Технико – экономические характеристики зарубежных вэу

Технико – экономические характеристики	«Дженерал»	«Дженерал»	«Каман»	«Каман»
Мощность, кВт	500	1500	500	1500
Диаметр ветроколеса, м:	55,8	57,9	45,7	54,9
Скорость ветра ,м/с, минимальная рабочая	3,54	5,11	4,5	5,4
Расчётная	7,3	10,1	9,3	11,5
Максимальная рабочая	17,9	22,3	14	20
Максимальная проектная	54	54	54	54
Частота вращения ветроколеса, об/мин	29	40	32	34
Окружная скорость конца лопасти, м/с	84,7	121	76,6	97,7
Расчётная быстроходность	11,6	12	8,3	8,5
Высота башни, м	42,7	42,7	33,5	38
Масса, т	240	354	-	-
Удельные капиталовложения, дол/кВт	935	430	901	481
Годовая выработка энергии, млн. кВт - ч	1,88	6,62	1,28	5,68
Число часов использования установленной мощности, ч/год	3760	4410	2540	3800
Стоимость энергии, цент/кВт- ч	4,04	1,57	7,1	2,7

Основные технические данные отечественных ВЭУ. Таблица 8.4.

Тип ВЭУ	АВЭ-250	Р- 250	ГП- 250	Ю- 500	Р- 1000	ВТО- 1250
1	2	3	4	5	6	7
Мощность, кВт	250	250	250	500	1000	1250
Диаметр ветроколеса, м	25	24	24	34	48	27
Расчётная скорость ветра, м/с	14	13,6	13,7	13,6	13,6	20
Рабочий диапазон скоростей, м/с	5 - 30	5 - 25	7 - 30	4 - 25	5 - 25	6 - 30
Число лопастей	3	3	3	3	3	3
Частота вращения ветрового колеса, об/мин	47,7	42 - 84	50 - 60	37,5	21,42	18 - 30
Высота по оси вращения, м	25	27,2	24	31,5	38	40
Сейсмичность, баллы	8	8	8	8	8	8
Выработка энергии, млн./кВт-ч	0,5 - 1	0,6 – 1,2	0,6 – 1,2	1,0 – 2,0	2,6 – 4,9	1,4 – 4,8
Срок службы, лет	25	25	25	25	25	25
Масса, т	30	38	25	41	130	136
Разработчик	НПО «Ветроэн»	МКБ «Радуга»	АС «Совэна»	НПО «Южное»	МКБ «Радуга»	НПО «Южное»

1	2	3	4	5	6	7
Головной изготовитель	Павлоградский машзавод	Смоленский авиазавод	ПО Ленподъёмтрансмаш	Павлоградский машзавод	Тушинский машзавод	НПО «Южное»
Срок изготовления головного образца	1991	1993	1992	1993	1993	1994

Наиболее мощными ВЭУ в мире являются две установки Е – 126, построенные в Германии фирмой Enerconв г. Эмден, мощностью по 7 МВт, диаметром ветроколеса 127м и высотой башни 135м.

8.3. Основы теории ветроэнергетических установок. Преобразование энергии ветра

В отсутствие турбулентности объём воздуха, проходящего в единицу времени через поперечное сечение ветроколеса площадью А₁(через ометаемую площадь) (рис.8.3.) обладает кинетической энергией, равной

Р_о= (1/2)*(ρ*А₁*u_o)*u_o²= (1/2)*ρ*A₁*u_o³, (8.2.)

где ρ и u_o– плотность и скорость набегающего воздушного потока;

Р_о– энергия ветрового потока.

Рис.8.3.Модель взаимодействия ветрового потока с ветроколесом.

Плотность воздуха ρ зависит от высоты и метеорологических условий. Скорость ветра увеличивается с высотой и сильно меняется во времени. Действующая на ветроколесо сила F₁равна изменению количества движения массы проходящего через него в единицу времени воздухаm,

F=m*u_o–m*u₂(8.3.)

Эта сила действует на ветроколесо со стороны протекающего через него воздушного потока и в районе ветроколеса скорость u₁. Мощность, развиваемая этой силой, т.е. мощность ветроколеса

Р = F*u₁=m*(u_o–u₂)*u₁(8.4.)

Но эта мощность теряется ветровым потоком, которая также равна:

Р_в= (1/2)*m*(u_o²–u₂²) (8.5.)

Приравнивая их, имеем

(u_o – u₂)*u₁ = (1/2)*(u_o²- u₂²) = (1/2)*(u_o – u₂)*(u_o +u₂) (8.6)

Откуда

u₁= (u_o+u₂)/2, (8.7)

т.е. скорость воздушного потока в плоскости ветроколеса не может быть меньше половины скорости набегающего потока. Масса воздуха, проходящего через сечение А₁в единицу времени, равна:

m=ρ*A₁*u₁(8.8.)

Тогда с учётом (8.4.) и (8.7.) окончательно имеем:

Р = ρ*А₁*u₁²[u_o – (2u₁ -u_o)] = 2ρ*A₁*u₁²(u_o – u₁) (8.9.)

Относительное уменьшение в ветроколесе скорости набегающего потока:

а = (u_o–u₁)/u_o. (8.10.)

где а – коэффициент торможения потока.

u₁= (1-a)u_o(8.11.)

С учётом (8.7.)

А = (u_o–u₂)/(2u_o) (8.12.)

Мощность ветроколеса

Р = С_р*Р_о(8.13.)

где Р_о- мощность набегающего ветрового потока;

С_р– часть этой мощности, передаваемая ветроколесу, равная:

С_р= 4*а*(1 – а)²

Максимального значения С_рдостигает при а = 1/3 С_рмакс= 0,59 – критерий

Бетца. Этот критерий справедлив для любой установки, обтекаемой жидкостью или газом.

Рис. 8.4. Зависимость коэффициента мощности С_рот коэффициента торможения потока (а).