Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Почему в Германии недовольны новыми ветрогенераторами — Российская газета

Пейзажи Старого Света уже давно невозможно представить без мерно вращающихся лопастей устремленных в небо генераторов, преобразующих ветряную энергию в электрическую. Однако, как пишут европейские СМИ, эта медитативная картинка больше не представляется столь идиллической. В той же Германии популярность “ветряков” за последний год резко упала, а экологи, ратующие за “зеленую” энергетику, парадоксальным образом начинают поддерживать активистов, объявивших войну “ветряным мельницам”.

Дошло до того, что ветрогенераторы посеяли раздор внутри правящей коалиции и целых министерств. Так, министр экономики Петер Альтмайер, представляющий Христианско-демократический союз, представил законопроект, запрещающий строить ветряные электростанции в непосредственной близости фермерских хозяйств и домов. Минимальная дистанция должна составлять тысячу метров. Инициативе воспротивилась министр окружающей среды Свенья Шульце из СДПГ. По подсчетам ее ведомства, такие ограничения выводят из оборота до пятидесяти процентов земли, пригодной для возведения ветрогенераторов. А значит, пойдут прахом амбициозные планы правительства к 2030 году перевести немецкую энергетику на “зеленые рельсы” по крайней мере на 65 процентов.

Параллельно в Берлине собираются закрыть через три года последние АЭС, а в 2038-м окончательно отказаться от угля. Как пишет Spiegel online, нынешние “ветряки”, которые были построены по старым нормативам на расстоянии менее километра от населенных пунктов, рассчитаны на двадцать лет эксплуатации и обновлению не подлежат. Ну а строительство новых затормозилось не в последнюю очередь из-за того, что граждане все чаще идут в суд с исками против установки ветрогенераторов, а также вышек сотовой связи. По данным Financial Times, за первые девять месяцев 2019 года в Германии было введено в строй лишь 150 новых ветротурбин относительно небольшой мощности – что на 80 процентов меньше, чем за последние пять лет. По всей стране их сейчас возведено около 30 тысяч.

Ветрогенераторы посеяли раздор внутри правящей коалиции и целых министерств Германии

Газета приводит в качестве примера историю Гюнтера Шульца, который вот уже несколько лет с переменным успехом ведет борьбу с “ветряными мельницами” в окрестностях своего родного города Обер-Рамштадт, что неподалеку от Франкфурта (земля Гессен). Для фундамента под новые станции власти планируют начать вырубку леса. Этот проект Шульц и его единомышленники называют “экологической мерзостью”, подсчитав ущерб, который он наносит популяции птиц, почвам и грунтовым водам. По мнению экспертов, хотя дискуссия о ветряной энергетике не стала общенациональной, “сопротивление ей будет только расти”.

Между тем

Германия побила собственный антирекорд по количеству упаковки, отправляющейся в мусорные корзины. Как подсчитало Федеральное министерство окружающей среды, за 2017 год в стране было произведено 18,7 миллиона тонн бытовых упаковочных отходов – это на три процента больше, чем в году предшествующем. Значит, на одного жителя ФРГ в среднем приходится 226,5 килограмма мусора, сообщает Frankfurter Allgemeine Zeitung. Эксперты объясняют такие цифры растущей популярностью сервисов онлайн-доставки еды, а также закусок и напитков – того же кофе – навынос. Впрочем, экологи отмечают, что около 70 процентов выброшенной упаковки (бумаги, картона, пластика, стекла, дерева) в Германии отправляется на вторичную переработку.

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:

Ветряки недалеко от Оленёвки. Ветряки в Крыму

Как добраться, карта, координаты

GPS г.        45.420210,32.772932 (формат используется в онлайн-картах)
GPS г.м.    45°25.212′, 32°46.375′ (формат используется в навигаторах и геокешинге)
GPS г.м.с. 45°25’12.76″, 32°46’22.56″

Ветряки — это необычные белые сооружения, которые получают много внимания и фотоснимков приезжающих. В поле, на холмах, крутящиеся и замершие, большие и маленькие.

К востоку от мыса Тарханкут находится ветряная электростанция. К радости туристов и фотографов, доступ к этим ветрякам свободный.

Ветряков в Крыму немало — ведь это небольшой полуостров, окруженный открытыми воздушными пространствами морей и ровные степи везде, кроме южного берега, способствуют получению природной энергии. Да и в горах на самых высоких мысах и холмах можно увидеть маленькие крутящиеся вентиляторы. Особенно много ветряков здесь, на Тарханкутской ветростанции.

Проезд свободный. Никаких ограничений по передвижению по территории ветростанции пекшом и на автомобиле. Этакая достопримечательность.

Мощность Тарханкутской ВЭС составляет 70 МВт, что соизмеримо с табуном в сто тысяч лошадиных сил.

Большие и маленькие, новые и старые, каждый имеет свой особенный свист, с которым он разрезает лопастями воздух.
Рядом расположен геокешерский тайник.

Самые высокие ветряки величественны, особенно вблизи. Поэтому надо выбрать самый понравившийся, крайний от моря, и познакомиться с ними поближе.

Огромные крылья и мощный электрогенератор, где энергия ветра преобразуется в электричество, впечатляют размерами.

Даже жутко обходить и дотрагиваться до огромного жужжащего и вибрирующего цилиндра — а ну как что-то не заземлено и от тебя останется горстка пепла? Но на самом деле всё безопасно.

На Тарханкуте к ним можно подъехать вплотную — это гигантский столб, привинченный по периметру огромными гайками к бетонному фундаменту. Особенно впечатляют гигантские гайки, жаль, нельзя взять себе парочку на память. Да и с такими на шее, пожалуй, только топиться.

Можно наблюдать, как приедут ремонтники на буханке УАЗика и войдут внутрь белой башни — все живет, все движется, несмотря на кажущуюся безлюдность территории.

При нас в Башню Мага вошли два служителя сил Ветра, недолго там пробыли и уехали обратно на своей серой карете. А голубая туманная полоса над горизонтом — это море.

Загадочные англо-украинские руны несут в себе, определенное, редкие знания, которые открываются не всем путешественникам.

Они крутятся ужасно медленно, хотя ветер был свежим — все-таки это не вентиляторы. А приложиться брюшком к огромной вибрирующей палке и позалипать на лениво крутящиеся пропеллеры — незабываемо.

На юге можно увидеть море, не востоке — косу Беляус, которая отделяет озеро Донузлав от Черного моря узкой полосой песка. Красота!

Ветряки в Крыму

Помимо Тарханкутской ВЭС со 127 ветряками, ещё ими можно полюбоваться здесь:

  • Судакская ВЭС на мысе Меганом. 58 ветряков.
    координаты 45°26′4.34″N  32°48′25.4″E (45.43454 32.807056).
    Подойти вплотную к этим ветрякам формально запрещено. Дорога в сухую погоду удовлетворительная. Рядом живописный маяк.
  • Восточно-Крымская ВЭС недалеко от Керчи, по дороге в с.Золотое. 17 ветряков.
    координаты 45°20′0.45″N 36°1′58.62″E (45.333459 36.032949)
  • Донузлавская ВЭС около пгт Новоозерное. 101 ветряк со “старыми” ножками из трёх опор.
  • Донузлавская ВЭС
    около пгт Черноморское. 2 ветряка.
  • Пресноводненская ВЭС около пос.Пресноводное. 52 ветряка.
  • Мирновская ВЭС около пос.Мирное 155 ветряков.
  • Мирновская ВЭС около пос.Воробьёвка 22 ветряка.

