Потенційні вітроресурси

Енергетичні ресурси підрозділяються на два види: потенційні й технічні.

Потенційні вітроенергоресурси - це сумарна енергія руху повітряних мас, що переміщуються над розглянутою територією.

У природі ці ресурси надзвичайно великі. Однак на практиці використовується лише деяка частина потенційних енергоресурсів. Ця енергоактивна частина (що може бути утилізована) в розподілі швидкості вітру називається технічними вітроенергоресурсами.

З іншого боку, технічні вітроенергоресурси - це та частина потенційних вітроресурсів, що може бути використана за допомогою наявних у цей час технічних засобів для цілей одержання вітрової електроенергії.

Для рішення поставлених завдань варто вибрати відповідні їм кліматичні показники вітру. Вітер - векторна величина. У полярних координатах вектор вітру має дві складові: модуль вектора, або швидкість вітру, виражену в м/с, і його напрямок по 8 або 16 румбам.

Швидкість вітру є найважливішою складовою, оцінка якої необхідна для розрахунку потенційних вітроенергоресурсів досліджуваної території.

Більш повною кліматичною характеристикою режиму швидкості вітру є розподіл повторюваності вітру по градаціях швидкостей.

Стійкість характеристик повторюваності залежить

не тільки від довжини ряду, але й від числа градацій швидкості вітру. Зазвичай використовують 6 градацій: 0-1, 2-5, 6-11, 12-15, 16-20 і >21 м/с. Зазначені градації обрані з урахуванням точності спостережень, забезпечуваної флюгером. Повторюваність вітру виражається числом випадків або у відсотках, розглядається по градаціях їхньої швидкості й окремо по кожному сезоні. Розподіл швидкості вітру є різко асиметричним.

Важливими показниками є максимальна швидкість вітру й середній куб швидкості вітру, що входить у формули розрахунку вітроенергоресурсів.

У міжнародній кліматичній практиці цю характеристику найчастіше визначають непрямим способом, використовуючи закон Максвелла або, закон Вейбулла.

Закон Максвелла

f(v) = Bexp( -Av²)

Розподіл Релея

f(x) = x/b²*eхр[-(x²/2b² )]

Вітроенергетичні установки (ВЕУ) досягли сьогодні рівня комерційної зрілості й у місцях зі сприятливими швидкостями вітру можуть конкурувати із традиційними джерелами електропостачання. Із усіляких пристроїв, що перетворять енергію вітру в механічну роботу, у переважній більшості випадків використовуються лопатеві машини з горизонтальним валом, установлюваним по напрямку вітру. Набагато рідше застосовуються пристрої з вертикальним валом.

Вітрове колесо, розміщене у вільному потоці повітря, теоретично може перетворити в потужність на валу 16/27=0,59 (критерій Бетца) потужності потоку повітря, що проходить через площу перетину, що омітається вітровим колесом. Цей коефіцієнт можна назвати теоретичним ККД ідеального вітрового колеса.

Розрахункова швидкість вітру для великих ВЕУ звичайно приймається на рівні 11-15 м/с. Взагалі, як правило, чим більше потужність агрегату, тим на більшу швидкість вітру він розраховується. Однак у зв'язку з мінливістю швидкості вітру більшу частину часу ВЕУ виробляє меншу потужність. Вважається, що якщо середньорічна швидкість вітру в даному місці не менш 5-7 м/с, а еквівалентне число годин у році, при якому виробляється номінальна потужність не менш 2000, те таке місце сприятливо для установки великої ВЕУ й навіть вітрової ферми. Автономні установки кіловатного класу, призначені для енергопостачання порівняно дрібних споживачів, можуть застосовуватися й у районах з меншими середньорічними швидкостями вітру.

Потенціал вітрової енергії в Україні

Україна має потужні ресурси вітрової енергії: річний технічний вітроенергетичний потенціал дорівнює 30 млрд. кВтгод.

В умовах України за допомогою вітроустановок можливим є використання 1519% річного об'єму енергії вітру, що проходить крізь перетин поверхні вітроколеса. Очікувані обсяги виробництва електроенергії з 1 м² перетину площі вітроколеса в перспективних регіонах складають 8001000 кВтгод/м² за рік.

Застосування вітроустановок для виробництва електроенергії в промислових масштабах найбільш ефективно в регіонах України, де середньорічна швидкість вітру > 5 м/с: на Азово-Чорноморському узбережжі, в Одеській, Херсонській, Запорізькій, Донецькій, Луганській, Миколаївській областях, АР Крим та в районі Карпат.

Експлуатація тихохідних багатолопатевих вітроустановок для виконання механічної роботи (перемелювання зерна, підняття та перекачки води і т.п.) є ефективною практично на всій території України.