Vēja parki (vēja parki) - īpaša dizaina ierīces, kurās vēja enerģiju pārvērš elektriskajā enerģijā. Katru dienu tie kļūst arvien populārāki. Izmantojot dabiskos un, pats galvenais, atjaunojamos enerģijas avotus, ērtas un vienkāršas vēja elektrostacijas, tā saucamās vējdzirnavas, ir lieliska alternatīva tradicionālajām spēkstacijām, it īpaši privātmājās.
Izmantojot vēja enerģiju
Pagājušā gadsimta divdesmitajos gados vējdzirnavas vai drīzāk to darbības princips tika nepelnīti aizmirsts. Tomēr vēja enerģiju pat tad neizmantoja, lai iegūtu elektroenerģiju. Viņa darbināja dzirnakmeņus, tika izmantota kā buru kuģu virzītājspēks, vēlāk uzsāka sūkņus ūdens sūknēšanai tvertnēs, tas ir, pārvērta mehāniskā enerģijā.
Vēja enerģija sāka strauji attīstīties pagājušā, XX gadsimta sešdesmito gadu beigās. Tajā laikā tradicionālajiem enerģijas nesējiem ļoti trūka, turklāt tiem strauji pieauga cena, un ar to lietošanu saistītās vides problēmas kļuva arvien aktuālākas.
Viņš veicināja alternatīvu elektroenerģijas avotu, tostarp vēja enerģijas, izmantošanu un tehnoloģisko progresu. Ir parādījušies jauni augstas izturības un diezgan vieglie materiāli, kas ļauj būvēt torņus līdz 120 m augstiem un milzīgiem asmeņiem.
Vēji, kas pūš daudzos planētas reģionos, spēj rotēt spēkstacijas turbīnas ar pietiekamu ātrumu, lai nodrošinātu enerģiju privātmājām, mazām lauku saimniecībām vai skolām lauku apvidos.
Bet jebkurā medus mucā ir vismaz viena muša ziedē. Vēju nevar mazināt, tas ne vienmēr pūš, it īpaši tajā pašā virzienā un ar tādu pašu ātrumu. Tehnoloģiskais progress nestāv uz vietas. Ja šodien vēja ģeneratoru parki privātmājai, kas saražo simtiem kilovatu elektroenerģijas, vairs nav retums, tad rīt desmitiem megavatu varbūt kļūs par ikdienas gaitu. Jebkurā gadījumā jau ir vēja parki ar jaudu 5 mW vai lielāku.
Vēja parku priekšrocības un trūkumi
Papildus bezmaksas vēja enerģijas izmantošanai un neatkarībai no ārējiem elektroenerģijas avotiem vēja elektrostacijām ir arī vairākas ievērojamas priekšrocības. Atkritumu uzglabāšanai un iznīcināšanai nav vides problēmu, un enerģijas ražošanas metode ir viena no videi draudzīgākajām. Nemaz nerunājot par to, kā vēja turbīna estētiski izskatās pret debesīm, var uzskatīt par tā priekšrocību, ka instalācija var būt gan stacionāra, gan mobila.
Turklāt šodien jau ir iespējams izvēlēties piemērota modeļa un jaudas vēja ģeneratoru parku vai izmantot iekārtu, kas apvieno vairāku tradicionālo un alternatīvo enerģijas avotu izmantošanu. Tā var būt dīzeļdegvielas vai saules-vēja elektrostacija.
Arī vēja parkiem ir trūkumi. Pirmkārt, tie ir tik skaļi, ka naktīs ir jāizslēdz lielas instalācijas. Otrkārt, tie bieži traucē gaisa satiksmi vai radioviļņus. Treškārt, tie jānovieto patiesi milzīgās teritorijās. Un ir vēl viens būtisks lobēto konstrukciju trūkums - masveida sezonālo putnu lidojumu laikā tie ir jāizslēdz.
Vēja ģeneratoru parku veidi
Atbilstoši elektrostacijas funkcionalitātei vēja ģeneratoru parkus var iedalīt stacionāros un pārvietojamos, vai mobilajos.Spēcīgām stacionārām instalācijām ir nepieciešams pilns sagatavošanās darbu klāsts, taču tās spēj uzkrāt pietiekamu daudzumu elektrības, lai mierīgos laika apstākļos tās lietotu uzlādējamās baterijās.
