Фатеев вятърна енергия. Литература за вятърна енергия. Глава XVI. Вятърни електроцентрали

Мелница със стойка

„Мелници на естакади, така наречените немски мелници, се появяват до средата на 16 век. единствените известни. Силни бури биха могли да преобърнат такава мелница заедно с нейната рамка. В средата на 16-ти век един фламандец намира начин да направи това преобръщане на мелницата невъзможно. В мелницата той направи само покрива подвижен и за да се обърнат крилата на вятъра, беше необходимо да се обърне само покривът, докато самата сграда на мелницата беше здраво закрепена към земята.(К. Маркс. „Машини: приложението на природните сили и науката“).

Теглото на порталната мелница беше ограничено поради факта, че трябваше да се върти на ръка. Следователно неговата производителност беше ограничена. Подобрените мелници бяха кръстени палатка.

Съвременни методи за производство на електроенергия от вятърна енергия

Съвременните вятърни генератори работят при скорост на вятъра от 3-4 m/s до 25 m/s.

Най-широко използваната конструкция в света е конструкцията на вятърен генератор с три лопатки и хоризонтална ос на въртене, въпреки че на места се срещат и двулопаткови. Има опити за изграждане на вятърни генератори с така наречения ортогонален дизайн, тоест с вертикална ос на въртене. Смята се, че те имат предимството на много ниска скорост на вятъра, необходима за стартиране на вятърния генератор. Основният проблем на такива генератори е спирачният механизъм. Поради този и някои други технически проблеми, ортогоналните вятърни турбини не са получили практическо приемане във вятърната енергийна индустрия.

Крайбрежните зони се считат за най-обещаващите места за производство на енергия от вятъра. В морето, на разстояние 10-12 км от брега (а понякога и по-далеч), се изграждат офшорни вятърни паркове. Кулите на вятърните турбини са монтирани върху основи, направени от пилоти, забити на дълбочина до 30 метра.

Могат да се използват и други видове подводни основи, както и плаващи основи. Първият прототип на плаваща вятърна турбина е построен от H Technologies BV през декември 2007 г. Вятърният генератор с мощност 80 kW е инсталиран на плаваща платформа на 10,6 морски мили от бреговете на Южна Италия в морска зона с дълбочина 108 метра.

Използване на вятърна енергия

През 2007 г. 61% от инсталираните вятърни електроцентрали са концентрирани в Европа, 20% в Северна Америка и 17% в Азия.

Страна	2005 г., MW	2006 г., MW	2007 г., MW	2008 MW.
САЩ	9149	11603	16818	25170
Германия	18428	20622	22247	23903
Испания	10028	11615	15145	16754
Китай	1260	2405	6050	12210
Индия	4430	6270	7580	9645
Италия	1718	2123	2726	3736
Великобритания	1353	1962	2389	3241
Франция	757	1567	2454	3404
Дания	3122	3136	3125	3180
Португалия	1022	1716	2150	2862
Канада	683	1451	1846	2369
Холандия	1224	1558	1746	2225
Япония	1040	1394	1538	1880
Австралия	579	817	817,3	1306
Швеция	510	571	788	1021
Ирландия	496	746	805	1002
Австрия	819	965	982	995
Гърция	573	746	871	985
Норвегия	270	325	333	428
Бразилия	29	237	247,1	341
Белгия	167,4	194	287	-
Полша	73	153	276	472
Турция	20,1	50	146	433
Египет	145	230	310	365
чешки	29,5	54	116	-
Финландия	82	86	110	-
Украйна	77,3	86	89	-
България	14	36	70	-
Унгария	17,5	61	65	-
Иран	23	48	66	85
Естония	33	32	58	-
Литва	7	48	50	-
Люксембург	35,3	35	35	-
Аржентина	26,8	27,8	29	29
Латвия	27	27	27	-
Русия	14	15,5	16,5	-

Таблица: Общи инсталирани мощности, MW, по държави, 2005-2007 гДанни от Европейската асоциация за вятърна енергия и GWEC.

1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	Прогноза за 2009 г	Прогноза за 2010 г
7475	9663	13696	18039	24320	31164	39290	47686	59004	73904	93849	120791	140000	170000

Таблица: Общ инсталиран капацитет, MW и WWEA прогноза до 2010 г.

През 2007 г. повече от 20% от електроенергията в Дания идва от вятърна енергия.

