1975 года рождения, частный предприниматель…» – официально начинает рассказывать о себе мужчина с рыжей густой бородой, чашкой кофе и сигаретой.

Леонид Кизяев

«Занимался гранитной мастерской, теперь портретами на камне. Первое время делал всё руками, потом сделал станок, и ему была нужна электроэнергия без перепадов. Встал вопрос ветрогенератора – чтобы не было производственного брака. Самодельный генератор помогал сделать сын», – говорит Кизяев.

Когда ветер есть, энергия накапливается на аккумуляторы, а оттуда преобразовывается в «220 вольт».

Ветрогенератор своими руками

Предприятие Кизяева получает энергию не только от ветра, но и от солнца. На крыше гаража стоят 18 солнечных панелей. Вместе они дают 7 киловатт в день. Таким образом, у Кизяева могут вместе работать 5–6 станков одновременно. От электричества предприниматель не отказался, но с помощью «зелёной энергии» удалось сократить размер счетов на 60%.

«Когда началась война, как раз и света не было, выключали, а работу надо было делать. Ветрогенератор сделал быстро, вложил на то время где-то 5 тысяч гривен. Потом переделывал, куча экспериментов было. Лопасти сначала были мои, а потом заказал в Харькове», – говорит он.

Главная функция ветряка сейчас – он помогает избегать скачков напряжения.

«Любая техника работает на блоке питания, они сгорают, всё это тянет за собой убытки», – рассказывает предприниматель.

Леонид Кизяев

Ветрогенератор Кизяев спроектировал и соорудил самостоятельно. Сначала он был маленький, с мачтой высотой в шесть метров. Потом она «выросла» до 13 – чем выше, тем лучше. Информацию о том, как сделать ветряк, мужчина брал из интернета, но много чего приходилось переделывать.

По образованию Кизяев – столяр. Также занимается авиамоделированием.

Кто сможет сэкономить на ветрогенераторе?

«Иногда у меня спрашивают, можно ли поставить такой в деревню на дачу, чтобы насос качать или смотреть телевизор. Я говорю: качайте руками, зачем столько вкладывать в насос? Это невыгодно просто для хозяйства, а для производства – да», – разъясняет Кизяев.

Он убеждён, что энергия ветра и солнца идеально подходит для небольшого предприятия, которое даёт доход. Крайний вариант – установка генератора там, где света нет вообще.

Кизяев уверен, что ветрогенератор и солнечные панели друг друга дополняют. Но еще один ветряк ставить не собирается – нет для него места и надобности.

Его ветрогенератор окупился сразу – благодаря непрерывному производству.

Леонид Кизяев в гаражном кооперативе имеет собственную мастерскую: здесь он делает рисунки портретов на могильных плитах.

Мужчина не учился в художественной школе, рисовать его научил отец. Кизяев считает, что рисовать может каждый – было бы желание.

«Научиться можно всему, но человек всегда пугается и говорит: «Нет, я такое не могу, лучше заплатить. Но я хочу делать всё сам», – говорит Кизяев.

На вопрос, чему бы еще он хотел научиться, отвечает с улыбкой: «Например, сделать машину времени», – и сразу добавляет: «Мне всё интересно, многому хочется научиться, но жизнь коротка, всё не ухватишь, главное – детей выучить».

Работа вместе с сыном

Рубежное, как и все ближайшие города, получает энергию от Луганской теплоэлектростанции, что стоит возле города Счастье.

Кизяев с семьёй живёт в обычном многоквартирном доме и платит за домашнее электричество, как и все. Он говорит, что есть мысли устанавливать маленькие ветряки между подъездами, но эта идея требует разработки.

В гараже у Леонида несколько комнат. Среди производственного беспорядка неопытный посетитель не сразу заметит 3D-принтер, и не один, а сразу три.

Их предприниматель сделал тоже сам. Первый из них – четыре года назад. Принтеры делают детали и станки.

Вместе с Леонидом работает его двадцатилетний сын. В этом году он заканчивает факультет механики нефтеперерабатывающего предприятия и вместе с отцом работает над моделью для защиты диплома – аппаратом наподобие бетономешалки производственного назначения.

Леонид показывает изобретение – наглядное пособие модели в масштабе 1:10. «Бетономешалка» открывается, имеет лестницу и стойку.

Мужчина объясняет, что в составление модели входит программирование, энергозатратный ресурс. Плюс нужно учитывать цену на пластик, из которого принтер делает детали. Такой пластик изготовляют в Украине из специальных гранул, которые покупают за границей, например, в Индии.

Сын захотел работать с Леонидом с момента появления первого принтера.

«Он может всему научиться, потому что есть возможность попробовать. Он иногда смотрит на изготовленные модели и говорит: «Да я и сам от себя в шоке. Только что это всё было в 3D-виде, а вот уже всё напечатано», – рассказывает Кизяев.

«Это называется созидание»

Леонид Кизяев сознается, что проводит в гараже большинство своего времени, а домой ездит только ночевать. И добавляет: работа приносит ему огромное удовольствие.

Зимой в помещении гаража не холодно. В углу одной из комнат стоит печка. Отопление обеспечивают дрова, в системе нагревается вода. Такое изобретение отапливает два гаража и употребляет 5 кубов дров на три года.

«Отдыхаю только ночью. Жена, дети, тёща – им всё свободное время, которое у меня есть. У меня работа – это и есть моё свободное время. Получаю колоссальное удовольствие, когда изобретение заработало. Ты его делал-делал, включил, а оно производит красоту. Это называется созидание. Потому что некоторые уничтожают, а я созидаю. Должно быть равенство», – говорит Леонид Кизяев.

(Радіо Свобода опублікувало цей матеріал у рамках спецпроекту для жителів окупованої частини Донбасу)

Wind Vision | Министерство энергетики

• Энергия ветра доступна по всей стране. Отчет Wind Vision Report показывает, что ветер может стать жизнеспособным источником возобновляемой электроэнергии во всех 50 штатах к 2050 году.
• Энергия ветра поддерживает сильную внутреннюю цепочку поставок. К 2050 году ветер может обеспечить более 600 000 рабочих мест в сфере производства, установки, технического обслуживания и вспомогательных услуг.
• Энергия ветра доступна по цене. Поскольку соглашения о ветроэнергетике обычно предусматривают фиксированные цены на 20 лет, ожидается, что сектор электроэнергетики будет менее чувствителен к волатильности цен на природный газ и угольное топливо при увеличении количества ветров.Ожидается, что за счет снижения уязвимости страны к скачкам цен и перебоям в поставках с помощью долгосрочного ценообразования, ветер сэкономит потребителям 280 миллиардов долларов к 2050 году.
• Энергия ветра снижает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Действующие ветроэнергетические мощности позволили избежать выброса более 250 000 метрических тонн загрязнителей воздуха, в том числе диоксида серы, оксида азота, диоксида азота и твердых частиц, в 2013 году. К 2050 году ветроэнергетика может избежать выбросов парниковых газов в размере 12,3 гигатонны.
• Энергия ветра сохраняет водные ресурсы.К 2050 году энергия ветра может сэкономить 260 миллиардов галлонов воды, что эквивалентно примерно 400 000 плавательных бассейнов олимпийского размера, которые использовались бы электроэнергетическим сектором.
• Использование энергии ветра увеличивает доходы сообщества. Местные сообщества смогут получать дополнительные налоговые поступления от арендной платы за землю и налогов на недвижимость, которые к 2050 году достигнут 3,2 миллиарда долларов в год.