Pārvietojamās elektrostacijas ir vienkāršākas konstrukcijas, nepretenciozas, viegli uzstādāmas un viegli lietojamas. Parasti tos izmanto, lai darbinātu elektriskās ierīces vai ceļojot.
Dizains atšķir lāpstiņu un rotoru vēja parkus.
Vēja parka uzstādīšanas vietā ir:
- zemes. Tie ir uzstādīti uz augstas zemes un ir visizplatītākie mūsdienās;
- piekrastes. Tie ir būvēti jūru un okeānu piekrastes zonā, kur nevienmērīgas zemes un ūdens sildīšanas dēļ pastāvīgi pūš vēji;
- ārzonas. Tie ir būvēti jūrā 10-15 km attālumā no krasta, kur pastāvīgi pūš jūras vēji;
- peldošs. Tie atrodas arī apmēram tādā pašā attālumā no krasta kā jūras piekrastē, bet uz peldošas platformas.
Pēc elektrostacijas darbības jomas vēja turbīnas ir rūpnieciskas un sadzīves.
Spārnotais vēja parks
Vēja vēja parki, kas ir vēja enerģijas tirgus līderi, ir kļuvuši pazīstami. Uz augsta sapņa tiek uzstādīts asmeņu mehānisms ar horizontālu griešanās asi, galvenokārt ar trīs lāpstiņu, un tā jauda ir atkarīga no asmeņu lieluma. Šāda mezgla sasniedz maksimālo griešanās ātrumu, kad asmeņi ir perpendikulāri vēja plūsmai, tāpēc tā konstrukcija paredz automātisku griešanās ass griešanās ierīci stabilizatora spārna formā uz mazām un elektroniskām jūga vadības sistēmām jaudīgākās stacijās.
Vēja vēja parki galvenokārt atšķiras ar lāpstiņu skaitu. Tie var būt vairāku asmenu, divu asmenu, pat ar vienu asmeni un pretsvaru.
Rotācijas vēja parki
Rotējošām vai rotējošām vēja elektrostacijām ir vertikāla rotācijas ass un tās nav atkarīgas no vēja virziena. Šī ir būtiska priekšrocība, ja tiek izmantotas virsmas straumēšanas gaisa straumes. Šīs konstrukcijas vēja parka trūkums ir daudzpolu ģeneratoru izmantošana, kas darbojas ar mazu ātrumu un nav plaši izplatīti.
Šīs instalācijas ir lēnas kustības, un rezultātā tās nerada lielu troksni. Turklāt viņu priekšrocība ir elektrisko ķēžu vienkāršība, kuru nepārkāpj nejaušas pēkšņas vēja brāzmas.
Eksperti uzskata, ka lielu vēja enerģijas ieguvei daudzsološākās ir rotācijas vēja parki. Tiesa, lai veicinātu šādu instalāciju, tai ir jāpieliek ārēja enerģija. Tikai tad, kad tas sasniedz noteiktu aerodinamisko veiktspēju, tas pats pāriet no ģeneratora režīma uz ģeneratora režīmu.
Vēja un dīzeļa kombinētā sistēma
Vēja turbīnu trūkumu - nevienmērīgu elektroenerģijas piegādi - lielos tīklos kompensē liels skaits iekārtu.
Jūs varat arī kompensēt šo trūkumu, izmantojot kombinētās sistēmas, kurās ir īpašas ierīces, kas sadala slodzi starp vēja elektrostaciju (vēja turbīnu) un dīzeļdzinēju. Tāpēc autonomi tīkli ar mazu jaudu no 0,5 līdz 4 MW, kas savienoti pārī ar dīzeļdzinēju, var darboties droši un vienmērīgi.
Mūsdienu aprīkojums, kas gadā ietaupa apmēram 65% šķidrā kurināmā, ļauj jums pieslēgt dīzeļdzinēju vai vajadzības gadījumā to izslēgt tikai dažās sekundēs.
Mājsaimniecības un rūpniecības vēja parki
Sadzīves vēja elektrostacijām ir jauda no 250 W līdz 15 kW, tās var darboties kopā ar saules paneļiem, ar akumulatoru vai bez tā.