Вятърна енергия в Русия

Техническият потенциал на руската вятърна енергия се оценява на над 50 000 милиарда kWh/год. Икономическият потенциал е приблизително 260 милиарда kWh/година, което е около 30 процента от производството на електроенергия от всички електроцентрали в Русия.

Инсталираната мощност на вятърните електроцентрали в страната към 2006 г. е около 15 MW.

Една от най-големите вятърни електроцентрали в Русия (5,1 MW) се намира близо до село Куликово, Зеленоградски район, Калининградска област. Средногодишното му производство е около 6 милиона kWh.

Успешен пример за реализиране на възможностите на вятърните турбини в трудни климатични условия е вятърно-дизеловата електроцентрала в нос Сет-Наволок.

В Калининградска област започна изграждането на офшорния вятърен парк с мощност 50 MW. През 2007 г. този проект беше замразен.

Като пример за реализиране на потенциала на териториите на Азовско море можем да посочим Новоазовския вятърен парк, работещ през 2007 г. с мощност 20,4 MW, инсталиран на украинския бряг на Таганрогския залив.

Изпълнява се „Програмата за развитие на вятърната енергия на РАО ЕЕС на Русия“. На първия етап (-) започна работа по създаването на многофункционални енергийни комплекси (MEC) на базата на вятърни генератори и двигатели с вътрешно горене. На втория етап в село Тикси ще бъде създаден прототип на MET - вятърни генератори с мощност 3 MW и двигатели с вътрешно горене. Във връзка с ликвидацията на RAO UES of Russia всички проекти, свързани с вятърната енергия, бяха прехвърлени на компанията RusHydro. В края на 2008 г. RusHydro започна търсенето на перспективни места за изграждане на вятърни електроцентрали.

Перспективи

Запасите от вятърна енергия са повече от сто пъти по-големи от хидроенергийните запаси на всички реки на планетата.

Европейският съюз си е поставил за цел до 2010 г. да инсталира 40 хил. MW вятърни генератори, а до 2020 г. - 180 хил. MW.

Международната агенция по енергетика (МАЕ) прогнозира, че до 2030 г. търсенето на вятърна енергия ще бъде 4800 гигавата.

Икономика на вятърната енергия

Перки на вятърна турбина на строителна площадка.

Икономия на гориво

Вятърните генератори практически не консумират изкопаеми горива. Работата на вятърен генератор с мощност 1 MW за 20 години експлоатация позволява спестяване на приблизително 29 хиляди тона въглища или 92 хиляди барела петрол.

Разходи за електроенергия

Цената на електроенергията, произведена от вятърни генератори, зависи от скоростта на вятъра.

За сравнение: цената на електроенергията, произведена в американските въглищни електроцентрали, е 4,5-6 цента/kWh. Средната цена на електроенергията в Китай е 4 цента/kWh.

Когато инсталираният вятърен генераторен капацитет се удвои, цената на произведената електроенергия пада с 15%. Очаква се цената да намалее още с 35-40% до края на годината В началото на 80-те години цената на вятърната електроенергия в САЩ беше 0,38 долара.

Според оценките на Глобалния съвет за вятърна енергия до 2050 г. световната вятърна енергия ще намали годишните емисии на CO 2 с 1,5 милиарда тона.

Шум

Вятърните електроцентрали произвеждат два вида шум:

• механичен шум (шум от механични и електрически компоненти)
• аеродинамичен шум (шум от взаимодействието на вятърния поток с лопатките на инсталацията)

Източник на шум	Ниво на шум, dB
Праг на болка на човешкия слух	120
Шумът на турбините на реактивни двигатели на разстояние 250 m	105
Шум от ударен чук на 7м	95
Шум от камион със скорост 48 км/ч на разстояние 100м	65
Фонов шум в офиса	60
Шум от лек автомобил със скорост 64 км/ч	55
Шум от вятърна турбина на 350 м	35-45
Фонов шум през нощта в селото	20-40

В непосредствена близост до вятърния генератор по оста на вятърното колело нивото на шума на достатъчно голяма вятърна турбина може да надхвърли 100 dB.

Пример за такива грешни изчисления при проектирането е вятърният генератор Grovian. Поради високото ниво на шум инсталацията е работила около 100 часа и е демонтирана.

