Вјетроелектране (вјетроелектране) - уређаје посебног дизајна у којима се енергија ветра претвара у електричну. Сваког дана постају све популарнији. Кориштење природних, и што је најважније, обновљивих извора енергије, прикладних и једноставних вјетроелектрана, такозване вјетрењаче, одлична су алтернатива традиционалним електранама, посебно у приватним кућама.
Коришћење енергије ветра
Вјетрењаче, тачније принцип њиховог дјеловања, незаслужено су заборављени двадесетих година прошлог вијека. Међутим, енергија ветра се тада није користила за производњу електричне енергије. Она је покретала млинске камење, користила се као покретач за једрење бродова, а касније је лансирала пумпе за испумпавање воде у тенкове, односно претворена у механичку енергију.
Енергија ветра почела се нагло развијати крајем шездесетих година прошлог века, КСКС века. У то време традиционалним енергетским носачима је тешко недостајало, поред тога, нагло су порасли, а еколошки проблеми повезани са њиховом употребом постајали су све оштрији.
Промовисао је употребу алтернативних извора електричне енергије, укључујући снагу ветра и технолошки напредак. Појавили су се нови материјали високе чврстоће и прилично лагани, који омогућавају изградњу кула висине до 120 м и огромних сечива.
Ветрови који пушу у многим регионима планете у стању су да ротирају турбине електране довољном брзином да обезбеде струју приватним домовима, малим фармама или школама у руралним срединама.
Али у било којој бачви меда налази се барем једна муха у уљима. Ветар се не може пригушити, не дува увек, посебно у истом смеру и истом брзином. Технолошки напредак не мирује. Ако данас ветроелектране за приватну кућу, које производе стотине киловата електричне енергије, више нису реткост, сутра ће можда десетине мегавата постати дневне рутине. У сваком случају, већ постоје ветропаркови капацитета 5 мВ или више.
Предности и недостаци вјетроелектрана
Поред коришћења бесплатне енергије ветра и независности од спољних извора електричне енергије, вјетроелектране имају и неколико значајних предности. Нема еколошког проблема складиштења и одлагања отпада, а начин производње енергије један је од еколошки најприхватљивијих. Да и не спомињемо како ветроелектрана естетски изгледа према небу, може се сматрати да је његова предност то што инсталација може бити и непомична и покретна.
Поред тога, данас је већ могуће одабрати ветроелектрану одговарајућег модела и капацитета или користити постројење које комбинује употребу више извора енергије, традиционалних и алтернативних. То може бити дизел или соларна електрана на ветар.
Вјетроелектране такође имају недостатке. Прво, они су тако бучни да велике инсталације морају бити искључене ноћу. Друго, они често ометају ваздушни саобраћај или радио таласе. Треће, треба их поставити на заиста огромне површине. Постоји још један значајан недостатак лежећих структура - оне се морају искључити током масовних сезонских летова птица.
Врсте вјетроелектрана
Према функционалности електране, вјетроелектране се могу подијелити на стационарне и мобилне или мобилне.Снажне стационарне инсталације захтевају читав низ припремних радова, али су у стању да акумулирају довољну количину електричне енергије за употребу у мирном времену у пуњивим батеријама.
Мобилне електране су једноставнијег дизајна, непретенциозне, једноставне за инсталацију и једноставне за руковање. Обично се користе за напајање електричних уређаја или током путовања.
Дизајн разликује вјетроелектране од крилца и ротора.
На месту постављања ветропарка постоје:
- земља. Инсталирани су на високом терену и најчешће су данас;
- приморски. Изграђени су у обалној зони мора и океана, где због неравномерног загревања земље и воде стално дувају ветрови;
- оффсхоре. Изграђени су у мору на удаљености од 10-15 км од обале, где морски ветрови стално дувају;
- плута. Такође се налазе на приближно истој удаљености од обале као и у обали, али на плутајућој платформи.
Вјетроелектране су по обиму електране индустријске и домаће.
Крила са ветром
Ватроелектране, које су водеће на тржишту енергије ветра, постале су познате. При високом сну, механизам ножа је инсталиран са хоризонталном ос ротације, углавном тробродном, а његова снага зависи од величине лопатица. Такав агрегат достиже своју максималну брзину ротације када су лопатице окомите на проток ветра, па његов дизајн предвиђа да уређај аутоматски ротира ос ротације у облику стабилизаторског крила на малим и електронским системима управљања зијевањем на моћнијим станицама.