Mājsaimniecības vēja parku saražotā elektrība ir diezgan dārga, taču bieži gadās, ka citu avotu vienkārši nav.
Vietējie vēja parki Krievijā tiek ražoti ar līdzstrāvas ģeneratoru, kas uzlādē akumulatorus līdz 800 Ah. No šādām mājā esošajām baterijām var darboties visas sadzīves ierīces: televizors, elektriskā tējkanna utt.
Bateriju uzlādes process pēc slodzes atvienošanas var būt diezgan ilgs, atkarībā no vēja stipruma un ģeneratora jaudas.
Krievijas tirgū ir arī vietējie vietējie vēja parki, tie ir diezgan dārgi, taču parasti tie izdala mazāk nekā pusi no nominālās jaudas.
Rūpnieciskās vēja parkas izceļas ar ievērojami lielāku jaudu un parasti tiek integrētas vienotos tīklos.
Privāto vēja ģeneratoru parku jauda parasti ir no 3 līdz 5, retāk 10 kW. Ja vidējais gada vēja ātrums reģionā sasniedz 3-4 m / s, tad šāds vēja parks var nodrošināt elektrību vidējai lauku mājai, degvielas uzpildes stacijai vai nelielai kafejnīcai.
Vēja parka galvenās īpašības
Nominālā jauda ir galvenais rādītājs, kas raksturo visas spēkstacijas, vēja turbīnas nav izņēmums. To nosaka ģeneratora radītā enerģija ar vidējo vēja ātrumu 12 m / s, un tā ir atkarīga no stacijas veida.
Nākamais svarīgais rādītājs ir vēja parka nominālais spriegums, ko ģenerē ģenerators. Tas var būt gan 220 V, gan 12 V un 24 V.
Ģeneratora elektriskā jauda ir atkarīga no turbīnas jaudas. Tā kā turbīnas jauda ir lielāka, jo lielāks tās diametrs un tāpēc spēcīgāks masta stiprums, šis indikators ir svarīgs, izvēloties un aprēķinot masta konstrukciju.
Vēja turbīnai ir vēl vairākas īpašības. Tās veiktspēja ir svarīga - tas ir elektroenerģijas daudzums, ko ierīce saražo gadā. Izvēloties vēja turbīnu, ir jāzina maksimālais vēja ātrums, ko turbīna var izturēt, un tā minimālais (sākuma) ātrums, pie kura tas sāk griezties. Izvēloties turbīnas griešanās ātrumu, kā arī asmeņu skaitam ir nozīme.
Vēja parka darbības princips un sakārtošana
Vēja parkā gaisa plūsma rotē riteni ar asmeņiem, no kuriem griezes moments tiek pārnests uz citiem mehānismiem. Jo lielāki riteņa izmēri, jo lielāku gaisa plūsmu tas uztver un tāpēc griežas ātrāk.
Fizikas valodā lineārā vēja ātrums tiek pārveidots par ģeneratora ass griešanās leņķisko ātrumu, kas savukārt rotācijas kustību pārvērš elektriskajā enerģijā, caur kontrolieri to pārnesot uz baterijām. Pie ierīces izejas elektrība jau ir piemērota lietošanai mājās.
Tas ir, neliels vēja parks sastāv no turbīnas, asmeņiem, astes (rotācijas mehānisma), masta ar pagarinājuma kabeļiem, baterijām, uzlādes kontroliera un invertora, kas pārveido 12 V līdz 220 V.
Papildus šīm ierīcēm rūpnieciskajā vēja parkā ir arī sekošanas sistēmas vēja virzienam un ātrumam, vēja ģeneratora stāvoklim un aizsardzībai pret zibens izlādi. Turklāt masts netiek galā ar lielāka mēroga kravām, un to aizvieto tornis, kurā atrodas viss papildu aprīkojums.
Vēja parka dizains
Galvenais rādītājs, kas ļauj izlemt par vēja parka izmantošanu, ir vidējais gada vēja ātrums, kam jābūt vismaz 5 m / s. Tiesa, šodien jau ir viegli izkliedējamas vēja ģeneratoru parkas, kas paredzētas privātu mājsaimniecību barošanai, kuras sāk darboties ar minimālo gaisa ātrumu 3,5 m / s.