Законите, приети в Обединеното кралство, Германия, Холандия и Дания, ограничават нивата на шум от работеща вятърна електроцентрала до 45 dB през деня и 35 dB през нощта. Минималното разстояние от инсталацията до жилищните сгради е 300 m.

Визуално въздействие

Визуалното въздействие на вятърните турбини е субективен фактор. За да подобрят естетическия вид на вятърните турбини, много големи компании наемат професионални дизайнери. Ландшафтните архитекти участват във визуалното обосноваване на нови проекти.

Преглед на датската фирма AKF оцени разходите за шум и визуални въздействия от вятърни турбини на по-малко от 0,0012 евро на kWh. Прегледът се основава на интервюта с 342 души, живеещи в близост до вятърни паркове. Жителите бяха попитани колко биха платили, за да се отърват от вятърните турбини.

Земеползването

Турбините заемат само 1% от цялата площ на вятърния парк. 99% от площта на фермата може да се използва за земеделие или други дейности

"Вятърни турбини и вятърни турбини", Е. М. Фатеев, ОГИЗ, Москва, 1947 г
Настолен учебник по вятърна енергия свое време. Книгата не е нова, но съдържа доста полезна информация. Развитието на вятърната енергия, изчисленията на вятърните генератори, формулите и примерите - всичко това е актуално и днес.

Можете да изтеглите книгата "Вятърни двигатели и вятърни турбини" от Е. М. Фатеев на адрес тази връзка .

Въведение
§ 1. Развитие на вятърното използване... 3
§ 2. Приложение на вятърни двигатели в селското стопанство... 5

Част първа
ВЯТЪРНИ МОТОРИ

Глава 1. Кратки сведения от аеродинамиката ... 12
§ 3. Въздухът и неговите свойства... 12
§ 4. Уравнение на непрекъснатост. Уравнението на Бернули... 15
§ 5. Концепцията за вихрово движение... 26
§ 6. Вискозитет... 38
§ 7. Закон за подобието. Критерии за сходство... 40
§ 8. Граничен слой и турбулентност... 45

Глава 2. Основни понятия на експерименталната аеродинамика ... 51
§ 9. Координатни оси и аеродинамични коефициенти... 51
§ 10. Определяне на аеродинамичните коефициенти. Полюсът на Лилиентал... 54
§ 11. Индуктивно съпротивление на крилото... 59
§ 12. Теоремата на Н. Е. Жуковски за повдигащата сила на крилото... 62
§ 13. Преход от един размах на крилата към друг... 70

Глава 3. Вятърни турбини ... 79
§ 14. Класификация на вятърните турбини според принципа на тяхното действие... 79
§ 15. Предимства и недостатъци на различни вятърни турбини... 90

Глава 4. Теория на идеалната вятърна мелница ... 93
§ 16. Класическа теория за идеална вятърна мелница... 94
§ 17. Теорията на идеалната вятърна мелница проф. Г. Х. Сабинина... 98

Глава 5. Теория на истинска вятърна мелница проф. Г. Х. Сабинина
§ 18. Работа на елементарни лопатки на вятърни колела. Първото уравнение на връзката... 111
§ 19. Второто уравнение на връзката... 117
§ 20. Момент и мощност на цялата вятърна мелница... 119
§ 21. Загуби на вятърни турбини... 122
§ 22. Аеродинамично изчисляване на вятърно колело... 126
§ 23. Изчисляване на характеристиките на вятърното колело... 133
§ 24. Espero профили и тяхната конструкция... 139

Глава 6. Експериментални характеристики на вятърни турбини ... 143
§ 25. Метод за получаване на експериментални характеристики... 143
§ 26. Аеродинамични характеристики на вятърни двигатели... 156
§ 27. Експериментална проверка на теорията на вятърните двигатели... 163

Глава 7. Експериментално изпитване на вятърни турбини ... 170
§ 28. Оборудване на кула за изпитване на вятърни турбини... 170
§ 29. Съответствие между характеристиките на вятърната турбина и нейните модели... 175

Глава 8. Инсталиране на вятърни турбини във вятъра ... 181
§ 30. Монтаж с помощта на опашката... 182
§ 31. Инсталиран с Windows... 195
§ 32. Монтира се чрез поставяне на вятърното колело зад кулата... 197

Глава 9. Регулиране скоростта и мощността на вятърни турбини ... 199
§ 33. Регулиране чрез отстраняване на вятърното колело от вятъра... 201
§ 34. Регулиране чрез намаляване на повърхността на крилата... 212
§ 35. Регулиране чрез завъртане на перката или част от нея около оста на люлеене... 214
§ 36. Регулиране на въздушната спирачка... 224

