Высотный ветрогенератор

Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии. Альтернативная энергетика включает в себя ветроэнергетику. Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 млрд кВт*ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт*ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России. В данной работе представлена возможность использования высотного ветрогенератора (ВВГ) . Приведены технические характеристики и преимущества использования ВВГ.

Недостатки применения и трудности эксплуатации ветрогенераторов.

Главное условие применения ветрогенератора – это обязательное наличие ветра в данной местности. Чем выше скорость ветра, тем больше электрической энергии вырабатывается. Промышленные ветрогенераторы, в равнинной местности, возводят в высоту до 70 метров с увеличенным размахом лопастей. При этом резко возрастают требования к прочности и устойчивости фундамента и самой конструкции. Современные ветрогенераторы - устройства надежные. Однако наличие вращающихся деталей ветрогенераторов предполагает их техническое обслуживание и проведение регламентных работ. Естественно, что их выполнение для высотных ветрогенераторов является затратным и сложным.

Расширение возможностей применения ветрогенераторов.

Уйти от недостатков существующих схем использования ветрогенераторов и расширить возможности их применения предлагается за счет использования оболочек, заполняемых газом легче воздуха.

Конструктивно оболочечные ветрогенераторы могут быть выполнены в трех видах.

Первый, когда ветрогенератор или электрическая турбина размещается в подвешиваемой гондоле оболочки, а трос удерживания оболочки на определенной высоте совмещен с электрическим кабелем для передачи электрической энергии на контроллер, размещенный на земле.

Второй, когда сигаровидная оболочка имеет внутри по всей длине сквозное отверстие наподобие аэродинамической трубы. В этом случае в трубе размещаются одна или несколько электрических турбин или ветрогенераторов. Трос удерживания оболочки на определенной высоте совмещен с электрическим кабелем для передачи электрической энергии на контроллер, размещенный на земле.

Третий вариант совмещает два первых и конструктивно может быт дополнен гондолой для размещения электогенератора, в котором механическое вращение оболочки относительно вертикали по «розе ветров» преобразуется в электрическую энергию. Трос удерживания оболочки на определенной высоте совмещен с электрическим кабелем для передачи электрической энергии на контроллер, размещенный на земле.

Характеристики разрабатываемого ВВГ.

Внешний вид ВВГ представлен на рис.1.

Рис.1 (1-подъемная платформа, 2-ротор савониуса, 3-генераторы мощностью 25 кВт, 4-технологическая платформа.

Мощность ВВГ 50кВт, мощность распределена между двумя генераторами мощностью 25 кВт. Подъем на высоту осуществляется с помощью подъемной платформы (Рис.2). Размеры подъемной платформы: длинна 25 м, высота 14 м, ширина 24м.Технологическая платформа подвешивается к подъемной платформе с генератором не менее половины общего подъемного веса. Подъемная платформа с латексными вставками заполнена гелием. Объем гелия от 7 до 7,5 тыс м^3.

Рис.2. Подъемная платформа с силиконовыми вставками, заполненные гелием.

В настоящее время создан:

• макетный облик ВВГ. Определены программные продукты для определения аэродинамических характеристик ВВГ;

• форма и эскизный облик для подъемной платформы в виде аэродинамического крыла. (рис.3)

Рис. 3. Подъемная платформа в виде аэродинамического крыла. Внутри силиконовые вставки заполненные гелием.

В заключение отмечу преимущества использования ВВГ:

• использование более скоростных воздушных потоков за счет варьирования высоты его расположения. Мощность высотных потоков ветра выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года;

• мобильность комплекса оболочного ветрогенератора (он может быть перенесен в любое место с большей энергией движения воздушных масс);

• отсутствие сложных и дорогостоящих инженерных конструкций (нет необходимости делать фундамент под мачту и её устанавливать);

• простота технического обслуживания и проведения регламентных работ (все производится на земле);

• размещение комплекса на землях различного назначения без нарушения экологии местности, возникающих при инженерном обеспечении традиционных ветрогенераторов;

• возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.

Закиров А.О., Власов С.М., Чичирова Н.Д.

«Казанский государственный энергетический университет»