1.2 Области применения

Диапазон применения ветрогенераторов достаточно широк. Еще в древности энергию движения воздушных масс использовали, сторя ветряные мельницы. Сейчас такой вариант использования применяется значительно реже. Значительно эффективнее ветродвигатель использовать, например, для перекачки воды. Небольшая ветряная установка даже при слабом ветре может поднять из скважины или колодца 30-50 литров воды в час.

Однако наиболее оптимальным вариантом применения ветрогенераторов является получение электроэнергии.

Стационарные ветряные электростанции  могут полностью обеспечивать электрическим питанием небольшой производственный объект или жилой дом, накапливать в аккумуляторных батареях необходимый ресурс электрической энергии для применения ее в периоды отсутствия ветра, могут функционировать в сочетании с солнечными или дизельными генераторами, а также давать экономию при использовании центральной электросети. 

Мобильные ветряные электростанции могут применяться в путешествиях для подзарядки автомобильных аккумуляторов или для непосредственного питания электроприборов. Такие ветрогенераторы можно использовать для оперативного восстановления бесперебойного энергоснабжения объектов пострадавших из-за землетрясений, наводнений, пажаров и других стихийных бедствий, а также пострадавших в результате военных действий.

В условиях горной или другой труднодоступной местности использование ветряных энергоустановок особенно перспективно.

Установка мощных стационарных ветрогенераторов требует предварительных исследований и проведения ряда электромонтажных, грунтовых и строительных работ. Все ветряные электростанции можно разделить на две основные категории: промышленные и бытовые ветрогенераторы.

Ввиду большой стоимости ветрогенераторов, среди населения наибольшим спросом пользуются ветряные электростанции относительно небольшой мощности 2-5 кВт. При условии среднегодовой скорости ветра от 3-4 м/сек, такой миниэлектростанции вполне хватит для полного энергообеспечения загородного дома средних размеров, кафе, станций техобслуживания и т.п.

В сравнении с электростанциями, работающими посредством использования бензинового или дизельного топлива, применение грамотно подобранных ветряных электростанций в долгосрочной перспективе обойдется намного дешевле, тому же ветрогенераторы более экологичны, так как не загрязняют окружающую среду вредными выбросами ввиду их полного отсутствия. Ветряные электростанции также отличаются и автономностью, это позволяет использовать их в удаленных местах таких как, метеорологические, буровые и геологоразведочные станции, фермерские хозяйства, коттеджи и коттеджные поселки.

К основным же недостаткам же ветрогенераторов можно отнести повышенный шум, создание помех радиосигналам и нестабильность получаемой энергии ввиду изменения скорости ветра.

1.3 Эффективность использования

Поскольку в отличие от таких ресурсов как традиционное жидкое или твердое топливо затраты на «добычу» и транспортирование ветра не производятся, то может сложиться мнение, что энергия, получаемая с помощью ветродвигателя, во всех случаях дешевая и даже практически «даровая». Это далеко не так. Нужно хорошо знать условия, чтобы определить, где и для каких целей выгодно использовать энергию ветра. При этом необходимо наиболее полно учесть требования потребителей, особенности ветра как энергоисточника, режимы работы ветроустановки и качество производимой энергии. Только комплексное рассмотрение всех факторов даст объективные результаты, на основании которых можно судить об экономической целесообразности и технических возможностях применения в конкретных условиях той или иной ВЭУ.

Одна их характерных особенностей ветра заключается в непостоянстве его скорости и направленности. Отсюда – непостоянство мощности, развиваемой ветроэнергетической установкой. Поэтому для сохранения мощности, предохранения от перегрузок приходится применять системы автоматического регулирования или ограничения мощности и частоты вращения. Для обеспечения необходимого положения ветроколеса относительно ветрового потока ветродвигатели многих типов оборудуют системами автоматической ориентации.

Одним из главных условий, гарантирующих целесообразность применения ВЭУ, являются наименьшие приведенные затраты на единицу производимой энергии по сравнению с другими типами энергетических установок. Однако необходимо учесть и такие критерии, как затраты труда на производство энергии, величина экономии топлива, удельные капиталовложения и др.

Кроме того необходимо иметь ввиду, что использование энергии ветра экономически выгодно при среднегодовых скоростях ветра более 5 м/с, либо при отсутствии (нерегулярной подаче) сетевого электричества. Особое внимание стоит уделять не только мощности ВЭУ, но и то, при какой скорости ветра эта мощность может быть получена.

Результаты отечественных разработок и практика ветроэнергетики показывают, что наиболее экономически эффективную отдачу мощности (при ветровых условиях конкретной местности) получают при двукратной среднегодовой скорости ветра, которую можно назвать номинальной. Для Московской области среднегодовая скорость ветра составляет около 4 м/с, а номинальная – около 8 м/с, в то время как для Санкт-Петербурга на побережье Финского залива среднегодовая скорость ветра составляет около 5,5 м/с, а номинальная – около 11 м/с.

В тех областях, где много открытого пространства, например, степи, возвышенности, местность вблизи морей, установка ветрогенераторов наиболее эффективна, т.к. скорость ветра в таких условиях выше средней, а самое главное она более стабильна.

Кроме того на эффективность ВЭУ влияют характеристики потребителя и требования, которые он предъявляет к качеству и надежности энергоснабжения, режимы и длительность работы: применяется ли она сезонно, периодически или в течение всего года.

Таким образом, важнейшим условием эффективности использования ВЭУ является полное соответствие характеристик агрегата ветровому режиму с одной стороны и особенностям потребителя с другой стороны.