Глава 10. Конструкции на вятърни турбини ... 226
§ 37. Многолопатни вятърни турбини... 227
§ 38. Високоскоростни (малки лопатки) вятърни двигатели... 233
§ 39. Тегла на вятърни турбини... 255

Глава 11. Изчисляване на вятърни турбини за якост ... 261
§ 40. Вятърни натоварвания върху крилата и техните якостни изчисления... 261
§ 41. Натоварване от вятър върху опашката и лопатата за странично регулиране... 281
§ 42. Изчисляване на главата на вятърната турбина... 282
§ 43. Жироскопичен момент на вятърното колело... 284
§ 44. Кули на вятърни турбини... 288

ЧАСТ ДВЕ
ВЯТРОЕНЕРГИЧНИ ИНСТАЛАЦИИ

Глава 12. Вятърът като източник на енергия ... 305
§ 45. Концепцията за произхода на вятъра... 305
§ 46. Основни величини, характеризиращи вятъра от енергийна страна... 308
§ 47. Вятърна енергия... 332
§ 48. Натрупване на вятърна енергия... 335

Глава 13. Характеристики на вятърни енергийни агрегати ... 344
§ 49. Експлоатационни характеристики на вятърни турбини и бутални помпи... 345
§ 50. Работа на вятърни турбини с центробежни помпи... 365
§ 51. Работа на вятърни турбини с воденични камъни и селскостопански машини... 389

Глава 14. Вятърни помпени инсталации ... 408
§ 52. Вятърни помпени инсталации за водоснабдяване... 408
§ 53. Резервоари за вода и водни кули за вятърни помпени инсталации... 416
§ 54. Типични проекти на вятърни помпени инсталации... 423
§ 55. Опит в експлоатацията на вятърни помпени инсталации за водоснабдяване в селското стопанство... 430
§ 56. Вятърни напоителни инсталации... 437

Глава 15. Вятърни мелници ... 445
§ 57. Видове вятърни мелници... 445
§ 58. Технически характеристики на вятърни мелници... 447
§ 59. Увеличаване мощността на стари вятърни мелници... 451
§ 60. Вятърни мелници от нов тип... 456
§ 61. Експлоатационни характеристики на вятърни мелници... 474

Глава 16. Вятърни електроцентрали ... 480
§ 62. Видове генератори за работа с вятърни турбини и регулатори на напрежение... 482
§ 63. Ветрозарядни агрегати... 488
§ 64. Вятърни електроцентрали с ниска мощност... 492
§ 65. Паралелна работа на вятърни електроцентрали в обща мрежа с големи топлоцентрали и водноелектрически централи... 495
§ 66. Експериментално изпитване на работата на вятърни паркове в паралел с мрежата... 499
§ 67. Мощни електроцентрали за паралелна работа в мрежата... 508
§ 68. Кратка информация за чуждестранни вятърни електроцентрали... 517

Глава 17. Кратка информация за монтаж, ремонт и поддръжка на вятърни турбини ... 525
§ 69. Монтаж на вятърни турбини с малка мощност от 1 до 15 к.с. s... .525
§ 70. За грижата и ремонта на вятърни турбини... 532
§ 71. Мерки за безопасност при монтаж и поддръжка на вятърни турбини... 535

Библиография ... 539

Този раздел на нашата библиотека събира книги и статии, посветени на вятърната енергия. Ако имате материали, които не са представени тук, моля, изпратете ги за публикуване в нашата библиотека.

„Неизчерпаема енергия. Книга 1. Вятърни електрогенератори"

Изд. Национален аерокосмически университет, Харков, 2003 г., формат - .djvu.

В.С.Кривцов, А.М.Олейников, А.И.Яковлев. „Неизчерпаема енергия. Книга 2. Вятърна енергия“

Изд. Национален аерокосмически университет, Харков, 2004 г., формат - .pdf.

Разгледани са физическите процеси на преобразуване на енергия във вятърни турбини и електрически генератори. Дадени са примери и резултати от аеродинамични, якостни и електромагнитни изчисления, които са съпоставени с експериментални данни. Описани са конструкциите на вятърни електроцентрали и генератори, техните експлоатационни характеристики и системи за управление.