почему водород перспективнее солнечных батарей и ветряков — РБК

В природе нет месторождений водорода — его можно получать либо с помощью электролиза из воды (на самом деле, из щелочных растворов, но щелочь при этом не расходуется), а электроэнергию брать из источников с низким углеродным следом — ветра, солнца, ГЭС и АЭС либо из природного газа — метана — с помощью процесса паровой конверсии. При этом, правда, образуется довольно много углекислоты, но эту углекислоту достаточно легко уловить и закачать под землю, так что итоговый углеродный след водорода из метана можно сделать достаточно низким. Есть передовые разработки, которые позволяют расщеплять метан на водород и углерод без окисления, тогда СО

2 не образуется, но до промышленного масштаба их пока не довели.

Есть, конечно, и сложности. Водород можно сжижать для перевозки и хранения, как метан, но для этого нужна температура не -160, а -260 градусов, почти абсолютный ноль, а это и гораздо дороже, и трудно найти материалы, которые могут функционировать при таких температурах. Впрочем, это вопрос денег: так или иначе водород используют в промышленности — от нефтеперерабатывающих заводов до маргариновых фабрик — больше 100 лет, больше 70 лет — в качестве ракетного топлива, причем в СССР его для этого доставляли из подмосковной Балашихи на Байконур.

Читайте на РБК Pro

Многие страны и Евросоюз начали разрабатывать и публиковать водородные стратегии как стратегии энергетического перехода. А технический прогресс работает таким образом, что если какое-то решение набирает популярность, то оно становится частью производственных цепочек и оказывается доминирующим. В новом энергетическом укладе, который сейчас начинает создаваться, по всей видимости, водород станет одним из таких элементов. Поэтому России, крупному игроку на мировой энергетической арене, надо участвовать в движении. Тем более что у страны есть все предпосылки для этого — большие запасы природного газа, геологические структуры, подходящие для закачки CO

2 (например, отработанные газовые месторождения), развитые компетенции в атомной энергетике. На этой базе вполне можно построить крупный экспортный бизнес. Кроме того, водород может оказаться необходимым для обеспечения конкурентоспособности традиционных российских экспортных отраслей — металлургии, производства азотных удобрений, которые без этого окажутся под риском все увеличивающегося трансграничного углеродного налога.

России предстоит непростой разговор с Евросоюзом, который декларирует, что он будет рад импортировать большие объемы водорода, но только «зеленого», полученного с помощью ВИЭ.

А «голубой» из метана или «желтый» из атомного электричества приемлемы только в ограниченной временной перспективе, в качестве стартовых объемов для создания предложения для потенциальных европейских потребителей. Эта позиция выглядит не слишком справедливой ни по отношению к поставщикам, которым предлагается потратиться на создание производственных мощностей и компетенций с ограниченным сроком годности, ни к европейским потребителям (себестоимость «зеленого» водорода превышает себестоимость «голубого» в несколько раз). Да и рациональных объяснений такой позиции, кроме, конечно, традиционной нелюбви «зеленых» активистов и «зеленых» партий к нефтегазовым компаниям, найти трудно. Но можно надеяться, что возобладают фундаментальные принципы международной торговли, «цветовая слепота» и технологическая нейтральность, когда принимаются во внимание свойства товара и его воздействие на окружающую среду, а не способ производства.

Ветрогенератор HVW 10кВт

Ветроустановка

Горизонтальный ось вращения

Диаметр ветроколеса (м)

6

Высота лопасти (м)

3

материал лопасти

усиленное стекло-волокна

Номинальное число оборотов (об/мин)

100

Количество лопастей

3

Номинальная мощность Вт

10 000

Максимальная мощность Вт

11 500

Стартовая скорость ветра (м/с)

2. 5

Номинальная скорость ветра (м/с)

10

Рабочая скорость ветра (м/с)

3-20

Защита от ураганных ветров

автоматическая

Высота мачты (м)

9

Масса ВЭС (без мачты) (кг)

360

Тип генератора

трехфазный генератор на постоянных магнитах

генератор корпус

углеродистая сталь

Частота генератора (Гц)

0-50

Коэффициент использования энергии ветра

> 0,42

Ток с генератора

Переменный

номинальное напряжение

220 В/240 В

Характеристики инвертора 

В зависимости от характеристик системы

Рекомендуемое количество АКБ (шт. )

20

Рекомендуемая емкость АКБ (А*ч)

100

рабочая температура

-40 ° C+80 ° C

Уровень шума не более (Дб)

45

расчетный срок службы (лет)

20

Сибирские ученые создают ветряк для нагревания воды

«В пятидесятые годы прошлого века в Рабочем поселке Караганды, где прошло мое детство, почти в каждом доме стоял ветряк. Он приводил в движение насос, качающий воду из скважины», — вспоминает главный научный сотрудник Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН доктор технических наук Виктор Иванович Терехов. Такие установки использовали из-за дефицита электроэнергии. Теперь ветряные генераторы актуальны главным образом по другой причине: беречь ресурсы планеты, используя возобновляемые источники энергии, в XXI веке уже не прихоть, а необходимость.

Первыми ветрогенераторами, известными еще до нашей эры, были ветряные мельницы. Их лопасти, крутящиеся на ветру, через передаточный механизм передвигали жернова, которые мололи зерно. Современные конструкции гораздо сложнее своих предков, чаще всего они генерируют электричество и используются для разнообразных задач: от подзарядки мобильного телефона до сооружения  электростанций. 

  В лабораториях проблем энергосбережения и термогазодинамики ИТ СО РАН работают над ветрогенератором, который нагревает жидкость, используя тепловую энергию. Обычно, чтобы получить теплую воду, используя ветряную установку, сначала нужно выработать электричество. Устройство, спроектированное сибирскими учеными, может превращать механическую энергию вращающегося ветряка в тепловую, минуя дополнительные этапы преобразования энергии.

 

«Эффективность ветрогенератора, который производит электричество, не превышает 40 %. Здесь же, по закону сохранения механической энергии, все энергия вращения ротора переходит в тепло, за исключением механических потерь, которые минимальны, то есть КПД составляет практически 100 %», — говорит Виктор Терехов. Сотрудники ИТ СО РАН получили патент на эту разработку.

 

«Мы сделали два цилиндра, в каждом из которых есть набор каналов. Цилиндры вкладываются друг в друга так, что бы стенки каналов одного из них располагались внутри пространства каналов другого. Эта система помещается в емкость со специальной вязкой жидкостью. Цилиндры вращаются в противоположные стороны под действием ветряка (в экспериментальной установке ИТ СО РАН его заменяет электрический привод), создавая цилиндрические каналы с взаимно движущимися стенками. Поток жидкости в них становится неоднородным, возникают вихри, которые повышают эффективность получения тепловой энергии», — рассказывает старший научный сотрудник ИТ СО РАН доктор технических наук Александр Дмитриевич Назаров.

 

Разогретая во вращающихся цилиндрах жидкость поступает в теплообменник, где передает тепловую энергию воде. В результате на выходе получается подогретая вода, которую можно использовать, например, для хозяйственных нужд и отопления помещений. При скорости ветра 4 м/с (наиболее вероятной для Новосибирской области) установка способна нагреть воду до 60 С° примерно за час.

 

 

   Устройство цилиндра и схема расположения цилиндров в рабочем состоянии

 

«Такие устройства пригодятся в частном доме или на даче. Особенно эффективны они будут в местах, куда трудно подвести электричество — вдоль автотрасс, на отдаленных фермах и стойбищах», — отмечает Александр Назаров.

