Ветроэнергетика
Другие рефераты
Российский Университет Дружбы Народов
Экологический факультет
Курсовая работа по энергетической экологии
на тему
Ветровая энергетика: состояние проблемы
Руководитель:
Применко В.Н.
Выполнила
студентка гр.
ОСМ-202
Кукольщикова С.Б.
Москва
2000
Содержание:
Энергия ветра 3
Ветроэнергетика за рубежом 5
Ветроэнергетика в России 9
Фундаментальные знания в области ветроэнергетики 10
Минусы ветроэнергетики 10
ВЭС с точки зрения экологии. 12
Литература 14
Энергия ветра
Энергия ветра — это преобразованная энергия солнечного излучения, и
пока светит Солнце, будут дуть и ветры. Таким образом, ветер — это тоже
возобновляемый источник энергии.
Люди используют энергию ветра с незапамятных времен — достаточно
вспомнить парусный флот, который был уже у древних финикян и живших
одновременно с ними других народов, и ветряные мельницы. В принципе,
преобразовать энергию ветра в электрический ток, казалось бы, нетрудно —
для этого достаточно заменить мельничный жернов электрогенератором. Ветры
дуют везде, они могут дуть и летом, и зимой, и днем, и ночью — в этом их
существенное преимущество перед самим солнечным излучением. Поэтому вполне
п9нятны многочисленные попытки "запрячь ветер в упряжку" и заставить его
вырабатывать электрический ток.
Первая в нашей стране ветровая электростанция мощностью 8 кВт была
сооружена в 1929-1930 гг. под Курском по проекту инженеров А.Г.Уфимцева и
В.П.Ветчинкина. Через год в Крыму была построена более крупная ВЭС
мощностью 100 кВт, которая была по тем временам самой крупной ВЭС в мире.
Она успешно проработала до 1942 г., но во время войны была разрушена. В
настоящее время в СССР выпускаются серийные ветроагрегаты мощностью 4 и 30
кВт и готовятся к выпуску более мощные установки 100 и даже 1000 кВт.
Делаются первые шаги по пути перехода от единичных автономных ВЭС к
системам связанных в единую сеть многих ветроагрегатов большой мощности.
Первая такая система должна быть сооружена около поселка Дубки в Дагестане.
Значительные успехи в создании ВЭС были достигнуты за рубежом. Во
многих странах Западной Европы построено довольно много установок по 100-
200 кВт. Во Франции, Дании и в некоторых других странах были введены в
строй ВЭС с номинальными мощностями свыше 1 МВт (табл. 1).
Таблица 1. Наиболее крупные ветроэнергетические установки
|Страна |Название |Диаметр |Мощность, |
| |установки |рабочего |МВт |
| | |колеса,м | |
|США |WTS-4 |78 |4 |
|Канада |Eole |64 |4 |
|ФРГ |Growian |100 |3 |
|Великобрита|LSI |60 |3 |
|ния | | | |
|Швеция |WTS-3 |78 |3 |
|Дания |Elsam |60 |2 |
Одна из наиболее известных установок этого класса "Гровиан" была
создана в Германии, ее номинальная мощность — 3 МВт. Но самое широкое
развитие ветроэнергетика получила в США. Еще в 1941 г. там была построена
первая ВЭС мощностью 1250 кВт, а сейчас общая мощность всех ВЭС в этой
стране достигает 1300 МВт, причем среди них есть гиганты с мощностью до 4
МВт (табл.2.) . Всего в мире в настоящее время насчитывается около 3 млн.
ветроустановок, из них примерно 3,5 тыс. у нас.
Таблица 2. Данные по БЭС в разных странах
|Страна |Установленная |Производство |Доля от |
| |мощность, МВт |электроэнергии|установленных |
| | |, ГВт/ч |мощностей страны, |
| | | |% |
|США |1300 |1700 |0,18 |
|Мексика |265 |— |1,0 |
|Дания |140 |— |1,7 |
|ЮАР |50 |— |0,2 |
|Нидерланды |20 |10 |0,11 |
|СССР |3 |5 |0,001 |
Ветроэнергетические установки (ВЭУ) достигли сегодня уровня
коммерческой зрелости и в местах с благоприятными скоростями ветра могут
конкурировать с традиционными источниками электроснабжения. Из всевозможных
устройств, преобразующих энергию ветра в механическую работу, в подавляющем
большинстве случаев используются лопастные машины с горизонтальным валом,
устанавливаемым по направлению ветра. Намного реже применяются устройства с
вертикальным валом.