Вјетроелектране се разликују углавном по броју лопатица. Могу бити вишеслојни, дворезни, чак и са једном оштрицом и протутегом.
Ротациона вјетроелектрана
Ротационе, или ротационе, ветроелектране имају вертикалну ос ротације и не зависе од смера ветра. Ово је важна предност приликом употребе површинских струја ваздушних струја. Недостатак вјетроелектране овог дизајна је употреба вишеполних генератора који раде при малим брзинама и нису широко распрострањени.
Ове инсталације су успорене и као резултат тога не стварају много буке. Поред тога, њихова предност је једноставност електричних кола која нису прекршена случајним наглим налетима ветра.
Стручњаци сматрају да су ротационе вјетроелектране најперспективније за велике вјетроелектране. Тачно, да би се таква инсталација промовисала, на њу се мора применити спољна енергија. Тек када достигне одређене аеродинамичке перформансе, он сам улази у режим генератора из режима мотора.
Комбиновани ветро-дизел систем
Недостатак ветротурбина - неравномерно снабдевање електричном енергијом - у великим мрежама надокнађује велики број инсталација.
Овај недостатак можете надокнадити и комбинованим системима у којима постоје посебни уређаји који распоређују оптерећење између вјетроелектране (вјетрењача) и дизел мотора. Стога, аутономне мреже мале снаге од 0,5 до 4 МВ упарене са дизел мотором могу поуздано и равномерно да раде.
Савремена опрема која штеди око 65% течног горива годишње, омогућава вам да прикључите дизелски мотор или га искључите у само неколико секунди ако је потребно.
Домаћинства и индустријске ветроелектране
Вјетроелектране у домаћинству имају снагу од 250 В до 15 кВ, могу радити у комбинацији са соларним плочама, са или без батерије.
Електрична енергија коју производе вјетроелектране у домаћинствима је прилично скупа, али често се деси да других извора једноставно нема.
Домаће ветроелектране у Русији производе се генератором са једносмерном струјом који пуни батерије до 800 Ах. Сви кућански апарати могу радити из батерија у кући: телевизор, електрични чајник итд.
Процес пуњења батерија после искључивања оптерећења може бити прилично дуг, зависно од јачине ветра и снаге генератора.
На руском тржишту постоје и домаће домаће ветроелектране, прилично су скупе, али обично дају мање од половине називне снаге.
Индустријске вјетроелектране одликују се знатно већом снагом и обично су интегриране у јединствене мреже.
Приватне вјетроелектране углавном имају капацитет од 3 до 5, рјеђе 10 кВ. Ако просечна годишња брзина ветра у региону достигне 3-4 м / с, онда таква ветропарка може да обезбеди струју просечној сеоској кући, сервису или малом кафићу.
Главне карактеристике вјетроелектране
Називна снага је главни показатељ који карактерише све електране, а вјетротурбине нису изузетак. Одређује га снага коју генерише генератор при просјечној брзини вјетра 12 м / с, а овиси о врсти станице.
Следећи важан индикатор је називни напон ветропарка који генератор генерише. Може бити и 220 В или 12 В и 24 В.
Електрична снага генератора зависи од снаге турбине. Пошто је снага турбине већа, што је већи и њен пречник, а самим тим и јачи јарбол, овај индикатор је важан при избору и прорачуну дизајна јарбола.
Вјетрењача има још неколико карактеристика. Његове перформансе су важне - ово је количина електричне енергије коју уређај годишње произведе. Приликом избора ветротурбине потребно је знати максималну брзину ветра коју турбина може да издржи и његову минималну (почетну) брзину којом се почиње вртети. Када бирате брзину ротације турбине, и број лопатица играју улогу.
Принцип рада и уређење вјетроелектране
У ветропарку ваздушни ток ротира точак са лопатицама, одакле се обртни момент преноси на друге механизме. Веће су димензије точка, већи је проток ваздуха који он хвата и зато се брже окреће.