 

 

«Важно, что устройство может работать при любой скорости ветра, ведь в России в принципе ветры не сильные, в среднем не выше 5 м/с. Мы сделали достаточно гладкие стенки каналов, что уменьшает момент начала вращения цилиндров. Это позволяет системе работать при слабом потоке воздуха, легко запускаться после остановки генератора из-за безветрия или монтажа», — рассказывает Александр Назаров.

 

Эксперименты с установкой продолжались около трех лет. Ученые получили широкий диапазон параметров, при которых система будет энергетически эффективной: состав и вязкость жидкости, температура, размеры цилиндров, скорость вращения. Используя эти цифры, легко посчитать характеристики оборудования для конкретных целей, например, чтобы снабдить теплой водой небольшой домик или придорожный отель. Можно точно спрогнозировать, сколько энергии получиться при той или иной скорости ветра.

 

Увидит ли изобретение свет, пока не известно. Задача, которую решили ученые, — важная, но всё-таки только часть большой работы. Как уже говорилось, в экспериментах использовался электрический имитатор ветряка. Чтобы создать прототип установки, нужно разработать подходящий генератор — то есть сами лопасти, вращающиеся под воздействием воздушного потока. Классические, с горизонтальной осью вращения не подойдут, так как начинают работать при скорости ветра от 3—5 м/с. Для того чтобы ветряк мог двигаться и при более низких скоростях, это должен быть роторный генератор с вертикальной осью вращения (если привычные ветряки внешне напоминают пропеллер, то такой скорее похож на колесо).

 

«У нас есть предварительная договоренность насчет создания ветрогенератора с факультетом летательных аппаратов Новосибирского государственного технического университета — его сотрудники занимаются ветряными движителями. Будем надеяться, что разработкой заинтересуются инвесторы», — говорит Александр Назаров.

 

Работа поддержана грантом РНФ18-19-00161.

 

Александра Федосеева 

 

Фото: автора (1), предоставлено ИТ СО РАН (2), с сайта pixabay.com (анонс)

Ветрогенератор и вертолёт – RenEn

В связи с экстремальной погодой в Германии и на части территории США (Техас) часть российской блогосферы впала в радостную истерику. Мол, ветряки замерзли, а солнечные панели завалило снегом. Прям чувствовалось, как слюна капает от воодушевления. И никакая статистика выработки электроэнергии, никакие реальные данные о состоянии энергоснабжения не нужны.

Энергосистема ФРГ прошла штормовую погоду без потерь. В период с 01 января по 15 февраля 2021 года «заваленные снегом» солнечные панели и «замерзшие» ветряные турбины произвели 27,2% электроэнергии. Да, меньше, чем за аналогичный период прошлого года, но много, очень много. На графике ниже показана выработка по неделям. Обратите внимание на отрицательное импортное сальдо внизу – в каждую из этих недель Германия экспортировала больше электричества, чем импортировала.

В Техасе случились многочисленные нарушения энергоснабжения. Официально и полностью причины будут объявлены позже. Сегодня предполагается, что основной непосредственной причиной стали нарушения в работе газотранспортной системы и выпадение из системы газовых электростанций. «По словам Дэна Вудфина, старшего директора Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), который управляет системой электроснабжения штата, хотя лед заставил некоторые турбины отключиться, когда жестокая волна холода привела к рекордному спросу на электроэнергию, это было наименее значимым фактором блэкаута. Основные факторы: замёрзшее оборудование на объектах газовой, угольной и даже ядерной энергетики, а также ограниченные поставки природного газа», — сообщает Bloomberg.

Хороший, профессиональный (предварительный) разбор ситуации в Техасе был опубликован в одном из российских блогов. Но сегодня речь не об этом.

Сегодня хочу поговорить о картинке, которая в последние дни попадалась мне сотни раз. На ней вертолёт разбрызгивает какую-то жидкость для устранения обледенения лопасти. Один из российских артистов лёгкого жанра в своём блоге сопроводил её такой надписью: «Вертолёт работающий на ископаемом топливе поливает химической жидкостью сделанной из ископаемых заледеневшие лопасти ветряка. Возобновляемая энергия такая возобновляемая» (пунктуация сохранена).

Я помню, что видел подобный снимок ещё много лет назад, и решил разобраться.

Я обратился в компанию Vestas, которая является крупнейшим производителем ветрогенераторов в мире. И не только производителем. На сервисном обслуживании у них более 100 ГВт ветряных турбин во многих странах.

Представитель компании назвал изображенное на картинке «странным способом», о применении которого он не слышал. Предложения Vestas для холодного климата, в том числе анти-обледенительные системы, представлены на сайте компании. Также было отмечено (в связи с тем, что публикация картинки, сопровождённая надписью, намекает на экологическую ущербность изображенной процедуры), что выбросы парниковых газов от работы вертолёта очевидно будут компенсированы в течение считанных часов, если не минут работы ветряной турбины. Другими словами, с климатической / экологической точки зрения такое решение допустимо.

Фотография с вертолётом взята из шведской газеты Ny Teknik за январь 2015 года. На ней изображено, как шведская компания Alpine Helicopter тестирует свою технологию освобождения от льда лопастей ветряной турбины в 2014 году. При этом распыляется горячая вода, а не «химическая жидкость, сделанная из ископаемых», как написал российский клоун [разумеется, это он не сам придумал, а стащил у таких же жуликов в российском или англоязычном сегменте Интернета – подобные тексты на английском появились в большом количестве во время событий в Техасе].

Сайта шведской компании Alpine Helicopter я не нашел, последняя запись в их Facebook датирована 2018 годом.

Ветроэнергетика является одним из крупнейших и самых быстрорастущих секторов мировой энергетики. В 2020 году только в Китае были введены в эксплуатацию ветряные турбины общей мощностью почти 72 ГВт. По прогнозам, ветроэнергетика обойдёт гидроэнергетику и атомную энергетику по выработке электроэнергии в мире уже в текущем десятилетии.

Уважаемые читатели!

Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.

Яндекс Кошелёк 

QIWI Кошелёк

Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241

Техас использует вертолеты с химикатами для удаления льда из замерзших ветряных турбин?

Более 4 миллионов жителей Техаса остались без электричества во вторник во второй половине дня после нехарактерно низких температур, которые привели к отключению электричества в штате.

Вскоре противники альтернатив экологически чистой энергии указали на ветряные турбины региона как на виновников, и стало распространяться вирусное фото с утверждениями, что Техас использует вертолеты для удаления льда с их турбин.

The Claim

Консервативные голоса от представителя Лорен Боберт (R-Colo.) комментатору Стивену Краудеру бросился критиковать устойчивую энергетику, в том числе то, что они заявили, было доказательством того, что новые альтернативы не такие «зеленые», как они утверждают.

Некоторые консерваторы в социальных сетях обрадовались этому заявлению, в том числе Кроудер, который был одним из многих, кто поделился фотографией вертолета, якобы очищающего турбины Техаса от обледенения.

Его ретвит включал широко распространенную фотографию: «Вертолет, работающий на ископаемом топливе, распыляет химикат, сделанный из ископаемого топлива, на ветряную турбину, сделанную из ископаемого топлива, во время ледяной бури – это потрясающе. «

Факты

Низкие температуры в штате, известном в основном мягкими зимами, привели жителей Техаса в смятение рано утром во вторник. К вечеру количество людей, лишенных электричества, выросло с 2,6 миллиона до 4 миллионов.