Lai noteiktu šo indikatoru, tiek izmantotas īpašas vēja diagrammas.
Dažādos Krievijas klimatiskās zonas tika veikti vēja ātruma mērījumi, lai noteiktu, cik efektīvas ir tur esošās vēja parkas. Vēja turbīnas un stacijas jau darbojas Kaļiņingradas apgabalā, Komandieru salās, Murmanskā, Sahas Republikā (Jakutijā) un Baškortostānā.
Izlemjot, vai uzstādīt vēja elektrostaciju vai privātu vēja parku, ir vērts sākt ar speciālistiem, lai veiktu vēja virziena un stipruma izpēti, izmantojot anemometrus, un izveidotu kartes par tās enerģijas pieejamību.Balstoties uz šiem datiem, tiek aprēķināts un izstrādāts vēja turbīnas projekts vai vairāku staciju projekts, tā tehniskie un ģeometriskie parametri.
Pietiekamas jaudas industriālo vēja ģeneratoru parku nav iespējams izveidot bez investoriem, un labi izpildīti aprēķini un pabeigts projekts noteiks projekta atmaksāšanās laiku un piesaistīs papildu finansējumu.
Privāti vēja parki
Saskaņā ar ievērojami zemu novērtēto statistiku, kurā nav ņemtas vērā atdalītas attālas ēkas un būves, aptuveni 30% privāto mājsaimniecību lauku apvidos, kur ekonomisku iemeslu dēļ nav iespējams izvietot elektriskos tīklus, nav elektrības. Ne visur ir pat šķidrā kurināmā ģeneratori. Un tas ir 21. gadsimtā!
Pētījumi rāda, ka daudzu ziemeļu un Tālo ziemeļu rajonos, Sahalīnā un Kamčatkā, Zemākās Volgas reģionā, Sibīrijā, Karēlijā un Ziemeļkaukāzā var uzstādīt dažādas jaudas vēja elektrostacijas.
Instalācijas izvēli ietekmē klienta vajadzības. Ja ir nepieciešams nodrošināt lauksaimniecības tehnikas darbību, ar šo uzdevumu tiks galā mazjaudas vēja ģenerators. Ja jums jāelektrizē visa ēka, jāizveido ielu apgaismojums, jānodrošina mājas apkure, jums jāveic vēja elektrostacijas projekts.
Papildus vidējam mēneša vēja ātrumam un tā virzienam ir jāaprēķina vidējais mēneša patēriņš un maksimālā elektrības slodze. Šādus aprēķinus, ja vēlas, ir viegli veikt patstāvīgi.
Ir vēl viens rādītājs, kas ietekmē aprīkojuma un vēja turbīnu uzstādīšanas izmaksas. Tas ir masta augstums. Jo augstāka konstrukcija, jo lielāks ir vēja ātrums un dārgāka. Pēc ekspertu domām, optimāls ir masta augstums, kas ir par 10 lielāks nekā garākais koks vai ēka 100 m rādiusā.
DIY vēja ģeneratoru parks
Elektriskā sūkņa, televizora, apgaismojuma vai citu mazjaudas elektrisko ierīču darbināšanai vasarnīcā vēja enerģijas uzstādīšanu var veikt ar savu roku, ja ir zināmas zināšanas par elektrotehniku.
Ir atsauces dati un ieteikumi vēja ģeneratora jaudas, tā lāpstiņu lieluma un skaita izvēlei, kā arī diezgan detalizētas instrukcijas, kā no kādiem materiāliem un komponentiem izgatavot vēja elektrostaciju ar savām rokām.
Mūsdienās Eiropā pieaug investīcijas lielu vēja ģeneratoru parku celtniecībā. Masveida celtniecība samazina viena kilovata izmaksas un tuvina to elektroenerģijas cenai, ko saņem no tradicionāliem avotiem.
Pastāvīgi tiek pilnveidots vēja parku dizains, uzlaboti aerodinamiskie un elektriskie rādītāji, samazināti zaudējumi.
Vietējie vēja ģeneratoru parki, ekonomistu vērtējumā, ir visrentablākie enerģijas projekti. Nākotnē viņi sola neatkarību no negatīvajām tendencēm šajā tirgū.