На језику физике, линеарна брзина ветра се претвара у угаону брзину ротације оси генератора, која заузврат претвара ротационо кретање у електричну енергију, преносећи га преко контролера до батерија. На излазу уређаја електрична енергија је већ погодна за кућну употребу.
Односно, мала ветроелектрана састоји се од турбине, сечива, репа (ротациони механизам), јарбола са продужним кабловима, батеријама, регулатором набоја и претварачем који претвара 12 В у 220 В.
Поред ових уређаја, индустријска вјетроелектрана садржи и системе праћења смјера вјетра и његове брзине, стања генератора вјетра и заштите од удара грома. Поред тога, јарбол се не носи са оптерећењима већег обима, па га замењује торањ, у коме се налази сва додатна опрема.
Дизајн ветропарка
Главни показатељ који вам омогућава да одлучите о употреби ветропарка је просечна годишња брзина ветра која треба да буде најмање 5 м / с. Истина, данас већ постоје лако дисперзибилне ветропаркове дизајниране за напајање приватних домаћинстава која почињу да раде са минималном брзином ваздуха од 3,5 м / с.
Да би се одредио овај индикатор, користе се посебне карте ветра.
У разним климатске зоне Русије мерења брзине ветра урађена су како би се утврдило колико су ефикасне ветропаркове. Ветроелектране и станице већ раде у региону Калињинград, на Острвима Команде, у Мурманску, Републици Саха (Иакутиа) и Башкортостану.
Када одлучујете да ли да инсталирате вјетроелектрану или приватну вјетроелектрану, вриједно је започети са стручњацима који ће вршити истраживање смјера и снаге вјетра помоћу анемометра и правити мапе расположивости његове енергије.На основу ових података израчунава се и развија пројекат ветротурбине или дизајн више постројења, његови технички и геометријски параметри.
Немогуће је изградити индустријску вјетроелектрану довољног капацитета без инвеститора, а добро изведене калкулације и завршени пројекат помоћи ће у одређивању периода поврата пројекта и привући додатна финансијска средства.
Приватне ветроелектране
Према значајно подцијењеним статистикама, које не узимају у обзир одвојене удаљене зграде и грађевине, око 30% приватних домаћинстава у руралним срединама, где је постављање електричних мрежа из економских разлога немогуће, нема струју. Нису свуда чак ни генератори за течно гориво. А ово је у 21. веку!
Студије су показале да се вјетроелектране различитих капацитета могу инсталирати у многим областима сјевера и крајњег сјевера, на Сахалину и Камчатки, у регији Доња Волга, Сибиру, Карелији и сјеверном Кавказу.
На избор инсталације утичу потребе купаца. Ако је неопходно да се осигура рад пољопривредне механизације, генератор ветра мале снаге ће се носити са овим задатком. Ако је потребно електрифицирати читаву зграду, успоставити уличну расвјету, осигурати гријање куће, потребно је провести пројект вјетроелектране.
Поред просечне месечне брзине ветра и његовог правца, потребно је израчунати и просечну месечну потрошњу и највеће оптерећење електричне енергије. Такве прорачуне, по жељи, лако је извршити независно.
Постоји још један показатељ који утиче на трошкове опреме и уградње ветротурбина. Ово је висина јарбола. Што је структура већа, већа је брзина ветра и скупљи. Оптимална је, према стручњацима, висина јарбола за 10 већих од највишег дрвета или грађевине у кругу од 100 м.
Направите ветроелектрану
За рад електричне пумпе, телевизије, осветљења или других електричних уређаја мале снаге у летњој викендици, ветроелектрана се може извршити сопственом руком, ако постоје одређена знања о електротехници.
Постоје референтни подаци и препоруке за избор снаге генератора ветра, величина и број његових лопатица и прилично детаљна упутства о томе како да направите ветроелектрану властитим рукама, из којих материјала и компоненти.
Данас у Европи расту инвестиције у изградњу великих ветроелектрана. Масовна градња смањује трошкове једног киловата и приближава га цени електричне енергије добијене из традиционалних извора.
Дизајн ветропаркова се непрестано побољшава, побољшавају се аеродинамички и електрични индикатори, смањују се губици.
Економисти процјењују кућне вјетроелектране као најисплативије енергетске пројекте. У будућности обећавају независност од негативних трендова на овом тржишту.