Ветровые турбины, замороженные в середине вращения, были ответственны, по крайней мере, за часть общей катастрофы – газета New York Times сообщила, что по крайней мере половина ветроэнергетической сети штата вышла из строя. Примерно 25 процентов от общего энергоснабжения Техаса приходится на ветряные турбины, а остальная часть приходится на солнечную энергию, природный газ, атомную энергию и электричество, работающее на угле.

Совет по надежности электроснабжения Техаса сообщил общественности, что будет работать в течение дня, чтобы удалить лед с турбин, среди прочего, в своем списке дел. Боберту не потребовалось много времени, чтобы написать в Твиттере, что отключения электроэнергии демонстрируют, почему зеленая энергия – плохая идея.

«Вы знаете, как разморозить замерзшие ветряные мельницы? Отправив вертолет, который выбрасывает химикаты на лопасти. Вам нужно топливо для вертолета. Имейте это в виду, когда думаете, насколько« зеленые »ветряные мельницы», – написала она в Твиттере.

Вы знаете, как разморозить замерзшие ветряные мельницы?

Посылая вертолет, стреляющий химическими веществами по лопастям.

Вам нужно топливо для вертолета.

Имейте это в виду, когда думаете, насколько «зеленые» ветряные мельницы.

– Лорен Боберт (@laurenboebert) 16 февраля 2021 г.

Хотя это правда, что вертолеты иногда используются для удаления льда с турбин, фотография, появившаяся в социальных сетях, не была снимком из Техаса. Эртер сначала сообщил, что на снимке изображена экспедиция Alpine Helicopters 2014 года по удалению льда с турбин в Швеции, и они использовали не химикаты, а горячую воду в качестве предпочтительного решения для повторного запуска турбин.

Более того, ископаемое топливо, расходуемое вертолетами для сброса горячей воды на замерзшие турбины, минимально, а это означает, что даже когда требуется защита от обледенения, энергия ветра по-прежнему намного более экологична, чем уголь или природный газ.

ERCOT не ответила на запросы о комментариях относительно того, как они планировали удалить лед со своих турбин, но не было обнаружено доказательств того, что оператор использовал вертолеты для распыления химикатов над ветряными электростанциями. Старший директор по системным операциям ERCOT Дэн Вудфин сказал ранее в тот же день, что сильный ветер уже снова вращает незамерзшие прибрежные турбины в правильном направлении.

Постановление

Неверно.

Хотя вертолеты являются одним из способов борьбы с обледенением ветряных турбин, нет никаких доказательств того, что Техас использует этот метод, а тем более распыление «химикатов».

Фотография, которой поделились Краудер и другие, старше 7 лет и сделана в Швеции, а не в Техасе.

Готовый комплекс ветряных турбин показан в южном Вайоминге 21 июля 2009 года. Примерно 25 процентов общего энергоснабжения Техаса приходится на ветряные турбины. Рейтер

Техасская жара не растопила ветряную турбину

ПРЕТЕНЗИЯ: На фотографии показана ветряная турбина, которая таяла в техасской жаре.

ОЦЕНКА AP: Неверно. По словам представителя RWE Renewables, которая эксплуатирует турбину, недавнее повреждение ветряной турбины на юго-востоке Техаса не было связано с жарой. Компания выясняет, как произошел ущерб, и недавний шторм является одной из возможных причин.

ФАКТЫ: Фотография ветряной турбины с опущенными лопастями к основанию на этой неделе широко циркулирует в Facebook и Twitter, и пользователи социальных сетей утверждают, что причиной этого была волна тепла на Юго-Западе.

«Текущая волна тепла плавит ветряную турбину в Техасе», – написал один пользователь Facebook в сообщении, просмотренном более 50 000 раз.

Другие шутили о сходстве турбины с жаждущим заводом.

«Если вы не поливаете регулярно ветряные турбины, они начинают увядать», – написал пользователь Twitter. «Мало кто это понимает».

На снимках действительно видно повреждение турбины в округе Матагорда к югу от Хьюстона на прошлой неделе, но высокие температуры в Техасе не привели к ее выходу из строя.

«Повреждение турбины определенно НЕ было связано с нагревом или высокими температурами», – сказал менеджер по коммуникациям RWE Мэтт Тулис в электронном письме Associated Press.«У нас действительно была повреждена одна из турбин нашего проекта в округе Матагорда, штат Техас, что могло произойти в результате урагана на прошлой неделе. Наша команда на месте оценивает причину и степень повреждения одной поврежденной турбины ».

Местное отделение Национальной метеорологической службы 14 июня написало в Твиттере, что отказ турбины был связан с ветром от шторма, который прошел в этом районе в тот день, но метеоролог из агентства сообщил AP в понедельник, что он не может сказать что наверняка.

«Была гроза, но она не выглядела особенно сильной», – сказал метеоролог Дэн Рейли. «Было жарко, но не необычно для южного Техаса».

Некоторые пользователи социальных сетей предположили, что ущерб мог быть нанесен ударом молнии. Несколько человек разместили фотографии пожара у основания турбины.

Отвечая на вопрос о пожаре, Тулис сказал, что часть лопатки турбины упала на трансформатор, который расположен на подушке турбины. Это вызвало возгорание, которое было быстро локализовано.Он сказал, что его команда «сейчас изучает все возможности» того, что привело к падению клинка, включая молнию.

По словам Тулиса, никто на территории не пострадал, а окружающее имущество или другие турбины ветряной электростанции не пострадали.

«Это очень редкое событие для нас, и я не могу придумать другого случая, когда погода могла бы таким образом повлиять на одну из турбин RWE», – сказал он.

Ветряные турбины в Техасе в прошлом году были целью дезинформации, поскольку пользователи социальных сетей и комментаторы кабельного телевидения пытались обвинить в отключении электроэнергии в штате только возобновляемые источники энергии. В действительности, согласно данным Совета по надежности электроснабжения Техаса, который управляет энергосистемой штата, в Техасе ветряная энергия вырабатывается менее чем на 30% от общего объема электроэнергии.

___

Это часть постоянных усилий Associated Press по проверке фактов дезинформации, широко распространяемой в Интернете, включая работу с Facebook по выявлению и сокращению распространения ложных историй на платформе.

Дополнительная информация о программе проверки фактов Facebook: https: // www.facebook.com/help/1952307158131536

На самом деле ветряные турбины легко производят больше энергии, чем требуется для их создания

Ветряные электростанции – это столп американской стратегии борьбы с изменением климата. Сейчас они производят более 8% электроэнергии страны, и ожидается, что их производство почти удвоится в течение следующего десятилетия.

Сообщение в Facebook звучит как проигрышное предложение.

«Ветряная мельница может вращаться, пока не развалится, и никогда не будет генерировать столько энергии, сколько было вложено в ее строительство», – сообщил сентябрь. 16 версия поста гласит. Это считается заявлением о зомби. В 2019 году мы обнаружили более раннюю версию False, но она снова работает.

Изображение увенчано яркой фотографией горящей ветряной турбины (это сделано во время пожара в марте 2020 года в Техасе) и дает некоторые детали.

«Ветряная мельница мощностью 2 мегаватта состоит из 260 тонн стали, для чего требуется 300 тонн железной руды и 170 тонн коксующегося угля, добытых, транспортируемых и добываемых за счет углеводородов», – говорится в сообщении. (Мы исправили несколько опечаток в тексте.)

Пост неправильный. От строительства до сноса окупаемость энергии ветряной мельницы может составлять менее года. Наивысшая оценка, которую мы обнаружили, была чуть меньше шести лет.

Цитата из отобранных вишен

Цифры в сообщении взяты из сборника эссе 2009 года об изменении климата и Канаде. Дж. Дэвид Хьюз, геолог из Геологической службы Канады, написал об общем энергетическом пакете для ветряных турбин, перспектива, которая включает, сколько энергии потребовалось для создания турбины, а не только энергии, которую она вырабатывала, когда она работала.