Чтобы узнать больше о выводах отчета Wind Vision Report , загрузите полный отчет.Узнайте больше о вехах в области ветроэнергетики, достигнутых за два года после публикации отчета Wind Vision Report .

Отчет Wind Vision завершается дорожной картой технических, экономических и институциональных мероприятий по оптимизации потенциального вклада ветра в более чистую и надежную внутреннюю энергетику, подробно описанную в Главе 4 (Дорожная карта Wind Vision : A Pathway Forward) и Приложение M (Подробные действия дорожной карты).

Производство энергии ветра с использованием энергии ветра ： Системы и решения ： Возобновляемые источники энергии

Производство энергии ветра означает получение электроэнергии путем преобразования энергии ветра в энергию вращения лопастей и преобразования этой энергии вращения в электрическую энергию с помощью генератора.Энергия ветра увеличивается пропорционально кубу скорости ветра, поэтому WTG следует устанавливать в зоне с более высокой скоростью ветра.
Мы работаем в партнерстве с производителями ветряных турбин, чтобы продавать ветровые турбины и строить электростанции, используя нашу торговую сеть. Мы также продолжаем разрабатывать электронные устройства, включая системы управления, используя наши знания и технологии, полученные в результате проектирования и производства тепловых и гидравлических электростанций. самостоятельно участвует в ветроэнергетическом бизнесе.Занимая позиции обеих сторон, производителя и пользователя, мы предлагаем решения для удовлетворения потребностей клиентов в самых разных ситуациях.

Легко устанавливаемая / управляемая ветряная электростанция, не беспокоясь об истощении запасов

В мире растет внедрение ветроэнергетики, которая имеет следующие характеристики:

• • Нет CO ₂ выбросы

• • Ветер – это безопасный источник энергии, существующий повсюду, и не нужно беспокоиться о его истощении, таком как ископаемое топливо

• • Простое оборудование и удобство в эксплуатации

• • Незначительная привязанность к природе

В современном мире прогресс технологий для разработки более крупных WTG является значительным, и это приводит к увеличению выработки электроэнергии на одну единицу WTG и развитию большого поля WTG, называемого «ветряной электростанцией».Развиваются и технологии строительства морских ВГ.

Высоконадежная ветряная турбина

Герметично закрытый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG), обеспечивающий повышенную эффективность выработки электроэнергии без необходимости во внешней системе возбуждения.

При возбуждении постоянными магнитами генератор обеспечивает работу без обслуживания и снижает частоту отказов за счет удаления контактных колец для внешнего возбуждения.Благодаря отсутствию необходимости во внешней системе возбуждения эффективность выработки электроэнергии увеличивается. Благодаря использованию систем водяного охлаждения и внутреннего охлаждения с вентилятором, генератор не забирает воздух извне, что подходит для использования в среде с большим количеством мелких частиц в космосе или прибрежных / морских районах.

Генератор на 2 МВ ВТГ

Более длинный отвал обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра

Использование более длинного лезвия позволяет преобразовать больше энергии ветра в электричество.Для WTG типа U93 мощностью 2 МВт используются лопасти длиной 45 м и диаметром 93 м, что на 16% длиннее, чем у других производителей, что увеличивает площадь приема ветра и обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра.

Схема гондолы

Применяются

PMSG с коробкой передач и полноразмерным преобразователем.

Внутренняя конструкция гондолы 2 МВ WTG

2 МВт WTG

Toshiba WTG мощностью 2 МВт можно охарактеризовать следующими характеристиками:

• • Модель: U88E

• • Высокая надежность достигается за счет среднескоростной передачи (1:72)

• • Малый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG)

• • Герметичный генератор с водяным охлаждением

• • Соответствие высоковольтной системе в системе полного преобразователя

* Стандарт МЭК: справочная скорость ветра 50 м / с, средняя скорость ветра 8.5 м / с, экстремальная скорость ветра (Ve50) 70 м / с.

* Проконсультируйтесь с нами, если скорость ветра превышает 70 м / с.

Toshiba для предприятий ветроэнергетики

Чтобы удовлетворить потребности клиентов, Toshiba предоставляет всестороннюю поддержку в самых разных бизнес-ситуациях, от геологических / экологических исследований и бизнес-планирования до проектирования, производства, строительства, ввода в эксплуатацию и эксплуатации и технического обслуживания после запуска генератора.

Комплексная поддержка при назначении участков-кандидатов –Планирование–

Мы поддерживаем наших клиентов от назначения участков-кандидатов, включая геологические или экологические исследования, решения законодательных / нормативных вопросов до планирования строительства.Также мы предоставляем упаковочные решения с аккумулятором / вторичной батареей для стабильной выходной мощности генератора и оптимизируем точку установки с помощью микросайтинга с CFD для сложных наземных структур.

Достижение высокой ветроустойчивости с помощью длинных лопастей – Дизайн / Производство –

^{※ 1}

У нас есть различные WTG с длинными лопастями, которые покрывают широкий диапазон выносливой скорости ветра, поэтому мы можем предоставить WTG, подходящие для каждого объекта.Мы также продолжаем разрабатывать большие WTG для береговых и морских объектов, чтобы снизить удельную стоимость.

Надлежащая установка и безопасное обслуживание

Мы предлагаем подходящие методы установки для каждого объекта.
Toshiba в сотрудничестве с производителями ветряных турбин и другими отечественными субподрядчиками предоставляет разнообразные меню периодического обслуживания, ремонта, капитального ремонта и гарантии для обеспечения безопасной и стабильной работы.Что касается поставки запчастей, у нас есть запас запчастей у местных субподрядчиков для бесперебойной поставки.

Установка WTG

Энергия ветра: преобразование ветра в электричество

Два ветроэнергетических сектора развивались параллельно друг другу: наземных ветряных турбин , в настоящее время наиболее многочисленных и наиболее совершенных, и морских ветряных турбин , установленных в море, где ветер более сильный и регулярный.

Европа была пионером в развитии ветроэнергетики и по-прежнему занимает второе место в мире по темпам роста ветряных турбин. Франция занимает 3-е место в Европе после Германии и Испании. В мировом масштабе Китай и США обладают крупнейшими секторами ветряных электростанций.