Я.И.Шефтер, И.В.Рождественски. „На изобретателя за вятърните двигатели и вятърните турбини“

Изд. Министерство на земеделието на СССР, Москва, 1967 г., формат - .djvu.

Авторите на книгата са прекарали няколко години в анализ на предложения и решения за създаване на вятърни електроцентрали. Книгата предоставя кратка информация за вятърната енергия и принципите на работа на основните вятърни турбини в сбита и достъпна форма, систематизира основните предложения на изобретателите и описва конструкциите на вятърни турбини, произведени в Съветския съюз.

В. П. Харитонов. "Автономни вятърни електроцентрали"

Изд. Академия на селскостопанските науки, Москва, 2006 г., формат - .djvu.

Дадено е описание и характеристики на автономни вятърни електроцентрали (ВЕЦ), предназначени за повдигане и обезсоляване на вода, електроснабдяване, производство на топлина и други цели. Представени са резултатите от теоретичните изследвания на лопатковите вятърни турбини при променлив въздушен поток и препоръките за оптимизиране на тяхното агрегиране с товари от различен тип. Отразен е опитът от разработването на серия генератори за вятърни турбини и системи за възбуждане за тях. Извършен е анализ на ветровите условия с препоръки за избор на места за вятърни турбини. Анализирани са икономическите показатели на вятърни турбини с различни размери.

Б.Б.Кажински. „Най-простата вятърна електроцентрала KD-2“

Изд. ДОСАРМ, Москва, 1949 г., формат - .djvu.

Тази брошура описва най-простата вятърна турбина, която може да бъде произведена у дома.

Каргиев В.М., Мартиросов С.Н., Муругов В.П., Пинов А.Б., Соколски А.К., Харитонов В.П. "ВЯТЪРНА ЕНЕРГИЯ. Насоки за използване на малки и средни вятърни турбини".

Издателство "Intersolarcenter", Москва, 2001 г.

Това ръководство е изготвено от руския център за слънчева енергия Intersolarcenter като част от проекта ORET (Организация за насърчаване на енергийните технологии) въз основа на материали, предложени от изследователската агенция ETSU (Великобритания), партньор на Intersolarcenter ORET.

„Видове вятърни турбини. Нови дизайни и технически решения"

Съществуващите дизайнери на вятърни генератори, както и предложените проекти, поставят вятърната енергия извън конкуренцията по отношение на оригиналността на техническите решения в сравнение с всички други мини-енергийни комплекси, работещи с възобновяеми енергийни източници.

Е. М. Фатеев. "Вятърни двигатели и вятърни турбини"

Изд. ОГИЗ-СЕЛХОЗГИЗ, Москва, 1948 г

Книгата съдържа много теоретичен материал за вятъра, неговите характеристики, видове вятърни турбини и методи за изчисляване на тяхната мощност.

Бирладян А.С. "Вятърни двигатели за вятърни турбини"

Формат.pdf.

Статията разглежда проблема с избора на вятърна турбина за вятърни електрически инсталации. от
сравнението на показателите и характеристиките на вятърните турбини показва, че за съществуващите режими и скорости на вятъра на територията на Република Молдова е необходимо да се използват нискоскоростни (многолопатни) вятърни турбини от клас крило.

Стрикланд, M.D., E.B. Arnett, W.P. Ериксън, Д.Х. Джонсън, Г.Д. Джонсън, M.L., Морисън, J.A. Шафър, У. Уорън-Хикс. „ИЗЧЕРПНО РЪКОВОДСТВО ЗА ИЗУЧАВАНЕ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯТА ВЯТЪРНА ЕНЕРГИЯ/ДИВА ПРИРОДА“.

National Wind Coordinating Collaborative, 2011, на английски език, формат - .pdf.

Този документ има за цел да предостави насоки на хората, които участват в проектирането и изграждането на вятърни турбини или изследването на взаимодействието на такива инсталации с околната среда.

"Вятърна енергия. Ръководство за малки и средни предприятия".

Изд. Европейска комисия, 2001 г., на английски език. език, формат - .pdf.

Целта на тази публикация е да помогне за разбирането на факторите, влияещи върху решението за използване на вятърна енергия и да насърчи създаването на малки и средни вятърни турбини от физически лица и МСП.