«Вопрос в том, как долго ветряная мельница должна вырабатывать энергию, прежде чем она создаст больше энергии, чем потребовалось для ее создания?» – написал Хьюз.

Хьюз сосредоточился на необходимости устанавливать турбины в местах, где дует ветер.

«На хорошей ветроэнергетической площадке срок окупаемости энергии может наступить через три года или меньше», – написал Хьюз. «В плохом месте окупаемости энергии может быть никогда».

Сообщение в Facebook пропустило это предложение и перешло к предупреждению Хьюза, что в неправильном месте ветряная мельница «может вращаться, пока не развалится, и никогда не будет генерировать столько энергии, сколько было вложено в ее строительство.”(Здесь есть логическая поломка: если турбина вращается, значит, дует ветер, и турбина вырабатывает энергию.)

Кроме того, технология ветряных турбин сильно изменилась за последние 10 лет, поскольку инженеры разработали более эффективные модели и приобрели опыт размещения ветряных мельниц. Материал 2009 г. датирован.

История энергии жизненного цикла ветряной мельницы

На протяжении десятилетий исследователи оценивали все этапы превращения ветра в электричество.Исследование за исследованием показывали, что, когда все сказано и сделано, правильно размещенная турбина дает положительный результат.

В исследовании, проведенном датскими инженерами в 2016 году, изучались наземные и морские турбины, и было написано: «Было установлено, что срок окупаемости энергии составляет менее 1 года для всех технологий».

Группа инженеров из Техаса проделала аналогичную работу и сообщила, что «срок окупаемости выбросов CO2 и потребления энергии составляет от 6 до 14 и от 6 до 17 месяцев», а береговые сооружения окупаются быстрее.

Есть много этапов создания ветряной турбины. Сырье необходимо добыть, эти материалы нужно превратить в роторы и башни, а эти части нужно отправить. Требуется энергия для установки турбины и немного энергии для ее работы. И в самом конце – через 20-30 лет – его нужно разобрать и утилизировать.

Исследования показывают, что 86% всей энергии приходится на этап производства, хотя некоторые исследования показали более низкий процент.Есть несколько ключевых переменных, в том числе срок службы ветряной турбины – производственные затраты учитываются, и чем дольше работает турбина, тем на большее количество лет эти затраты распределяются. Еще одна ключевая переменная – ветер. Турбины могут иметь прогнозируемую мощность, но ветер определяет, что происходит на самом деле.

В одном исследовании 2019 года инженеров Техасского университета в Арлингтоне учитывалась скорость ветра от действующей ветряной электростанции в Техасе с 200 турбинами. Он подробно исследовал энергию, необходимую для перемещения компонентов турбины от места, где они были сделаны в Испании, на ветряную электростанцию ​​Lone Star около Абилина, штат Техас.Он также измерял энергию, необходимую для доставки сырья на заводы в Испании, где имело место производство. Ветер на ветряной ферме Lone Star меняется, и исследователи использовали эти данные, чтобы определить фактическую среднюю скорость ветра в течение года.

Они подсчитали, что турбина со сроком службы 20 лет будет полностью окупаться менее чем за шесть лет.

Наше постановление

Вирусное изображение гласит, что ветряная турбина «никогда не сможет генерировать столько энергии, сколько было вложено в ее строительство.«

В заявлении была взята цитата из книги и искажено ее значение.

Каждое исследование жизненного цикла ветряных турбин показывает, что они производят больше энергии, чем требуется для их производства. В большинстве анализов период окупаемости энергии составляет около года. Согласно наиболее консервативной, реальной оценке, мы обнаружили, что ветряные турбины в Техасе производят больше электроэнергии, чем потребовалось для их строительства примерно через шесть лет.

Мы оцениваем это утверждение как ложное.

Основы ветряных турбин | Журнал Wind Systems

Растущая озабоченность изменением климата, загрязнением окружающей среды и энергетической безопасностью повысила интерес к развитию возобновляемых источников энергии. Мы наблюдаем беспрецедентный энтузиазм, спрос и рост производства возобновляемой энергии, причем энергия ветра находится на переднем крае. Энергия ветра расширяется как на суше, так и на море за счет более крупных и мощных турбин, создавая новые потребности и рынки.

Ветровые турбины являются наиболее быстрорастущим источником возобновляемой энергии, и энергия ветра в настоящее время является конкурентоспособной по стоимости по сравнению с невозобновляемыми ресурсами. (Любезно предоставлено: © Can Stock Photo / ssuaphoto)

Согласно данным Глобального совета по ветроэнергетике, мировые мощности по производству энергии из энергии ветра непрерывно росли с 2001 г. и достигли 591 ГВт в 2018 г. (рост на 9% по сравнению с 2017 г.) [1 ].

Основы физики ветра

Ветер возникает в результате процессов, вызванных солнечной энергией. Энергия солнца создает разницу температур, которая стимулирует циркуляцию воздуха. Горячий воздух поднимается вверх, снижая местное атмосферное давление; поблизости более прохладный воздух поступает в эту область более низкого давления; этот воздушный поток – ветер.

Ветер формируется как глобальными, так и местными силами. Глобальные закономерности частично являются результатом силы Кориолиса, которая возникает из-за вращения Земли. Когда холодный воздух течет из областей с более высоким давлением в области с более низким давлением, он отклоняется силой Кориолиса; направление отклонения зависит от широты.В результате в разных регионах Земли преобладают разные направления ветра.

На другом конце спектра местные географические особенности могут иметь определенные эффекты. Один из таких эффектов, знакомый всем, кто живет у океана, – это ветер с суши. Ночью вода относительно земли теплая, поэтому воздух над водой прогревается и поднимается вверх; в результате низкое давление вытягивает прохладный воздух с суши в море: ветер с суши.

Рисунок 1: График повторяемости различных скоростей ветра в течение года.(Предоставлено: Sentient Science Corp.)

Хотя направление ветра может быть преобладающим, это не единственное направление ветра. Как направление, так и скорость сильно различаются в зависимости от географического положения, сезона, высоты над поверхностью и времени суток. Понимание этой изменчивости является ключом к выбору места для производства ветровой энергии, потому что более высокая скорость ветра означает более высокие рабочие циклы (то есть более длительные периоды активной выработки электроэнергии). Необходимо очень подробно измерить характеристики ветра, включая то, как часто возникают ветры определенной скорости (см. Рисунок 1) и как окружающая местность влияет на стабильность воздушного потока.

Стабильный поток с постоянной скоростью важен как для повышения эффективности, так и для структурной целостности. Изменчивость приводит к сдвигу ветра и кильватерной кильватерной струе. Сдвиг ветра зависит от скорости ветра, которая увеличивается с высотой над поверхностью. Таким образом, поперечные силы на лопасти ротора больше, когда она находится в верхнем положении.

Уравнения для ветряных турбин: сдвиг ветра

Важным фактором при выборе места для установки и эксплуатации турбины является сдвиг ветра, когда лопасть находится в верхнем положении. Сдвиг ветра рассчитывается как:

V – Скорость ветра на высоте H над уровнем земли.
V ref – Контрольная скорость.
H ref – Контрольная высота.
H – Высота над уровнем земли для желаемой скорости, В.
H 0 – Длина шероховатости в текущем направлении ветра.