Наземные ветряки

Легче в эксплуатации, сначала использовали наземных ветряных турбин .

Однако, потенциал энергии ветра на суше ограничен:

• максимальная мощность только чуть выше 3-4 МВт
• иногда плохая приемлемость для общества (визуальное и шумовое загрязнение, воздействие на флору и фауну)
• отсутствие доступных участков (например, в Дании, которая производит более 40% своей электроэнергии с помощью ветряных турбин, но где ландшафт насыщен).

Морские ветряные турбины

Оффшорная ветроэнергетика набирает обороты в последние несколько лет. Более крупные и более мощные (от 6 до 10 МВт или даже 12 МВт для некоторых будущих моделей), ветряные турбины , установленные в море, вырабатывают больше энергии на одну машину , чем ветряные турбины на суше. Они имеют ограниченное влияние на ландшафт, что позволяет создавать более крупные ветряные парки с большим количеством турбин.

Существует двух типов морских ветряных турбин в зависимости от их расположения:

• Стационарные ветряные турбины : на глубине до 50 метров, с ветровыми турбинами, прикрепленными к морскому дну.Технологии стационарной морской ветроэнергетики уже доступны, но для снижения эксплуатационных расходов потребуются более мощные и мощные турбины. В Европе лидирует Великобритания по установленной мощности, за ней следуют Германия, Нидерланды и Дания.
  
• Плавающие ветряные турбины : на глубине более 50 метров крепление к морскому дну становится слишком дорогим и трудным. Таким образом, ветряные турбины соединяются с плавающей опорой на поверхности воды или чуть ниже нее.Они могут быть расположены дальше от берега и, следовательно, получают более сильные и регулярные ветры. Этот сектор все еще находится на стадии демонстрации на пилотных фермах, поскольку конструкция более сложна, но в ближайшие несколько лет ожидается создание первых коммерческих ветропарков. Снижение затрат также является серьезной проблемой.

20% ветровой электроэнергии в США будет иметь ограниченное влияние на эффективность системы и региональный климат

1.

Armstrong, R.C. et al. .Границы энергии. Nature Energy 1 , https://doi.org/10.1038/nenergy.2015.1020 (2016).

2.

Хертвич, Э. Г. и др. . Комплексная оценка жизненного цикла сценариев электроснабжения подтверждает глобальные экологические преимущества низкоуглеродных технологий. Труды Национальной академии наук 112 , 6277–6282 (2015).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

3.

Глобальный совет по ветроэнергетике. Global Wind Statistics 2018. 63 (Глобальный совет по ветроэнергетике, Брюссель, Бельгия. Доступно по адресу https://gwec.net/wp-content/uploads/2019/04/GWEC-Global-Wind-Report-2018.pdf, 2019 ).

4.

AWEA. Годовой отчет о рынке ветроэнергетики США: конец 2018 г. 172 стр. (Можно приобрести на сайте www.awea.org, 2019 г.).

5.

Wiser, R. et al. . Экспертное исследование будущих затрат на энергию ветра. Nature Energy 1 , 16135, https: // doi.org / 10.1038 / nenergy.2016.135 (2016).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

6.

Прайор С. и Бартелми Р. Дж. Оценка воздействия изменения климата на краткосрочную стабильность ветроэнергетических ресурсов в США. Труды Национальной академии наук 108 , 8167–8171 (2011).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

7.

Министерство энергетики США. Wind Vision: новая эра ветроэнергетики в Соединенных Штатах. 348 (Министерство энергетики США, Вашингтон, округ Колумбия, DOE / GO-102015–4557. Доступно по адресу: https://www.energy.gov/sites/prod/files/WindVision_Report_final.pdf, 2015).

8.

Управление энергетической информации США. Electric Power Annual 2018. 239 стр. (Министерство энергетики США, Вашингтон, округ Колумбия. Доступно по адресу https://www.eia.gov/electricity/annual/pdf/epa.pdf, 2019).

9.

NREL.20% энергии ветра к 2030 году. Отчет № DOE / GO-102008-2567, 248 (NREL. DOE / GO-102008-2567. Доступно на http://www.nrel.gov/docs/fy08osti/41869.pdf , 2008).

10.

Миллер, Л. М. и др. . Два метода оценки пределов крупномасштабной ветроэнергетики. Proceedings of the National Academy of Sciences 112 , 11169–11174, https://doi.org/10.1073/pnas.1408251112 (2015).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

11.

Марвел К., Кравиц Б. и Калдейра К. Геофизические пределы глобальной ветроэнергетики. Природа Изменение климата 3 , 118–121 (2013).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

12.

Барри, Д. Б. и Кирк-Давыдов, Д. Б. Погодная реакция на большой массив ветряных турбин. Атмосферная химия и физика 10 , 769–775, https://doi.org/10.5194/acp-10-769-2010 (2010).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

13.

Smith, C.M., Barthelmie, R.J. и Pryor, S.C. In situ наблюдений за влиянием большой береговой ветряной электростанции на приповерхностную температуру, интенсивность турбулентности и профили скорости ветра. Письма об экологических исследованиях 8 , 034006 (2013).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

14.

Чжоу Л. и др. . Воздействие ветряных электростанций на температуру поверхности земли. Природа Изменение климата 2 , 539–543 (2012).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

15.

Прайор, С. К., Бартелми, Р. Дж. И Шеперд, Т. Влияние реальных развертываний ветряных турбин на региональный климат. Журнал геофизических исследований 123 , 5804–5826 (2018).

Google Scholar

16.

Бартелми, Р. Дж. И Дженсен, Л. Э. Оценка эффективности ветряной электростанции и следы ветряных турбин на прибрежной ветряной электростанции в Нистеде. Энергия ветра 13 , 573–586 (2010).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

17.

Кейт Д. В. и др. . Влияние крупномасштабной ветроэнергетики на глобальный климат. Proceedings of the National Academy of Sciences 101 , 16115–16120, https://doi.org/10.1073/pnas.0406930101 (2004).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

18.

Ван, К. и Принн, Р. Г. Потенциальные климатические воздействия и надежность очень крупных ветряных электростанций. Химия и физика атмосферы 10 , 2053–2061 (2010).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

19.

Байдья Рой, С., Пакала, С. В. и Уолко, Р. Л. Могут ли большие ветряные электростанции влиять на местную метеорологию? Журнал геофизических исследований 109 , D19101, https: // doi.org / 10.11029 / 12004JD004763 (2004).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

20.

Уайзер, Р. и др. . In In: Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation: Special Report Межправительственной группы экспертов по изменению климата (ред. Эденхофер, О. и др. .) 1075 (Cambridge University Press, 2012).

21.