СЪДЪРЖАНИЕ

Въведение 3
I Wind
1 Произход на вятъра 4
2 Скорост на вятъра и как да се измери 5
3 Влияние на препятствията върху скоростта и посоката на вятъра 9
4 Честота на вятъра 10
5 Вятърна енергия 10

II Вятърни турбини
6 Вятърни турбини 13
7 Принцип на действие на лопатковите вятърни турбини 15
8 Вятърна инсталация и регулиране на вятърни турбини 20
9 Как да определим размера на крилата за дадена мощност 21
10 Как да направите крила за вятърна турбина 29

III Как сами да направите вятърна електрическа единица
11 Проекти на съществуващи вятърни електроцентрали 34
12 Как да направите сами най-простия 100 W вятърен електрически агрегат без помощта на фабрика 44

IV Електрообзавеждане на вятърни електрически агрегати и грижи за тях
13 Електрическо оборудване 50
14 Кратка информация за експлоатацията и грижите за вятърните електроцентрали 54
15 Поддръжка на разпределителна уредба 61
16 Показатели за работа на вятърни електроцентрали 62

Вятърните електроцентрали с ниска мощност са от голям интерес за райони, които все още не са достатъчно електрифицирани или отдалечени от индустриални центрове.
Вятърните турбини с ниска мощност до 100 W са толкова прости, че могат лесно да бъдат произведени сами. Работата на такива агрегати също е проста и не изисква никакви разходи за гориво. Цената на киловатчас вятърни електрически агрегати в райони със средна годишна скорост на вятъра над 5 м/сек е по-ниска от тарифата на местните електроцентрали.
Трябва да се каже, че ветровият режим на региона е основното условие, което определя икономическата целесъобразност на експлоатацията на вятърни електроцентрали. Ето защо, преди да започнем да разглеждаме дизайна на вятърните електрически агрегати и метода на тяхното производство, е необходимо да се запознаем с основните характеристики на вятъра като източник на енергия. Освен това, за да се разберат характеристиките на вятърна турбина, която преобразува вятърната енергия в механична работа, също е необходимо да се запознаете поне с елементарните основи на аеродинамиката на вятърната турбина. Това ще помогне за правилното изграждане на крилата на вятърното колело, които са основната част от вятърния електрически агрегат.

