1.Обзор и анализ существующих типов ветроколес.

1.1.Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения.

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения имеют ветроколесо с тем или иным числом крыльев. Плоскость вращения ветроколеса у крыльчатых ветродвигателей перпендикулярна направлению ветра, следовательно, ось вращения параллельна ветру.

З десь наибольшая эффективность работы устройства достигается тогда, когда ветер направлен перпендикулярно плоскости вращения лопастей генератора. Поэтому, даже конструктивно – у этого типа «ветряков» предусмотрено устройство, позволяющее в автоматическом режиме поворачивать крыльчатку генератора перпендикулярно направлению ветра. Мощность выработки электроэнергии данного типа ВЭС зависит напрямую от скорости ветра (его напора), а также диаметра и площади лопастей самого ветроагрегата.

О

Рис. 1.1. Однолопастные ветрогенераторы

днолопастные ветрогенераторы(рис.1 1) состоят из одной лопасти и противовеса, который выполняет роль балансирующего механизма в системе. Главным достоинством таких установок является высокая скорость вращения благодаря более низкому моменту инерции. Помимо этого, ротор такой конструкции имеет более низкую стоимость за счет небольшого числа лопастей. Сегодня происходит выпуск однолопастных генераторов мощностью до 10 кВт.

Д

Рис. 1.2. Двухлопастные

ветрогенераторы.

вухлопастные ветрогенераторы (рис.1.2) состоят из 2 лопастей.Главным достоинством таких установок является уравновешенность ротора в любом угловом положении его лопастей. Такое их достоинство нашло применение в самоподъемных устройствах малого и среднего диапазона мощностей. имеют те же преимущества, что и однолопастные. Еще одним безусловным достоинством этих ветрогенераторов является уравновешенность ротора при любом угловом положении лопастей, за счет четного их количества. При подъеме с земли или опускании на землю самоподъемн ых двухлопастных ветрогенераторов, плоскость их ротора, при любом угловом положении лопастей будет стремиться занять горизонтальное положение, что значительно упрощает технологию процесса подъема или опускания этих устройств.

Т

Рис. 1.3. Трехлопастные установки

рехлопастные установки (рис.1.3) на сегодня являются наиболее распространенными и востребованными моделями, номинальная мощность которых составляет от нескольких ватт до 7 МВт.Все ветроэнергетическое оборудование большой мощности (от 500 кВт и выше) представляют трехлопастные горизонтально-осевые ветрогенераторы.

М

Рис. 1.4. Многолопастные установки

ноголопастные установки (рис.1.4) имеют большое количество лопастей, которое может достигать 50 штук. Такие установки получили наибольшее распространение в области ветронасосных систем. Начинают вращаться на меньших скоростях, чем двух- и трёхлопастные, но для выработки электроэнергии важен не сам факт фращения, а выход на нужные обороты. Каждая дополнительная лопасть увеличивает общее сопротивление ветроколеса, а это усложняет выход на рабочие обороты генератора, увеличивая необходимую рабочую скорость ветра. Многолопастные будут начинать вращаться при меньших скоростях, но они больше применимы, где важен сам факт вращения, то есть для перекачки воды или других подобных действий. При применении же для выработки электроэнергии многолопастных ветряков, они создают лишь видимость работы.

Б

Рис. 1.5. Барабанные ветрогенераторы

арабанные ветрогенераторы (рис 1.5)  имеют такую же схему ветроколеса, как и роторные, и отличаются от них лишь горизонтальным положением ротора, т. е. ось вращения ветроколеса горизонтальна и расположена перпендикулярно потоку ветра. Коэффициент использования энергии ветра этих ветряков от 6 до 8% . Поскольку принцип работы барабанных ветрогенераторов основан на возникновении сил давления ветра на поверхность лопастей, которые двигаются по направлению ветрового потока, то максимальный коэффициент использования ветровой энергии для этих двигателей не может превышать 0.192. Это значение в три раза ниже максимального коэффициента использования ветровой энергии идеальным крыльчатым ветродвигателем.

Преимущества:

1. Абсолютное отсутствие сырья и производственных отходов.

2. Энергия ветра — это общедоступный и возобновляемый ресурс, который не исчезнет вне зависимости от используемого количества за день, неделю или год. Энергия ветра относится к источнику чистой добычи электричества, так как ветряные электростанции не осуществляют пагубных выбросов веществ или парниковых газов в атмосферу.

3. Даже с учетом высокой первоначальной стоимости закупки всего комплекса оборудования, его окупаемость превышает иные приобретения генераторов, работающих на ископаемом топливе. При сравнении ветрогенераторов и установок, работающих на ископаемом топливе, во время всего срока эксплуатации, то ветроустановки являются более конкурентными. Они не требуют дополнительных затрат на осуществление работы и эксплуатационные затраты сводятся к минимальным.

НЕДОСТАТКИ:

1. Лопасти такого оборудования создают шумы, портят ландшафт, являются преградой для некоторых птиц, летучих мышей, совершающих полет. Естественно, что для большинства из этих проблем уже найдено решение с использованием различных современных технологий и продуманного размещения оборудования.

2. Непостоянное воздействие требуемой силы ветра для обеспечения работы прибора. В местах, где сила ветра слабая — не рентабельно осуществлять установку горизонтальных ветрогенераторов.

3. Устройства ветрогенераторов могут создавать большие проблемы для иных способов эксплуатации земельных наделов.

4. Ветряные лопасти могут мешать осуществлять выпас скота.

5. Занимают достаточно много места, которое прежде было определено под посевы.