Fitch, A.C. и др. . Локальные и мезомасштабные воздействия ветропарков, параметризованные в мезомасштабной модели ЧПП. Ежемесячный обзор погоды 140 , 3017–3038, https://doi.org/10.1175/mwr-d-11-00352.1 (2012).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

22.

Волкер, П. Дж. Х., Баджер, Дж., Хахманн, А. Н. и Отт, С. Явная параметризация следа V1.0: параметризация ветровой электростанции в мезомасштабной модели WRF. Геонаучная модель Разработка 8 , 3481–3522, https://doi.org/10.5194/gmdd-3488-3481-2015 (2015).

Артикул Google Scholar

23.

Вотар, Р. и др. . Моделирование региональной климатической модели указывает на ограниченное воздействие на климат действующих и планируемых европейских ветряных электростанций. Nature Communications 5 , https://doi.org/10.1038/ncomms4196 (2014).

24.

Миллер, Л. М. и Кейт, Д. В. Климатические воздействия энергии ветра. Джоуль 2 , 2618–2632 (2018).

Артикул Google Scholar

25.

Wang, Q., Luo, K., Yuan, R., Zhang, S. & Fan, J. Влияние следа и производительности между соседними ветряными электростанциями: пример Синьцзяна в Китае с помощью мезомасштабного моделирования . Энергетика 166 , 1168–1180 (2019).

Артикул Google Scholar

26.

Schoof, J. T. & Pryor, S. C. Оценка точности смоделированных AOGCM отношений между крупномасштабными режимами изменчивости климата и скоростью ветра. Журнал геофизических исследований 119 , 9719–9734 (2014).

Google Scholar

27.

Прайор, С. К., Шеперд, Т. Дж. И Бартелми, Р. Дж. Межгодовая изменчивость ветрового климата и годовое производство энергии ветровыми турбинами. Наука об энергии ветра 3 , 651–665 (2018).

Артикул Google Scholar

28.

Сент-Джордж, С.И Вулф, С. А. Эль-Ниньо успокаивает зимние ветры в южных канадских прериях. Письма о геофизических исследованиях 36 , L23806, https://doi.org/10.21029/22009GL041282 (2009).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

29.

Оллвуд, Дж. М., Бозетти, В., Дубаш, Н. К., Гомес-Эчеверри, Л. и фон Стехоу, К. Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата. Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (ред.Edenhofer, O. et al. .) (Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 2014).

30.

Global Wind Energy Council, G. Global Wind Energy Outlook 2016. 44 (Доступно по адресу http://files.gwec.net/files/GlobalWindEnergyOutlook2016. Брюссель, Бельгия, 2016).

31.

Международное энергетическое агентство, I. Возобновляемые источники энергии 2019: анализ и прогноз до 2024 года. (МЭА, Франция. ISBN 978-92-64-36998-6, доступно по адресу https://www.iea.org/ возобновляемые источники энергии2019 /.2019).

32.

Dvorak, P. In Windpower Engineering and Development (доступно по адресу https://www.windpowerengineering.com/projects/repowering/look-repowering-older-wind-farms-2020/2018).

33.

Американская ассоциация ветроэнергетики. AWEA: конец 2018 года: обзор рынка. 172 стр. (Доступно для покупки на сайте https://www.awea.org/resources/publications-and-reports/market-reports/2018-u-s-wind-industry-market-reports, 2019).

34.

Фтенакис, В.И Ким, Х.С. Землепользование и производство электроэнергии: анализ жизненного цикла. Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии 13 , 1465–1474 (2009).

Артикул Google Scholar

35.

Якобсон, М. З. Обзор решений проблем глобального потепления, загрязнения воздуха и энергетической безопасности. Энергетика и экология 2 , 148–173 (2009).

CAS Статья Google Scholar

36.

Лу, X., МакЭлрой, М. Б. и Кивилуома, Дж. Глобальный потенциал ветроэнергетики. Труды Национальной академии наук 106 , 10933–10938 (2009).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

37.

Якобсон, М. З. и др. . Дорожные карты для всех секторов энергетики из 100% экологически чистых и возобновляемых источников энергии ветра, воды и солнечного света (WWS) для 50 Соединенных Штатов. Энергетика и экология 8 , 2093–2117 (2015).

CAS Статья Google Scholar

38.

Эневольдсен, П. и Якобсон, М. З. Исследование данных об установленной и выходной плотности мощности наземных и морских ветряных турбин по всему миру. Ветроэнергетика Обзор (2019).

39.

NYSERDA. Анализ компоновки турбин и расстояния между ветряными электростанциями для возможного освоения морских ветроэнергетических установок в штате Нью-Йорк. 76 (Отчет № 18–20, Управление энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк, Олбани, штат Нью-Йорк, доступно по адресу https: // www.nyserda.ny.gov/About/Publications/Offshore-Wind-Plans-for-New-York-State, 2018).

40.

Уайзер, Р. и Болинджер, М. Отчет о рынке ветряных технологий за 2016 год. 94 (Министерство энергетики США: Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии. DOE / GO-102917-5033. Доступно по адресу https://www.energy.gov/sites/prod/files/2017/08/f35/2016_Wind_Technologies_Market_Report_0. pdf, 2017).

41.

Олаусон, Дж., Эдстрем, П. и Риден, Дж. Снижение производительности ветряных турбин в Швеции. Энергия ветра 20 , 2049–2053 (2017).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

42.

Carroll, J. et al. . Затраты на доступность, эксплуатацию и техническое обслуживание морских ветряных турбин с различными конфигурациями трансмиссии. Энергия ветра 20 , 361–378 (2017).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

43.

Staid, A., VerHulst, C. & Guikema, S.D. Сравнение методов оценки выходной мощности неоднородных береговых ветряных электростанций. Энергия ветра 21 , 42–52 (2018).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

44.

Agard, J. & Shipper, ELF In Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability (ed. Barros, VR et al .) 1757–1776 (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, стр.688. Доступно по адресу https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WGIIAR5-AnnexII_FINAL.pdf, 2018).

45.

Харрис, Р. А., Чжоу, Л. и Ся, Г. Спутниковые наблюдения за воздействием ветряной электростанции на ночную температуру поверхности земли в Айове. Дистанционное зондирование 6 , 12234–12246 (2014).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

46.

Пильке Р. А. и др. . Изменения в землепользовании / земном покрове и климат: анализ моделирования и данные наблюдений. Междисциплинарные обзоры Wiley – изменение климата 2 , 828–850, https://doi.org/10.1002/wcc.144 (2011).

Артикул Google Scholar

47.

Li, Y. et al. . Климатическая модель показывает, что крупномасштабные ветряные и солнечные фермы в Сахаре увеличивают количество осадков и растительность. Наука 361 , 1019–1022 (2018).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

48.

Фидлер Б. и Буковский М. Влияние гигантской ветряной электростанции на осадки в модели регионального климата. Письма об экологических исследованиях 6 , 045101 (2011).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

49.