1. ВЯТЪР
1. Произход на вятъра. Вятърът е движението на въздуха около земното кълбо. Толкова сме свикнали с това явление, че не възниква въпросът: как и защо възниква вятърът? Но за по-ясно разбиране на тази сила на природата трябва да се знаят и причините, които я пораждат.
Ако леко отворим вратата на топла стая, разположена до студена стая, тогава краката ни веднага ще се почувстват студени, докато на нивото на лицето няма да има такова усещане. Това се случва, защото топлият въздух, тъй като е по-лек от студения, има тенденция да заема горната част на помещението, а студеният въздух - долната. Въздухът от студена стая се втурва в топла стая и като по-тежък въздух се разпространява отдолу, измествайки топлия въздух от него, който от своя страна под въздействието на студен въздух се изтласква от топлото помещение през горната част на отворената врата. Лесно можете да проверите това, като поднесете запалена свещ до цепнатината на леко отворена врата: първо отдолу, след това в средата и накрая отгоре. Отдолу пламъкът на свещта ще се огъне в топлата стая, в средата ще стои вертикално, а отгоре ще бъде насочен към студената стая. Отклонението на пламъка на свещ показва посоката на движение на въздуха между помещения с различна температура.
Подобно явление се случва и с въздуха на земната атмосфера. Слънцето не нагрява земята еднакво навсякъде. На екватора слънчевите лъчи падат вертикално върху земята и нагряват най-силно нейната повърхност; по-близо до полюсите слънчевите лъчи падат наклонено и загряват по-слабо, а на полюсите слънцето затопля земята много слабо. Съответно, тъй като повърхността на земята се нагрява, въздухът, разположен над нея, също се нагрява. Така въздухът на повърхността на земята има различни температури и следователно различни налягания и тегла. Атмосферният въздух се втурва от студените пространства към топлите, тоест от полюсите към екватора, измествайки нагрятия въздух, който се насочва към горните слоеве на атмосферата. На височина от няколко километра нагрятият въздух, разделен на два потока, се насочва към полюсите. Когато се приближи, той се охлажда и потъва по-близо до повърхността на земята. На полюсите се охлажда напълно и се насочва обратно към екватора. Това явление се случва постоянно, създавайки атмосферна циркулация над земната повърхност.
Постоянното движение на въздуха от юг и север към екватора се нарича пасат. Поради въртенето на земята от запад на изток пасатът се движи към екватора от север - в североизточна посока, и от юг - в югоизточна посока.
В северната и южната част на земното кълбо се наблюдават локални ветрове с променлива посока. Тези ветрове са причинени от факта, че с отдалечаването от тропиците към полюсите редуването на сезоните - зима, пролет, лято и есен, както и наличието на морета, планини и др., правят температурата на атмосферата въздухът е изключително нестабилен и следователно посоката и скоростта са непоследователни движения на въздушния поток.
2. Скорост на вятъра и как да го измерим. Основната величина, характеризираща силата на вятъра, е неговата скорост. Големината на скоростта на вятъра се определя от разстоянието в метри, което изминава за 1 секунда. Например, ако след 20 сек.
вятърът измина разстояние от 160 m, тогава неговата скорост v за даден период от време беше равна на:
Скоростта на вятъра е силно променлива: тя се променя не само за дълъг период от време, но и за кратки периоди от време (в рамките на час, минута и дори секунда) с голямо количество. На фиг. Фигура 1 показва крива, показваща промяната в скоростта на вятъра за 6 минути. От тази крива можем да заключим, че вятърът се движи с пулсираща скорост.
Скоростите на вятъра, наблюдавани за кратки периоди от време - от няколко секунди до 5 минути - се наричат ​​мигновени.
Фиг. 3. Анемометър от завод Метрприбор.
валиден или валиден. Скоростите на вятъра, получени като средни аритметични от моментните скорости, се наричат ​​средни скорости на вятъра. Ако съберете измерените скорости на вятъра през деня и ги разделите на броя на измерванията, ще получите средната дневна скорост на вятъра.
Ако съберем средните дневни скорости на вятъра за целия месец и разделим тази сума на броя на дните в месеца, получаваме средната месечна скорост на вятъра. Като съберем средните месечни скорости и разделим сумата на дванадесет месеца, получаваме средната годишна скорост на вятъра.
Скоростта на вятъра се измерва с помощта на инструменти, наречени анемометри.
Най-простият анемометър, който позволява да се определят моментните скорости на зетра и се нарича най-простият анемометър с ветропоказател, е показан на фиг. 2. Състои се от метална дъска, люлееща се около хоризонтална ос a, монтирана на вертикална стойка b. Отстрани на дъската, на същата ос a, секторът b е фиксиран с осем щифта. Към стойката b под сектора е прикрепен ветропоказател d, който винаги позиционира дъската с равнината си към вятъра. Когато последният работи, дъската се отклонява и минава покрай щифтовете, всеки от които показва определена скорост на вятъра. Стълбът b с лопатката d се върти около втулката d, в която в хоризонталната равнина са закрепени 4 дълги пръта, указващи основните кардинални точки: север, юг, изток и запад, а между тях 4 къси, сочещи към североизток, северозапад, югоизток и югозапад. По този начин, използвайки анемометър за времето, можете едновременно да определите както скоростта, така и посоката на вятъра.
Стойностите на скоростите на вятъра, съответстващи на всеки щифт на сектор b, са дадени в таблица. 1.

3. Влиянието на препятствията върху скоростта и посоката на вятъра.
Вятърът, който се втурва покрай къщи, дървета, хълмове и други препятствия, преминава от праволинейно движение в непостоянно. Въздушните струи, които текат директно около краищата на препятствията, се извиват във вихрови пръстени и се отвеждат по посока на въздушния поток. На мястото на отнесените се появяват нови вихрови пръстени, които отново се отнасят и т.н. Ясно е, че там, където се образуват вихри, вятърът губи своята скорост и посока.
Вихровото движение на вятъра, появяващо се по краищата на препятствието, постепенно избледнява далеч зад него и напълно спира на разстояние приблизително петнадесет пъти височината на препятствието. По принцип вихрите се образуват поради триене на движещ се въздух върху повърхността на земята, сгради, дървета и др.
Следователно скоростта на вятъра близо до повърхността е по-ниска, отколкото на надморска височина.
Това трябва да се помни при избора на място за инсталиране на електродвигателя. Ветроходното колело на двигателя трябва да се постави над препятствия, където вятърът не се нарушава от нищо. По принцип вятърното колело трябва да бъде поставено възможно най-високо, тъй като с увеличаване на височината скоростта на вятъра се увеличава и в същото време се увеличава мощността на вятърния двигател.Например, ако височината на вятърното колело се удвои, неговата мощността ще се увеличи с около един и половина пъти. Въпреки това, при избора на височина е необходимо да се вземе предвид лекотата на поддръжка на вятърната турбина по време на работа. Минималната височина на кулата за вятърната турбина трябва да бъде избрана така, че долният край на крилото на вятърното колело да е 1,5 - 2 m по-висок от най-близкото препятствие, както е показано на фиг. 4.