Уравнения для ветряных турбин: мощность турбины

Энергия, содержащаяся в массе м движущегося воздуха со скоростью v , составляет:

Массовый расход движущегося воздуха плотностью r через площадь поперечного сечения A составляет:

Мощность, содержащаяся в массе воздуха, протекающей через область A , составляет:

Мощность, извлекаемая лопастями диаметром d :

, где коэффициент мощности c p имеет теоретический предел приблизительно 0. 6; это называется пределом Беца, который определяет максимальное количество кинетической энергии ветра, которое может быть преобразовано в кинетическую энергию.

Сила следа создается, потому что ветер замедляется и становится турбулентным, проходя мимо лопастей турбины. Вот почему турбины широко разнесены, обычно от пяти до девяти диаметров ротора в направлении преобладающего ветра и от трех до пяти диаметров ротора в перпендикулярном направлении.

Скорость ветра также изменяется в результате турбулентности, которая может быть вызвана близлежащей пересеченной местностью, включая деревья и здания; это может привести к значительному изменению скорости ветра даже в пределах нескольких сотен ярдов или метров.Этот эффект, называемый турбулентностью, снижает эффективность и вызывает усталостную нагрузку.

Рисунок 2: Профиль выходной мощности ветряной турбины за год. (Предоставлено: Sentient Science Corp.)

Основы ветроэнергетики

Энергия улавливается ветром посредством явления подъемной силы – того же явления, которое позволяет птицам и самолетам летать. (Лопасти турбины, по сути, являются закрытыми крыльями.) Подъемная сила, возникающая при прохождении ветром над лопастью, заставляет ее двигаться, тем самым вращая главный вал.Вращение передается через коробку передач на генератор, который преобразует его в электричество. Величины подъемной силы и сопротивления лопатки турбины зависят от угла атаки между направлением вымпельного ветра и линией хорды лопатки.

Несколько различных факторов влияют на выходную мощность ветряной турбины. Среди других факторов двумя основными параметрами являются скорость ветра и диаметр ротора (см. Уравнения для ветряных турбин).

Мощность турбины увеличивается пропорционально квадрату длины лопатки.Например, увеличение диаметра ротора с 262 футов (80 метров) до 394 футов (120 метров) позволяет увеличить мощность с 2 МВт до 5 МВт (в 2,5 раза).

Мощность турбины увеличивается пропорционально скорости ветра. Например, турбина на участке со средней скоростью ветра 16 миль в час будет производить на 50 процентов больше электроэнергии, чем такая же турбина на участке со средней скоростью ветра 14 миль в час.

Эти две фундаментальные физические взаимосвязи лежат в основе стремления к увеличению физических размеров турбин.Увеличенный диаметр ротора позволяет одной турбине вырабатывать больше электроэнергии, обеспечивая лучшую окупаемость затрат на установку. А поскольку скорость и постоянство ветра увеличиваются с высотой, более высокие турбины производят более высокую и стабильную подачу электроэнергии.

Данная конструкция работает в диапазоне скоростей ветра. Ниже заданной скорости ветра турбина не может производить мощность, потому что ветер не передает достаточно энергии, чтобы преодолеть трение в трансмиссии. При номинальной выходной скорости ветра турбина вырабатывает пиковую мощность (номинальную мощность).При заданной скорости ветра турбину необходимо остановить, чтобы предотвратить повреждение. Типичный профиль мощности для скорости ветра показан на рисунке 2.

В дополнение к рабочему диапазону установленная турбина имеет коэффициент мощности, который отражает фактическую выработку электроэнергии. Коэффициент мощности – это среднегодовая выработка электроэнергии, деленная на номинальную пиковую мощность. Например, если турбина мощностью 5 МВт вырабатывает мощность в среднем 2 МВт, то ее коэффициент мощности составляет 40 процентов. Как правило, предпочтительнее использовать более высокий коэффициент мощности, хотя это может быть невыгодно с экономической точки зрения.Например, в ветреном месте будет выгодно использовать крупногабаритный генератор с таким же диаметром ротора. Это приведет к снижению коэффициента мощности, но приведет к значительно большему годовому производству.

Рис. 3. Упрощенный вид компонентов ветряной турбины с горизонтальной осью, направленной против ветра, с редукторным приводом. Доступна анимация. [2]. (Предоставлено: Союз заинтересованных ученых, www.ucsusa.org)

Wind-Turbine Technology

Турбины

делятся на несколько общих категорий в зависимости от ориентации и типа трансмиссии.

Лопатки турбины могут быть ориентированы как по вертикальной, так и по горизонтальной оси. Преимущество вертикальной оси состоит в том, что лопасти не нужно механически переориентировать при изменении направления ветра. Горизонтально-осевые турбины также бывают двух основных типов. В конструкции с подветренной стороны лопасти обращены в сторону от набегающего ветра; в исполнении против ветра лопасти направлены против ветра (см. рисунок 3). Более 90 процентов установленных в настоящее время турбин относятся к типу «против ветра», так как такая конструкция не создает тени от ветра за башней.

Для трансмиссии в конструкции с коробкой передач используется коробка передач для увеличения скорости, передаваемой от роторов к генератору. В конструкции с прямым приводом скорость передается непосредственно на кольцевой генератор. За исключением коробки передач, компоненты в целом похожи; однако в турбине с прямым приводом генератор намного больше, потому что он должен вращаться с той же скоростью, что и лопасти турбины.

Компоненты ветряной турбины, которые испытывают трение и износ и требуют смазки:

  • Подшипник шаговый (смазка).
  • Подшипник главного вала (смазка).
  • Коробка передач если есть (масло).
  • Привод рыскания (смазка).
  • Подшипник генератора (смазка).

Привод шага используется для регулировки угла наклона лопастей. Эта регулировка выполняется по двум причинам: 1) для получения максимальной мощности от ветра со скоростью ниже номинальной выходной скорости ветра или 2) для замедления лопастей для безопасной работы при ветре выше номинальной скорости. Привод рыскания перемещает лопасть и корпус (гондолу) в оптимальном направлении по отношению к ветру.Анимация, подготовленная Союзом обеспокоенных ученых, помогает визуализировать действие этих побуждений [2].

На рисунке 4 показан типичный трехступенчатый редуктор ветряной турбины. Планетарная ступень (внизу слева) передает крутящий момент сначала на низкоскоростную промежуточную ступень (внизу справа), а затем на высокоскоростную промежуточную ступень (в центре), которая приводит в движение высокоскоростную ступень (вверху), питающую генератор. Такая конструкция могла бы, например, преобразовать 14 об / мин на входе от роторов в 1500 об / мин для генератора; точное преобразование, конечно, зависит от передаточного числа.В этих различных компонентах используются различные типы подшипников.

Рисунок 4: Схема потока мощности типичного трехступенчатого редуктора ветряной турбины. Низкоскоростной вход от роторов (крайний слева) преобразуется в высокоскоростной крутящий момент на выходном валу (HSS) для питания генератора (вверху справа). (С любезного разрешения: Sentient Science Corp.)

Следует отметить некоторые технические различия между наземными и морскими турбинами. Как отмечалось ранее, на морские установки приходится более 3 процентов мировых мощностей.Морское строительство сопряжено с различными проблемами, наиболее очевидными из которых являются способы крепления конструкции. Стратегия различается в зависимости от глубины воды. Для глубин менее 100 футов (30 метров) используется монопольная конструкция. Для переходных вод (100-200 футов или 30-60 метров) используется поперечно-раскосный фундамент «куртка». Для более глубоких вод проходят испытания прототипы плавучих платформ. Конструкция трансформатора также различается для разной глубины воды, и в целом морские установки переходят от редукторов к конструкциям с прямым приводом.