Масса, К. Ф., Овенс, Д., Вестрик, К. и Колле, Б. А. Обеспечивает ли увеличение горизонтального разрешения более точные прогнозы? Результаты двухлетнего численного прогноза погоды в реальном времени на северо-западе Тихого океана. Бюллетень Американского метеорологического общества 83 , 407–430 (2002).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

50.

Робертс, Н. М. и Лин, Х. У. Выборочная проверка накопления осадков на основе прогнозов конвективных явлений с высоким разрешением. Ежемесячный обзор погоды 136 , 78–97 (2008).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

51.

Walser, A., Lüthi, D. & Schär, C. Предсказуемость осадков в модели с разрешением облаков. Ежемесячный обзор погоды 132 , 560–577 (2004).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

52.

Анселл, Б. К., Богус, А., Лауридсен, М. Дж. И Науэрт, К. Дж. Посев хаоса: ужасные последствия численного шума в экспериментах по возмущениям ЧПП. Бюллетень Американского метеорологического общества 99 , 615–628 (2018).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

53.

Лангханс, В., Шмидли, Дж. И Шер, К. Мезомасштабные воздействия явной числовой диффузии в модели, допускающей конвекцию. Ежемесячный обзор погоды 140 , 226–244 (2012).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

54.

Управление энергетической информации США. Ежегодный прогноз развития энергетики на 2019 год с прогнозом до 2050 года.83 стр. (Управление энергетической информации США, Вашингтон, округ Колумбия, доступно по адресу https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/aeo2019.pdf, 2019).

55.

Бартелми, Р. Дж. И Прайор, С. К. Потенциальный вклад энергии ветра в смягчение последствий изменения климата. Природа Изменение климата 4 , 684–688, https://doi.org/10.1038/nclimate2269 (2014).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

56.

MacDougall, A.H. Переходный отклик на кумулятивные выбросы CO ₂ : обзор. Текущие отчеты об изменении климата 2 , 39–47 (2016).

Артикул Google Scholar

57.

Вингаард, Дж. К. К численному моделированию в Terra Incognita. Журнал атмосферных наук 61 , 1816–1826 (2004).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

58.

Бауэр П., Торп А. и Брюне Г. Тихая революция в численном прогнозировании погоды. Природа 525 , 47–55 (2015).

ОБЪЯВЛЕНИЕ CAS Статья Google Scholar

59.

Shin, H. H. & Hong, S.-Y. Представление подсеточного турбулентного переноса в конвективных пограничных слоях при разрешении серой зоны. Ежемесячный обзор погоды 143 , 250–271 (2015).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

60.

Fitch, A.C. Примечания по использованию параметризации мезомасштабной ветровой электростанции Fitch et al. (2012) в WRF. Энергия ветра 19 , 1757–1758 (2016).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

61.

Ди, Д. П. и др. . Реанализ ERA ‐ Interim: конфигурация и производительность системы усвоения данных. Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества 137 , 553–597 (2011).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

62.

Хименес, Пенсильвания, Наварро, Дж., Паломарес, А.М. и Дудхия, Дж. Мезомасштабное моделирование следа от прибрежных ветровых турбин в разрешающей шкале ветряной электростанции: композитный анализ с моделью исследования и прогнозирования погоды поверх Horns Rev. Wind Energy 18 , 559–566, https://doi.org/10.1002/we.1708 (2015).

ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

63.

Зидерслебен, С. К. и др. . Наблюдаемая и смоделированная кинетическая энергия турбулентности (WRF 3.8.1) превышает объемы морских ветроэлектростанций. Обсуждение разработки геонаучных моделей Обзор , 1–29, https://doi.org/10.5194/gmd-2019-100 (2019).

64.

Уайзер, Р. и Болинджер, М. Отчет о рынке ветряных технологий за 2017 год. 81 (DOE / EE-1798, Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, Министерство энергетики США. Доступно в Интернете по адресу https://www.energy.gov/sites/prod/files/2018/08/f54/2017_wind_technologies_market_report_8.15.18.v2.pdf, 2018).

65.

Jonkman, J., Butterfield, S., Musial, W. & Scott, G. Определение эталонной ветряной турбины мощностью 5 МВт для разработки морских систем Технический отчет NREL / TP-500-38060. 75 (https://www.nrel.gov/docs/fy09osti/38060.pdf, по состоянию на 9 января 2019 г.).

66.

Десмонд К., Мерфи Дж., Блонк Л. и Хаанс У. Описание эталонной ветряной турбины мощностью 8 МВт. Journal of Physics: Conference Series 753 , 092013 (2016).

Google Scholar

Энергия ветра – один из самых дешевых источников электроэнергии, и он становится все дешевле

Ранее в этом месяце Министерство энергетики США (DOE) выпустило последнюю версию своего ежегодного отчета о рынке ветроэнергетических технологий, в котором собрано множество данные для отслеживания тенденций в стоимости, производительности и росте ветроэнергетики.

В отчете установлено, что ветровая энергия в США будет по-прежнему одной из доступных технологий производства электроэнергии с наименьшими затратами, при этом долгосрочная цена на ветровую электроэнергию, доступную по соглашению о закупке электроэнергии, составляет примерно половину ожидаемых затрат на простое управление электричеством. электростанция, работающая на природном газе.

Кроме того, жесткая конкуренция со стороны как природного газа, так и солнечной энергии может подтолкнуть ветроэнергетику к достижению еще более низких цен и более высокой производительности за счет разработки более крупных турбин, предназначенных для максимальной производительности даже в регионах с менее оптимальной скоростью ветра.

В этом посте будут рассмотрены несколько основных тенденций в области ветроэнергетики в США, отслеживаемых в отчете Министерства энергетики США. Чтобы получить полное изложение, я предлагаю вам проверить полный отчет и связанную с ним колоду слайдов.

Энергия ветра – один из самых дешевых источников электроэнергии в США

В то время как общая стоимость энергии ветра напрямую зависит от скорости ветра в конкретном месте, изучение национальных тенденций в установленной стоимости энергии ветра окончательно показывает, что энергия ветра стала чрезвычайно недорогим источником электроэнергии.

Средний потребитель в США платит за электроэнергию около 12 центов за киловатт-час. Эта цена включает стоимость выработки электроэнергии, проводов, по которым она доставляется от генераторов к нашим домам, и стоимость ведения коммунального хозяйства. Фактическая стоимость производства электроэнергии составляет от 2 до 4 центов за киловатт-час – это цена, с которой энергия ветра должна конкурировать, чтобы быть успешной.