4. Повторяемост на вятъра. Наблюденията показват, че скоростта на вятъра се променя през цялото време и е трудно да се отгатне колко часа вятърът духа с дадена скорост през деня или месеца. Ние обаче трябва да знаем честотата на вятъра, т.е. колко часа е имало вятър със скорост 3, 4, 5 м/сек и т.н. за определен период от време. Това ще даде възможност да се определи с каква мощност може да работи вятърната турбина и колко конски сили часа ще произведе за месец или година. Още през 1895 г. М. М. Поморцев установява модел на повторяемост в зависимост от средната годишна скорост на вятъра. Въз основа на този образец е съставена таблица. 3 честота на различни скорости на вятъра в зависимост от средните годишни скорости. Например, в райони със средна годишна скорост на вятъра от 4 m/sec, вятърът е бил равен на O (затишие) 307 часа Това число представлява сумата от часовете на краткотрайно затишие и затишие, обикновено наблюдавани в различни периоди от година; духа слаб вятър със скорост 3 м/сек в продължение на 1445 часа; вятърът е духал със скорост 8 м/сек в продължение на 315 часа. и т.н.

КРАЙ НА ПАРАГМЕХТА КНИГИ

Други дипломи по Физика

t че използването на вятърни турбини е от полза дори в случаите, когато вятърните паркове работят денонощно. Основната задача на използването на вятърни турбини в селските райони (село Некрасовка) е да се спести гориво за генериране на енергия.

Дали е рентабилно или нерентабилно може да се определи съвсем просто, като се отговори на въпроса: „Колко години могат да отнеме, за да се изплати балансовата стойност на вятърна турбина (например AVE-250) поради цената на спестеното гориво?“ Стандартният период на изплащане на станцията е 6,7 години. За една година на село Nekrasovka консумира 129 180 kWh.1 kW енергия за предприятията в момента възлиза на 2,85 рубли. От това можете да намерите периода на изплащане:

Tokup = P/Pch, Pch = P - Z,

където: P е печалбата на предприятието без приспадане на разходите за закупуване на вятърен парк, Pch е нетната печалба на предприятието, Z е разходите, инвестирани в закупуването на вятърен парк (700 хиляди рубли)

P = 6.7*129180*2.85 = 2466692 рубли

Pch = 2466692 - 900000 = 1566692 rub

Сума = 2466692/1566692 = 1,6 години

Виждаме, че срокът на изплащане на инвестициите в електроцентрала е по-малък от нормата, която е 6,7 години, следователно закупуването на този вятърен парк е ефективно. В същото време вятърният парк има значително предимство пред топлоелектрическата централа поради факта, че капиталовите разходи практически не са „мъртви“, тъй като вятърната турбина започва да генерира електроенергия 1 - 3 седмици след доставката й до мястото на монтажа .

Заключение

В този курсов проект разгледах дизайна на вятърна турбина за селото. Некрасовка, за да доставя необходимата енергия на това село.

Направих следните изчисления:

избор на необходимия генератор

избор на кабел

изчисляване на периода на изплащане

изчисляване на острието

избрани характеристики на вятъра

В заключение мога да кажа, че изграждането на вятърен парк в тази зона е препоръчително. Поради факта, че живеем в северната част на Сахалин и тук преобладават постоянни ветрове (а вятърът е неизчерпаем източник на енергия и по време на трансформацията му няма вредни емисии в околната среда), и в разглеждания регион Оха, с изключение на за топлоелектрически централи, няма алтернативни източници на електроснабдяване, тогава моят проект е подходящ за този обект.

Библиография

1. Безруких П.П. Използване на възобновяеми енергийни източници в Русия // Информационен бюлетин "Възобновяема енергия". М.: Intersolarcenter, 1997. № 1.