Еще одно существенное отличие – размер. Без необходимости ограничивать шум или учитывать турбулентность, вызванную ландшафтом, дизайнеры могут добиваться действительно гигантских масштабов. GE построила морской проект мощностью 12 МВт, что значительно выше среднего показателя 2017 года, составлявшего около 2,3 МВт. Это действительно гигант: диаметр ротора соответствует масштабу башен моста Золотые Ворота, а площадь захвата лезвия эквивалентна семи полям для американского футбола. В этой конструкции крутящий момент передается непосредственно на генератор.Зачем строить таких гигантов? Помимо увеличения выходной мощности, большая турбина снижает стоимость установки. Установка одной турбины мощностью 12 МВт дешевле, чем установка шести турбин мощностью 2 МВт; таким образом, окончательная стоимость мегаватта ниже. По этим причинам, а также из-за обилия морских ветроэнергетических ресурсов отрасль делает упор на оффшорную ветроэнергетику.

Сводка

Ветряные турбины – самый быстрорастущий возобновляемый источник энергии, и энергия ветра в настоящее время конкурентоспособна по стоимости по сравнению с невозобновляемыми ресурсами.Рост генерирующих мощностей сосредоточен в 5-10 штатах, особенно в Техасе. На рынке монтажа лидируют пять компаний. Сфера производителей турбин переполнена, но GE Renewable Energy и Vestas являются явными лидерами. Все чаще мощности покупаются другими организациями, а не коммунальными предприятиями, а оффшорные установки становятся более привлекательными и жизнеспособными.

С технологической точки зрения, конструкция турбины направлена ​​на оптимизацию выходной мощности за счет акцента на двух ключевых параметрах: длине лопастей и средней скорости ветра.Последний зависит от рельефа поверхности и меняется в пространстве, по направлению и сезону. Эффективность конкретной установки количественно определяется коэффициентом мощности: отношением фактической годовой выработки энергии к теоретической максимальной мощности. Используется ряд базовых конструкций, но в большинстве коммерческих установок используется горизонтальная ось, направленная против ветра. Турбины становятся все больше как по физическим размерам, так и по генерирующей мощности, чтобы улавливать более стабильные ветры и максимизировать окупаемость затрат на установку.

Список литературы

  1. Глобальный отчет о ветре, 2018 г., Глобальный совет по ветроэнергетике. Доступно по адресу https://gwec.net/global-wind-report-2018/.
  2. «Как работает энергия ветра», Союз заинтересованных ученых. Доступно на www.ucsusa.org/clean-energy/renewable-energy/how-wind-energy-works.

Выше, быстрее, лучше, сильнее. Башни ветра становятся только больше

Бывший лидер австралийских зеленых Боб Браун попал в заголовки газет на этой неделе после того, как возражал против строительства ветряной электростанции на острове Роббинс в Тасмании.В рамках проекта будет построено 200 башен, каждая высотой 270 метров от основания до кончиков лезвий.

Не говоря уже о развитии острова Роббинс, это будут необычайно высокие башни. Однако они полностью вписываются в текущую тенденцию развития ветряных турбин.

Ветряные турбины бывают разных конструкций, но наиболее распространенной является так называемая «горизонтальная ось», которая выглядит как гигантские вентиляторы на столбах. Этот тип турбины очень эффективен при превращении энергии ветра в электрическую.

Внимательные наблюдатели заметят, что эти турбины с годами увеличивались в размерах. В 1990-х ветряные турбины обычно имели высоту ступицы и диаметр ротора порядка 30 метров. Сегодня высота ступицы и диаметр ротора значительно превышают 100 метров.


Shutterstock / Разговор

Чем больше, тем лучше

Что касается ветряных турбин, то чем больше, тем лучше. Чем больше радиус лопастей ротора (или диаметр «диска ротора»), тем больше ветра могут использовать лопасти для превращения в крутящий момент, приводящий в движение электрические генераторы в ступице.Больше крутящего момента означает больше мощности. Увеличение диаметра означает, что можно извлекать не только больше энергии, но и более эффективно.

Более крупные и длинные лопатки турбины означают большую аэродинамическую эффективность. Создание большей мощности в одной турбине означает меньшие потери энергии, поскольку она перемещается в систему передачи, а оттуда в электрический генератор. Экономия на масштабе дает сильнейший толчок ветроэнергетическим компаниям к разработке более крупных лопастей ротора.

Ветровые турбины также становятся выше из-за того, как ветер распространяется по всему миру.Поскольку воздух вязкий (как очень тонкий мед) и «прилипает» к земле, скорость ветра на больших высотах может быть во много раз выше, чем на уровне земли.

Следовательно, выгодно размещать турбину высоко в небе, где есть больше энергии для извлечения. Холмистая местность (например, горный хребет) также может искажать ветер, поэтому от инженеров требуется проектировать ветряные турбины еще выше, чтобы ловить ветер. Ветровые турбины, используемые на море, обычно больше и выше из-за более высокого уровня энергии ветра, доступной в море.

Обычно береговые турбины (наиболее распространенные в Австралии) имеют лопасти длиной от 40 до 90 метров. Высота башен обычно составляет 150 метров. Морские турбины (расположенные в море и распространенные в Европе) намного больше.

Морские турбины обычно намного больше, чем береговые башни. Shutterstock

Одна из крупнейших ветряных турбин в мире, оффшорная 12-мегаваттная Haliade-X компании General Electric, имеет 107-метровые лопасти и общую высоту 260 метров.Для сравнения: башня Сентрепойнт в Сиднее имеет высоту 309 метров.

Если турбины на острове Роббинс действительно будут построены на высоте 270 м, как сообщалось в СМИ, они затмили бы гигантов General Electric. Я не могу говорить о вероятности этого, но предполагаю, что инженерам придется выбрать лучшую турбину для преобладающих ветровых условий и существующей инфраструктуры.

Непревзойденная высота

Поиски больших и высоких турбин сопряжены со значительным количеством инженерных проблем.

Более длинные лезвия более гибкие, чем короткие, что может создавать вибрацию. Если не контролировать, эта вибрация влияет на производительность и сокращает срок службы лопастей и всего, к чему они прикреплены, например, коробки передач или генератора.

Материалы и технологии производства постоянно совершенствуются для создания более длинных и долговечных турбинных лопаток.

Чем длиннее лопатка турбины, тем большее давление оказывается на внутренние механизмы. Shutterstock

Более высокие турбины генерируют больше мощности, что увеличивает нагрузку на коробку передач и систему трансмиссии, что требует от инженеров-механиков разработки новых способов преобразования постоянно увеличивающегося крутящего момента в электрическую энергию.Более высокие ветряные турбины также нуждаются в более сильных опорных башнях и фундаменте. Список проблем длинный.

По мере роста турбин растет и шум, который они производят. Преобладающий источник шума – внешний край лопастей. Здесь турбулентность, вызванная самим лезвием, создает «шипящий» звук, проходя через заднюю кромку. Еще больше шума создается, когда лезвие рубит атмосферную турбулентность на ветру, когда оно врезается в башню.

Шум – это не только вопрос размера.Если одна турбина размещается вслед за другой, звук ее лопастей, проходящих через сильно турбулентный воздух, создаваемый турбиной, расположенной выше по потоку, будет очень громким.

Чтобы держать шум под контролем, требуются изобретательные решения, такие как заимствование идей у ​​природы: бесшумно летающая сова использует зубчатые перья для управления шумом, и теперь они используются, чтобы сделать шумные турбины тише.