Согласно данным, собранным в Отчете о рынке ветряных технологий, ветровая энергия стабильно стоит на уровне или ниже рыночной цены на электроэнергию.Энергия ветра часто приобретается крупными блоками по долгосрочному контракту, который называется договором купли-продажи электроэнергии (PPA). На рисунке ниже показана историческая цена контрактов PPA на ветроэнергетику с 1996 года. Диаметр каждого круга – это размер построенной ветряной электростанции в мегаваттах, а высота круга на оси Y – цена контракта в долларах за мегаватт. -час (или долларов за 1000 киловатт-часов).

На этом рисунке сравнивается цена контракта по соглашению о закупке электроэнергии (PPA) для энергии ветра (кружки) с приведенной стоимостью природного газа (черные полосы), основанной на прогнозах Управления энергетической информации (EIA).Диаметр каждого круга представляет мощность ветряной электростанции в мегаваттах. Энергия ветра, производимая внутри США, с 2011 года соответствует или ниже долгосрочных прогнозов цен на газ. В последние годы цена на внутренний ветер упала ниже 20 долларов за мегаватт-час, или 2 цента за киловатт-час. Кредит: Отчет о рынке ветряных технологий Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

В последние годы было закуплено огромное количество энергии ветра по цене 20 долларов за мегаватт-час или ниже, или всего 2 цента за киловатт-час.Это по любым параметрам конкурентоспособно с ценами на обычном оптовом рынке электроэнергии.

Но важно отметить, что цена на ветровую энергию, предлагаемую через PPA, представляет собой полную цену, которая включает эффект субсидий, таких как федеральный налоговый кредит на производство ветровой энергии, который предусматривает налоговую субсидию в размере от 18 до 23 долларов за мегаватт-час. произведенной энергии. Если исключить налоговую льготу на производство и посмотреть на приведенную стоимость энергии (LCOE) от внутреннего ветра, она все равно будет стоить менее 50 долларов за мегаватт-час (5 центов за киловатт-час).Для сравнения, по оценке Управления энергетической информации, лучшая в своем классе электростанция на природном газе с комбинированным циклом имеет LCOE около 54 долларов за мегаватт-час (5,4 цента за киловатт-час). Таким образом, даже если учесть влияние федерального налогового кредита на производство ветровой энергии, энергия ветра остается чрезвычайно конкурентоспособным генерирующим ресурсом.

Приведенная стоимость энергии (LCOE) отражает среднюю стоимость энергии ветра без учета каких-либо федеральных налоговых льгот или других субсидий. Внутренний ветер, построенный в 2014 и 2015 годах, имеет LCOE менее 50 долларов за мегаватт-час или 5 центов за киловатт-час.Для сравнения, по оценке Управления энергетической информации, лучшая в своем классе электростанция на природном газе с комбинированным циклом имеет LCOE около 54 долларов за мегаватт-час, или 5,4 цента за киловатт-час. Кредит: Отчет о рынке ветряных технологий Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Конкуренция поднимает ветер, чтобы быть дешевле, больше и лучше

Одним из преимуществ того, что энергия ветра становится полностью конкурентоспособной по сравнению с традиционным производством электроэнергии на ископаемом топливе, является то, что она оказывает значительное давление на ветроэнергетику, которая требует постоянного повышения стоимости и производительности своих ветряных турбин, чтобы оставаться на шаг впереди конкурентов.

Отраслевые данные показывают, что ветряные турбины, развернутые в 2016 году, имеют роторы большего диаметра, что позволяет им улавливать больше ветра в целом, и более высокую высоту ступицы, что позволяет им улавливать более устойчивые ветры, доступные на больших высотах. Средний диаметр ротора в 2016 году составил 108 метров, что на 13 процентов больше, чем в среднем за предыдущие 5 лет, в то время как средняя высота ступицы в 2016 году составила 83 метра, что на 1 процент выше среднего за предыдущие 5 лет. В результате средняя генерирующая мощность вновь установленных ветряных турбин в США в 2016 году составила 2.15 мегаватт, что на 11 процентов выше среднего показателя за предыдущие 5 лет.

Улучшения в конструкции ветряных турбин не только помогли увеличить максимальную мощность, которую они могут производить (или их генерирующую мощность), но также и их коэффициент мощности, показатель того, как часто они фактически производят энергию. Средний коэффициент мощности проектов, установленных в 2014 и 2015 годах, составлял более 40 процентов – это означает, что они производили 40 процентов максимально возможной энергии, которую они могли бы произвести, если бы было очень ветрено 24 часа в сутки, 365 дней в году.

Усовершенствование конструкции ветряных турбин привело к значительному увеличению коэффициента использования ветряных электростанций – показателя того, как часто они фактически производят энергию. Средний коэффициент мощности среди проектов, построенных в 2014 и 2015 годах, составлял 42,6 процента по сравнению со средним показателем 32,1 процента среди проектов, построенных с 2004 по 2011 год, и 25,4 процента среди проектов, построенных с 1998 по 2001 годы. Фото: Отчет о рынке ветряных технологий Lawrence Berkeley National Лаборатория

Как насчет затрат на интеграцию, связанных с изменчивостью ветра?

Здесь вы можете спросить, а как насчет всех затрат, связанных с изменчивостью ветра? Разве нам не нужны хранилища для управления колебаниями выработки энергии ветра? К сожалению, нет кратких ответов на вопрос, каковы затраты на интеграцию переменного источника электричества, такого как ветер.Ответ – однозначный: «это зависит от обстоятельств».

Одна вещь, которую мы можем сделать, – это посмотреть, как количество ветра, принудительно уменьшенное или ограниченное операторами сети, изменилось по мере того, как количество энергии ветра в сети увеличилось. На приведенном ниже рисунке показаны как скорость проникновения ветра, так и скорость ослабления ветра в период с 2008 по 2016 год для семи независимых системных операторов США (ISO) (карта ISO США здесь).

Эта цифра отслеживает изменения в проникновении ветра и ограничении ветра или количестве ветровой генерации, которая принудительно отключается оператором сети, на семи единицах.S. независимый системный оператор (ISO) регионов. В то время как проникновение ветра значительно увеличилось, сокращение ветровой нагрузки на уменьшилось на из-за инвестиций в передачу и других эксплуатационных изменений, направленных на использование энергии ветра. Кредит: Отчет о рынке ветряных технологий Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Если посмотреть на общее изменение проникновения ветра и ограничения ветра по всем семи ISO, сокращение фактически уменьшилось на , даже несмотря на то, что проникновение ветра значительно увеличилось.Это не означает, что затраты на интеграцию ветроэнергетики незначительны. Фактически, главная причина, по которой сокращение выбросов сократилось с момента его пика в 2009 году, заключается в том, что регионы вкладывают средства в крупномасштабные линии электропередачи, чтобы направлять энергию ветра с равнин в города и лучше сбалансировать выработку энергии ветра со спросом. В регионе Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), например, коммунальные предприятия инвестировали 7 миллиардов долларов в линии электропередачи, связывающие ветреный Западный Техас с восточными и центральными городами, что значительно сократило сокращение выбросов.Как и все инвестиции в линии электропередачи, эти затраты были распределены по всей клиентской базе, поэтому они не отражены в стоимости энергии ветра, показанной на диаграммах выше. Но когда вы распределяете миллиардные инвестиции между миллионами клиентов, затраты, понесенные в расчете на одного клиента, относительно невелики.