Кинетическая энергия, переносимая потоком ветра в единицу времени через
площадь в 1 м2 (удельная мощность потока), пропорциональна кубу скорости
ветра. Поэтому установка ВЭУ оказывается целесообразной только в местах,
где среднегодовые скорости ветра достаточно велики.
Ветровое колесо, размещенное в свободном потоке воздуха, может в лучшем
случае теоретически преобразовать в мощность на его валу 16/27=0,59
(критерий Бетца) мощности потока воздуха, проходящего через площадь
сечения, ометаемого ветровым колесом. Этот коэффициент можно назвать
теоретическим КПД идеального ветрового колеса. В действительности КПД ниже
и достигает для лучших ветровых колес примерно 0,45. Это означает,
например, что ветровое колесо с длиной лопасти 10 м при скорости ветра 10
м/с может иметь мощность на валу в лучшем случае 85 кВт.
Наибольшее распространение из установок, подсоединяемых к сети, сегодня
получили ветроэнергетические установки (ВЭУ) с единичной мощностью от 100
до 500 кВт. Удельная стоимость ВЭУ мощностью 500 кВт составляет сегодня
около 1200 долл/кВт и имеет тенденцию к снижению.
Наряду с этим создаются ВЭУ и с существенно большей единичной
мощностью. В 1978 г. в США была создана первая экспериментальная ВЭУ
мегаваттного класса с расчетной мощностью 2 МВт. Вслед за этим в 1979-1982
гг. в США были сооружены и испытаны 5 ВЭУ с единичной мощностью 2,5 МВт.
Самая большая к тому времени ВЭУ (Гровиан) мощностью 3 МВт была сооружена в
Германии в 1984 г., но, к сожалению, она проработала лишь несколько сот
часов. Построенные несколько позже в Швеции ВЭУ WTS-3 и WTS-4 мощностью
соответственно 5 и 4 МВт были установлены в Швеции и США и проработали
первая 20, а вторая 10 тыс.ч.
В Канаде ведутся работы по созданию крупных ветровых установок с
вертикальным валом (ротор Дарье). Одна такая установка мощностью 4 МВт
проходит испытания с 1987 г. Всего за 1987-1993 гг. в мире было сооружено
около 25 ВЭУ мегаваттного класса.
Расчетная скорость ветра для больших ВЭУ обычно принимается на уровне
11-15 м/с. Вообще, как правило, чем больше мощность агрегата, тем на
большую скорость ветра он рассчитывается. Однако в связи с непостоянством
скорости ветра большую часть времени ВЭУ вырабатывает меньшую мощность.
Считается, что если среднегодовая скорость ветра в данном месте не менее 5-
7 м/с, а эквивалентное число часов в году, при котором вырабатывается
номинальная мощность не менее 2000, то такое место благоприятно для
установки крупной ВЭУ и даже ветровой фермы.
Автономные установки киловаттного класса, предназначенные для
энергоснабжения сравнительно мелких потребителей, могут применяться и в
районах с меньшими среднегодовыми скоростями ветра.
Сегодня в некоторых промышленно развитых странах установленная
мощность ВЭУ достигает заметных значений. Так, в США установлено более 1,5
млн. кВт ВЭУ, в Дании ВЭУ производят около 3 °/о потребляемой страной
энергии; велика установленная мощность ВЭУ в Швеции, Нидерландах,
Великобритании и Германии.
По мере совершенствования оборудования ВЭУ и увеличения объема их
выпуска стоимость ВЭУ, а значит и стоимость производимой ими энергии
снижаются. Если в 1981 г. стоимость электроэнергии производимой ВЭУ,
составляла примерно 30 американских центов за кВт./ч, то сегодня она
составляет 6-8 центов. С учетом того, что только в 1995 г. в США велись
работы по четырем большим ветровым фермам с общей мощностью около 200 МВт,
станет ясно, что планируемое Департаментом Энергетики США снижение
стоимости ветровой электроэнергии до 2,5 центов/ (кВт. ч) вполне реально
[57, 90,94].
В развивающихся странах интерес к ВЭУ связан в основном с автономными
установками малой мощности, которые могут использоваться в деревнях,
удаленных от систем централизованного электроснабжения. Такие установки уже
сегодня конкурентоспособны с дизелями, работающими на привозимом топливе.
Однако в некоторых случаях непостоянство скорости ветра заставляет либо
устанавливать параллельно с ВЭУ аккумуляторную батарею, либо резервировать
ее установкой на органическом топливе. Естественно, это повышает стоимость
установки и ее эксплуатации, поэтому распространение таких установок пока
невелико.
Ветроэнергетика за рубежом
Ветроэнергетические установки (ВЭУ) достигли сего
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
