Главная страница

Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии (1). Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии


Скачать 7.49 Mb.
НазваниеВозобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии
Дата22.08.2022
Размер7.49 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаВозобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии (1).doc
ТипДокументы
#650481
страница24 из 43
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   43

5. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

5.1. Введение


Современная ветроэнергетика с её техническим оснащением является вполне сложившимся направлением энергетики. Ветро­энер­гетические установки мощностью от единиц киловатт до нескольких мегаватт серийно производятся в Европе, США, России и других странах мира. Основная часть таких установок при­ме­няется для производства электроэнергии как в единой энер­го­сис­те­ме, так и в автономных системах [28, 29].

Как будет показано далее, при скорости ветра U0 и плотности воздуха ветроколесо, ометающее площадь А, развивает мощность:

, (5.1)

где Cр – параметр, характеризующий эффективность использования ветроколесом энергии ветрового потока и называемый коэффициентом мощности. Обычно среднегодовая мощность, снимаемая с единицы площади ветроколеса, пропорциональна Ср, плотности воздуха и кубу средней скорости, т.е. P Cp .

Максимальная проектная мощность ветроэнергетической уста­новки (ВЭУ) рассчитывается для некоторой стандартной скорости ветра. Обычно эта скорость равна примерно 12 м/c. В таком случае с 1 м2 ометаемой площади снимается порядка 300 Вт при значении Ср от 0,35 до 0,45. В табл. 5.1 представлено классификация и основные характеристики ВЭУ различных классов. В районах с благоприятными ветровыми условиями среднегодовое производство электроэнергии составляет 25…33 % его максимального проектного значения.

Таблица 5.1

Параметры ВЭУ различной проектной мощности

при скорости ветра 12 м/с

Класс ВЭУ

Расчетная (проектная)
мощность, кВт

Диаметр
ветроколеса

Период
вращения Т, с

Малые

10…25

6,4…10

0,3…0,4

Средние

10…100…150

14…20…25

0,6…0,9…1,1

Большие

250…500…1000

32…49…64

1,4…2,1…3,1

Очень большие

2000…3000…4000

90…110…130

3,9…4,8…5,7


Примечание: Параметры рассчитаны для коэффициента мощности Ср=30 %, плотности воздуха 1,2 кг/м3, быстроходности Z = 6. Расчетная мощность .

Срок службы ВЭУ обычно составляет 15…20 лет, а их стоимость колеблется от 1000 до 1500 долларов США за 1 квт проектной мощности. Одно из основных условий при проектировании ВЭУ – обеспечение их защиты от разрушения очень сильными случайными порывами ветра. Ветровые нагрузки пропорциональны квадрату скорости ветра, а один раз в 50 лет бывают ветры со скоростью, превышающей в 5…10 раз среднюю, поэтому установки приходится проектировать с большим запасом прочности.

Кроме того, скорость ветра очень сильно колеблется во времени, что может привести к усталостным разрушениям, а для лопастей к тому же существенны переменные гравитационные нагрузки (порядка 107 циклов за 20 лет работы).

Причиной возникновения ветров является поглощение земной атмосферой солнечного излучения, приводящего к расширению воздуха и появлению конвективных течений. В глобальном масштабе на эти тепловые явления накладывается эффект вращения Земли, приводящий к появлению преобладающих направлений ветра. Кроме синоптических закономерностей многое в этих процессах определяется местными особенностями, обусловленными определенными географическими фаторами. Скорость ветров увеличивается с высотой, а их горизонтальная компонента значительно больше вертикальной.

Суммарная кинетическая энергия ветров в секунду оценивается величиной порядка 1,21015Вт, что равно примерно 1 % поглощенной энергии солнечного излучения.

Достоверно оценить, какая доля энергии ветра может быть использована, вряд ли возможно. Однако в ряде стран, например в Германии и Великобритании, доля ветроэнергетики в производстве всей электроэнергии доходит до 20 %.

Автономные ветровые энергоустановки весьма перспективны и уже вытесняют дизельные электростанции, в особенности, в отдаленных районах и на островах вследствие дороговизны доставки органического топлива.


1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   43


написать администратору сайта