Поскольку исключительно низкая цена на ветровую энергию в США стимулирует дальнейшее строительство ветряных электростанций, будет интересно посмотреть, как операторы сетей в США справятся с задачей интеграции энергии ветра с остальной сетью.По крайней мере, пока они успешны. Но директивные органы и регулирующие органы должны осознавать необходимость в новых мощностях передачи и других модернизациях сети для интеграции ветряных электростанций, поскольку все больше турбин устанавливается в большем количестве мест. Определение инвестиций с наименьшими затратами для интеграции наиболее возобновляемой энергии – непростая задача, но она будет становиться все более жизненно важной, поскольку возобновляемые источники энергии теряют ярлык «альтернативной энергии» и становятся основным источником поставок электроэнергии в США.

Национальные ветряные часы | Выход из промышленной ветряной электростанции

См. Также Wind Watch Wiki: Energy, Capacity factor

Что такое мегаватт или мегаватт-час?

Производители измеряют максимальную или номинальную мощность своих ветряных турбин по выработке электроэнергии в мегаваттах (МВт).Один МВт эквивалентен одному миллиону ватт.

Производство электроэнергии с течением времени измеряется в мегаватт-часах (МВтч) или киловатт-часах (кВтч) энергии. Киловатт – это тысяча ватт. Производство электроэнергии из расчета 1 МВт за 1 час составляет 1 МВтч энергии.

Какова мощность ветряных турбин?

General Electric (GE) выпускает когда-то широко использовавшуюся модель мощностью 1,5 мегаватта. 1,5 МВт – это его номинальная или максимальная мощность, при которой он будет вырабатывать мощность, когда скорость ветра находится в идеальном диапазоне для этой модели, от 27 до 56 миль в час.Турбины сейчас обычно в пределах 2-3 МВт.

От чего зависит, сколько энергии может производить ветровая турбина?

Энергия вырабатывается за счет энергии ветра, поэтому мощность турбины определяется ее способностью улавливать эту энергию и преобразовывать ее во вращающий момент, который может повернуть генератор и подтолкнуть электроны к сети. Более высокая башня обеспечивает доступ к более устойчивым ветрам, а более крупные лопасти улавливают больше энергии ветра. Для более крупного генератора требуются большие лопасти и / или более сильный ветер.

Сколько энергии вырабатывают ветряные турбины?

Каждая ветряная турбина имеет диапазон скоростей ветра, обычно от 30 до 55 миль в час, при котором она будет работать с номинальной или максимальной мощностью. При более низких скоростях ветра производительность резко падает. Если скорость ветра уменьшается вдвое, выработка электроэнергии снижается в восемь раз. Поэтому в среднем ветряные турбины не вырабатывают почти своей мощности. По оценкам отрасли, годовой объем производства составляет 30-40%, но реальный опыт показывает, что годовой объем производства в размере 15-30% от мощности является более типичным.

При коэффициенте мощности 25% турбина мощностью 2 МВт будет производить

2 МВт × 365 дней × 24 часа × 25% = 4,380 МВтч = 4,380,000 кВтч

в год.

Что такое «коэффициент мощности»?

Коэффициент мощности – это фактическая выработка за период времени как доля от максимальной мощности ветряной турбины или установки. Например, если турбина мощностью 1,5 МВт вырабатывает электроэнергию в течение одного года со средней мощностью 0,5 МВт, ее коэффициент мощности составляет 33% для этого года.

Каков типичный коэффициент мощности промышленных ветряных турбин?

Средний коэффициент мощности для 137 U.Отчетность по проектам S. wind Энергетическому информационному агентству в 2003 г. составила 26,9%. В 2012 году он составил 30,4%. По данным EIA, общий коэффициент использования мощности для стран ЕС-27 в 2007 году составлял 13%.

В чем разница между коэффициентом мощности и доступностью?

Ветряная турбина может быть «доступна» 90% или более времени, по крайней мере, в первые годы эксплуатации, но ее мощность зависит только от ветра. Без ветра это как велосипед, на котором никто не ездит: доступен, но не крутится.

«Коэффициент мощности» турбины – это ее фактическая средняя мощность как часть ее полной мощности. Обычно это от 15% до 35%.

Ветряные турбины работают 30% времени или 90%?

Ни то, ни другое. Первая цифра – это теоретический коэффициент мощности, количество энергии, фактически произведенной за год, как часть максимальной мощности турбин. Вторая цифра – это доступность, количество времени, в течение которого турбина не останавливается. Ни одна из цифр не отражает количество времени, в течение которого ветряная турбина фактически вырабатывает электричество.

Сколько времени ветряные турбины вырабатывают энергию?

Ветровые турбины вырабатывают электроэнергию, когда они не отключены для обслуживания, ремонта или поездок, а скорость ветра составляет от 8 до 55 миль в час. Однако ниже скорости ветра около 30 миль в час количество вырабатываемой энергии очень мало. Ветровые турбины производят со средней скоростью около 40% времени или выше. И наоборот, примерно в 60% случаев они производят мало энергии или не производят ее совсем.

Одинаковы ли коэффициент мощности и эффективность?

№Эффективность – это мера того, какая часть кинетической энергии ветра преобразуется в электрическую. В процессе преобразования неизбежно происходит потеря энергии. Даже когда ветряная турбина вырабатывает электроэнергию на максимальной мощности, вырабатываемая электрическая энергия составляет лишь часть энергии ветра. (В лучшем случае это около 50%, что обычно достигается до выработки на полную мощность.) Эффективность – это вопрос инженерии и ограничений физики и обычно не имеет отношения к нормальному обсуждению.

Коэффициент мощности – это мера фактической мощности ветряной турбины, которая изменяется в зависимости от скорости ветра в течение определенного периода времени.

Сколько домов может приводить в действие ветряная турбина?

Сторонники

часто выражают прогнозируемую мощность как «достаточно для питания домов размером x ». По данным Агентства энергетической информации, среднее домашнее хозяйство в США использует 888 кВтч в месяц или 10 656 кВтч в год. Средняя турбина мощностью 1,5 МВт (коэффициент мощности 26,9%) будет производить столько же электроэнергии, сколько используется почти 332 домохозяйствами в течение года.

Однако следует помнить, что энергия ветра непостоянна и изменчива, поэтому ветряная турбина вырабатывает мощность со среднегодовой скоростью или выше ее только в 40% случаев. То есть в большинстве случаев это , а не , обеспечивающее среднюю мощность для среднего количества домов. И времена сильного ветра редко совпадают со временем фактического спроса в сети.

