Электроснабжение / Lektsia_5_SB

№5 Возобновляемые источники энергии

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИЭ В ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Автономные системы освещения на основе фотоэлектрических батарей

позволяют освещать автомобильные дороги и улицы. Солнечные фонари устанавливают на автомагистралях, где требуется повышенное внимание от автомобилистов и пешеходов. Качественное освещение нерегулируемых пешеходных переходов и автобусных остановок снижает аварийность и повышает безопасность дорог с ограниченной видимостью.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Автономная система освещения на основе фотоэлектрических батарей

•Максимальная мощность – 270 Вт

•Солнечный модуль NP135GK 135 Вт 12 В (2шт), тип - кремний

•поликристаллический

•Класс влагостойкости - IP 67

•Диапазон максимальных рабочих температур модуля -40..+50°С

•Автоматическое устройство контроля заряда АКБ и управления системой освещения

PWM-20А 12/24В

•Аккумуляторная батарея 150 Ач

12В

•LED светильник 20…30 Вт 12В

•Световой поток светильника - 2600 - 3120 лм

•Срок службы модулей - до 25 лет

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЕТРА

Ветроэнергетика - отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра - кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2008 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 120 гигаватт, увеличившись вшестеро с 2000 года

Основной причиной возникновения ветра является неравномерное нагревание солнцем земной поверхности. Земная поверхность неоднородна: суша, океаны, горы, леса обусловливают различное нагревание поверхности под одной и той же широтой. Вращение Земли также вызывает отклонения воздушных течений. Все эти причины осложняют общую циркуляцию атмосферы. Возникает ряд отдельных циркуляции, в той или иной степени связанных друг с другом.

На экваторе у земной поверхности лежит зона затишья со слабыми переменными ветрами. На север и на юг от зоны затишья расположены зоны пассатов, которые вследствие вращения Земли с запада на восток имеют отклонение к западу.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Виды ветров:

Муссон - периодический ветер, несущий большое количество влаги, дующий зимой с суши на океан, летом - с океана на сушу. Муссоны наблюдаются главным образом в тропическом поясе.

Пассаты - постоянные ветры, дующие с довольно постоянной силой трехчетырёх баллов; направление их практически не меняется, лишь слегка отклоняясь.

Местные ветры:

Бриз - тёплый ветер, дующий с берега на море ночью и с моря на берег днём; в первом случае называется береговым бризом, а во втором — морским.

Бора - холодный резкий ветер, дующий с гор на побережье или долину.

Фён - лёгкий тёплый ветер, дующий с гор на побережье или долину.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Классификация ветродвигателей по принципу работы

Существующие системы ветродвигателей по схеме устройства ветроколеса и его положению в потоке ветра разделяются на три класса.

Первый класс включает ветродвигатели, у которых ветровое колесо располагается в вертикальной плоскости; при этом плоскость вращения перпендикулярна направлению ветра, и, следовательно, ось ветроколеса параллельна потоку. Такие ветродвигатели называются крыльчатыми. 42%

Ко второму классу относятся системы ветродвигателей с вертикальной осью вращения ветрового колеса. По конструктивной схеме они разбиваются на группы:

-карусельные, у которых нерабочие лопасти либо прикрываются ширмой, либо располагаются ребром против ветра; 10%

-роторные ветродвигатели системы Савониуса. 18%

Ктретьему классу относятся ветродвигатели, работающие по принципу водяного мельничного колеса и называемые барабанными. У этих ветродвигателей ось вращения горизонтальна и перпендикулярна направлению ветра. 6-8%

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Основные недостатки карусельных и барабанных ветродвигателей вытекают из самого принципа расположения рабочих поверхностей ветроколеса в потоке ветра, а именно:

Так как рабочие лопасти колеса перемещаются в направлении воздушного потока, ветровая нагрузка действует не одновременно на все лопасти, а поочерёдно. В результате каждая лопасть испытывает прерывную нагрузку, коэффициент использования энергии ветра получается весьма низким и не превышает 10%, что установлено экспериментальными исследованиями.

Движение поверхностей ветроколеса в направлении ветра не позволяет развить большие обороты, так как поверхности не могут двигаться быстрее ветра.

Размеры используемой части воздушного потока (ометаемая поверхность) малы по сравнению с размерами самого колеса, что значительно увеличивает его вес, отнесённый к единице установленной мощности ветродвигателя.

У роторных ветродвигателей системы Савониуса наибольший коэффициент использования энергии ветра 18%.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Крыльчатые ветродвигатели свободны от перечисленных выше недостатков карусельных и барабанных ветродвигателей. Хорошие аэродинамические качества крыльчатых ветродвигателей, конструктивная возможность изготовлять их на большую мощность, относительно лёгкий вес на единицу мощности – основные преимущества ветродвигателей этого класса.

Современные ветрогенераторы работают при скоростях ветра от 3—4 м/с до

25 м/с.

Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

В августе 2002 года компания Enercon построила прототип ветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 7,5 МВт для офшорного применения

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

ENERCON E-112, мощностью 6,0 МВт (Германия) Диаметр ротора 114 метров, высота башни 124 метра.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.

Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров. 5 июня 2009 года компании Siemens AG и норвежская Statoil объявили об установке первой в мире коммерческой плавающей ветроэнергетической турбины мощностью 2,3 МВт, производства Siemens Renewable Energy.

В2007 году в Европе было сконцентрировано 61 % установленных ветряных электростанций, в Северной Америке 20 %, Азии 17 %.

В2010 году в Европе уже было сконцентрировано 44 % установленных ветряных электростанций, в Азии — 31 %, в Северной Америке — 22 %.

К началу 2015 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 369 гигаватт.

Астахов С.М.