Конечно, инженерные задачи – не единственные соображения при создании ветряных электростанций.Воздействие на окружающую среду, шум, визуальные воздействия и другие проблемы сообщества необходимо учитывать, как и в случае любого крупного инфраструктурного проекта. Но ветряные турбины – одна из самых экономически эффективных и технологически сложных форм возобновляемой энергии, и по мере того, как развитый мир начинает бороться с изменением климата, мы увидим их только больше.

Кон Дулан, профессор, Школа машиностроения и машиностроения, UNSW

Эта статья переиздана с сайта The Conversation по лицензии Creative Commons.Прочтите оригинальную статью.

Boeing: Исторический снимок: Ветряные турбины MOD-2 / MOD-5B

В начале 1970-х годов Boeing Engineering and Construction Co. взяла на себя ведущую роль в мире в проектировании и разработке крупных ветроэнергетических систем.

Федеральная ветроэнергетическая система была инициирована в 1973 году Национальным научным фондом и в 1977 году передана Министерству энергетики (DOE). Его цель состояла в том, чтобы продемонстрировать коммерческую осуществимость ветроэнергетики.

В том же году Boeing выиграла контракт с НАСА и Министерством энергетики США на проектирование, изготовление, строительство, установку и испытания систем ветряных турбин мощностью 2500 киловатт. Пять турбин, получивших обозначение MOD-2, вступили в строй в начале 1980-х годов. Три были запущены во время церемонии открытия 29 мая 1981 года в Гудно-Хиллз, примерно в 13 милях к востоку от Голдендейла, штат Вашингтон.

Энергетическое управление Бонневилля закупило продукцию машин Goodnoe Hills и интегрировало их в региональную энергосистему через линии, принадлежащие коммунальному округу округа Кликитат, и три машины, работающие вместе, стали первой «ветряной электростанцией» в мире.В апреле 1982 года компания Boeing завершила строительство своей первой ветряной турбины для коммерческого заказчика, Pacific Gas and Electric Co. из Сан-Франциско, и установила ее в округе Солано, северная Калифорния. 2 сентября 1982 года пятый и последний MOD-2 начал работу в Медисин-Боу, штат Вайоминг.

Площадка в Гудно-Хиллз была в первую очередь исследовательским проектом для Boeing, Bonneville Power Administration, NASA и Battelle Northwest Laboratories. Исследовательский институт солнечной энергии также оценил пригодность ветряных турбин мегаваттного размера в качестве источника электроэнергии.

Ветряные турбины MOD-2 компании Goodnoe Hills эксплуатировались до 1986 года, а затем были демонтированы. В 1985 году, последнем полном году эксплуатации, совокупная электрическая мощность трех турбин составляла 8 251 мегаватт-час – этого достаточно для годового питания около 1000 домов на северо-западе страны. Менеджер проекта Питер Голдман назвал пятилетний исследовательский проект стоимостью 55 миллионов долларов “абсолютным успехом”. Ветряная турбина Medicine Bow MOD-2 была продана на металлолом в 1987 году и взорвана.

Ветряная турбина нового поколения MOD-5B, построенная компанией Boeing, была доставлена ​​в Кахуку на острове Оаху на Гавайях в 1986 году и уже была запущена к июлю 1987 года.Он весил 939 000 фунтов (425 923 кг) и имел двухлопастный ротор диаметром 320 футов (97 метров) на стальной башне высотой 200 футов (61 метр). Он был полностью автоматическим, с изменениями программного обеспечения, сделанными с помощью телефонной системы общего пользования. Он работал при ветре от 9 до 60 миль (от 14 до 96 километров) в час и мог достигать номинальной мощности в 7,2 мегаватт при скорости ветра 30,6 миль (49 километров) в час. При скорости вращения 17,2 об / мин скорость конца лезвия составляла 206 миль (331 км) в час.К 20 ноября 1987 года он отработал свою первую 1000 часов работы и произвел достаточно электроэнергии для 1500 домов.

В начале 1988 года эксплуатация турбины была передана Hawaiian Electric Inc., затем Makani Uwila Power Corp. (MUPC) и периодически эксплуатировалась до конца 1996 года. В то время из-за финансовых трудностей ветряная турбина была закрыта вместе с остальной частью MUPC и передана собственнику Campbell Estates. Не имея никаких перспектив для продолжения эксплуатации, Campbell Estates решила разобрать и утилизировать MOD-5B.Перед выводом из эксплуатации Министерство энергетики утилизировало редуктор трансмиссии и генератор в июле 1998 года.

Хотя компания Boeing вышла из бизнеса ветряных турбин в конце 1980-х и вернулась к своим более традиционным продуктам – самолетам и космическим кораблям, построенные Boeing ветряные турбины установили несколько мировых рекордов по диаметру и выходной мощности. В 1987 году MOD-5B была самой большой ветряной турбиной в мире. Он отличался первой крупногабаритной трансмиссией с регулируемой скоростью и секционным ротором с двумя лопастями, который позволял легко транспортировать лопасти.

В рамках программы исследований и разработок ветряных турбин Boeing впервые были внедрены многие технологии многомегаваттных турбин, которые используются сегодня, в том числе: стальные трубчатые башни, генераторы с регулируемой скоростью, композитные лопатки и управление шагом частичного пролета, а также аэродинамические, конструктивные и возможности акустического инженерного проектирования.

В 2014 году в Швеции было сделано

«вирусных» фотографий заговора с вертолета, очищающего техасскую ветряную турбину от обледенения.

Alpine Helicopters / PA Images

2014 г.

В штате обычно наблюдаются палящие волны тепла, но на прошлой неделе в Техасе наблюдалась борьба с одними из самых низких температур за 30 лет: в День святого Валентина температура в некоторых районах упала до -18C.

По мере того, как шторм распространяется по югу страны, в результате чего погиб не менее 21 человека, некоторые правые критики нацелились на «чистую энергию» с фотографией, которая была сделана семь лет назад в совершенно другой стране. , нет, континент.

На этом невероятном снимке показан вертолет, который якобы очищает от обледенения замерзшую ветряную турбину в Техасе.Консервативные плакаты быстро превратили его в мем: «Не обращайте на нас внимания, мы просто сжигаем сотни галлонов авиакеросина, чтобы удалить лед с этой экологически чистой ветряной турбины».

Другой пользователь написал: «Как долго мы будем терпеть эту чушь, которую проповедуют нам 16-летние? КЛИМАТИЧЕСКОЙ Чрезвычайной ситуации нет. Есть только надвигающаяся ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ Чрезвычайная ситуация ».

Конгрессмен из Колорадо Лорен Боберт даже написала в Твиттере:« Вы знаете, как разморозить замерзшие ветряные мельницы? Отправив вертолет, который стреляет химикатами по лопастям.Вам нужно топливо для вертолета. Помните об этом, когда думаете, насколько «зеленые» ветряные мельницы ».

Фотография была сделана во время испытаний в 2014 году шведской фирмой, известной как Alpine Helicopters. Используя горячую воду, вертолеты обрызгали лопасти ветряной электростанции в горах Улджабууда в Арьеплуге.

По словам генерального директора Матса Видгрена, процесс занял около полутора часов при использовании 850 литров воды. Alpine Helicopters заявили, что это «лучший вариант, чем вообще ничего не делать.Это как с финансовой, так и с экологической точки зрения.

Это равняется примерно двум дням производства электроэнергии, и, несмотря на заявления критиков-республиканцев, вертолет, устраняющий обледенение турбины, фактически предотвращает два дня » по данным исследования Кетана Джоши, выбросов углекислого газа от угольной и газовой электростанции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.