Следует также помнить, что на бытовое использование приходится только треть нашего общего потребления электроэнергии.

Как изменчивость ветра влияет на надежность ветроэнергетики?

Производство ветряной турбины обычно выражается как среднегодовое значение, что маскирует ее очень изменчивую производительность. Но поскольку производство резко падает при падении скорости ветра (в восемь раз на каждое уменьшение скорости ветра вдвое), большую часть времени ветряная турбина производит значительно ниже своего среднего уровня. Средняя скорость вывода или более наблюдается только около 40% времени.

Как переменная мощность ветра влияет на сеть?

Ветряная турбина, вырабатывающая энергию, реагирует на ветер, который даже на «лучших» участках резко меняется от часа к часу и от минуты к минуте.Однако сетка должна отвечать требованиям пользователей. Поскольку сетевые диспетчеры не могут контролировать производство энергии ветра больше, чем они могут контролировать спрос пользователей, ветровые турбины в сети не способствуют удовлетворению спроса. Подавая мощность в сеть, они просто добавляют еще один источник колебаний, который сеть должна уравновесить.

См. Также периодичность в FAQ по сетке.

Что такое кредит мощности ветроэнергетики?

У ветровой энергии очень низкий «кредит мощности», то есть ее способность заменять другие источники энергии.Например, в Великобритании, которая может похвастаться самой ветреной страной в Европе, Королевская инженерная академия прогнозирует, что 25000 МВт ветровой энергии сократят потребность в обычной мощности на 4000 МВт, что составляет 16% кредита на мощность. Два исследования в Германии показали, что 48 000 МВт ветровой энергии позволят снизить обычную мощность всего на 2 000 МВт, что составляет 4% кредита (как описано в «Wind Report 2005», Eon Netz). Аналогичным образом Irish Grid подсчитала, что 3500 МВт энергии ветра могут заменить 496 МВт обычной энергии, что составляет 14% кредита, и что по мере добавления новых ветряных турбин их кредит мощности приближается к нулю.В марте 2005 года Управление энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк обнаружило, что ветроэнергетика на суше будет иметь 10% -ный кредит мощности, исходя из теоретического коэффициента мощности 30%. (См. Некоторые из этих и других документов здесь, в Национальной службе ветра.)

Сколько резервной мощности требуется для ветровой энергии?

По словам Эона Нетца, одного из четырех управляющих сетью в Германии, с установленной на его территории ветроэнергетической мощностью 7 050 МВт в конце 2004 г., объем необходимого резервного питания составил более 80%, что являлось максимальной наблюдаемой мощностью. от всех их ветроэнергетических объектов вместе.То есть на каждые 10 МВт ветровой энергии, добавленной к системе, в этом случае также должно быть выделено не менее 8 МВт резервной мощности.

Другими словами, ветру требуется 100% резервирование максимальной мощности.

Разве единица электроэнергии, произведенной ветряными турбинами, не уменьшает единицу электроэнергии из другого источника?

Поскольку сеть должна постоянно уравновешивать спрос и предложение, да, она должна сокращать предложение откуда-то еще, когда усиливается ветер, достаточный для начала выработки электроэнергии.

Если в системе присутствует гидроэлектроэнергия, это, скорее всего, источник, который будет сокращен, потому что он может быть включен и выключен наиболее легко.Некоторые газовые установки могут также быстро включаться и выключаться (хотя и за счет повышения эффективности, т. Е. Сжигания большего количества топлива). В противном случае мощность установок сжигания топлива снижается или она переключается с генерации на резерв. В любом случае он по-прежнему сжигает топливо.

Могут ли ветряные турбины помочь избежать отключений электроэнергии?

Нет. Сами ветровые турбины для работы нуждаются в электроэнергии. Их тоже вырубает затемнение. Если они обеспечивали электроэнергию в то время, эта потеря усугубляет эффект затемнения.

В чем разница между большими и маленькими турбинами?

Малые турбины предназначены для непосредственного питания дома или другого здания. Их регулируемая мощность уравновешивается аккумуляторной батареей и дополняется сетью или резервным генератором на месте.

Большие турбины предназначены для питания самой сети. Переменная мощность больших ветряных турбин усложняет балансирование спроса и предложения, поскольку в сети нет крупномасштабного хранилища.

Производство электроэнергии: энергия ветра | Давайте поговорим о науке

AB Наука 10 (2005 г., обновлено в 2015 г.) 10 Блок D: Поток энергии в глобальных системах

AB Наука 30 (2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Энергия и окружающая среда

г. до н.э. Естественные науки 7 класс (июнь 2016 г.) 7 Большая идея: электромагнитная сила производит как электричество, так и магнетизм.

МБ Старший 2 науки (2001) 10 Кластер 4: динамика погоды

NB 6 класс естественных наук (2002) 6 Физические науки: электричество

NL 6 класс естествознания (2018) 6 Блок 3: Электричество

NL Наука 1206 (2018) 10 Блок 1: Динамика погоды

NL Наука 2200 (2004) 11 Блок 2: Динамика погоды

НС Наука 10 (2012) 10 Наука о Земле и космосе: динамика погоды

НС Наука P-6 (2019) 6 Физические науки: электричество

NT Экспериментальная наука 10 – Земные системы 10 Раздел 2: Климатология и метеорология

NT Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004) 6 Энергия и контроль: электричество

NT Наука 10 (Альберта, 2005 г., обновлено в 2015 г.) 10 Блок D: Поток энергии в глобальных системах

NT Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Энергия и окружающая среда

NU Экспериментальная наука 10 – Земные системы 10 Раздел 2: Климатология и метеорология

NU Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004) 6 Энергия и контроль: электричество

NU Наука 10 (2005 г., обновлено в 2015 г.) 10 Блок D: Поток энергии в глобальных системах

NU Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Энергия и окружающая среда

ВКЛ Экология, 11 класс, Университет / колледж (SVN3M) 11 Strand F: Сохранение энергии

ВКЛ Экология, 11 класс, рабочее место (SVN3E) 11 Strand D: Энергосбережение

ВКЛ Наука и технологии, 1–8 классы (2007 г.) 6 Электричество и электрические устройства

PE Наука 421A (2005) 10 Блок 4: Погодные системы

PE Наука 431A (n.г.) 10 Блок 4: Погодные системы

PE 6 класс естественных наук (2012 г.) 6 Физические науки: электричество

КК Прикладная наука и технологии Раздел IV Земля и космос

КК Экологическая наука и технологии Раздел IV Земля и космос

КК Наука и технология Раздел IV Земля и космос

SK Наука 10 (2016) 10 Климат и динамика экосистем

YT Science Grade 7 (Британская Колумбия, июнь 2016 г.