Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.
Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. К началу 2016 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 432 гигаватта и, таким образом, превзошла суммарную мощность атомной энергетики. В 2014 году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 706 тераватт-часов (3 % всей произведённой человечеством электрической энергии). Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2015 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 42 % всего электричества; 2014 год в Португалии — 27 %; в Никарагуа — 21 %; в Испании — 20 %; Ирландии — 19 %; в Германии — 8 %; в ЕС — 7,5 %. В 2014 году 85 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе. По итогам 2015 года в ветроэнергетике занято более 1 000 000 человек во всем мире (в том числе 500 000 в Китае и 138 000 в Германии).
Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции, возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии. Для решения подобных проблем используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.
История использования энергии ветра
Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в XIII веке принесены в Европу крестоносцами. Масса козловой мельницы была ограниченной в связи с тем, что её приходилось поворачивать вручную. Поэтому была ограниченной и её производительность. Усовершенствованные мельницы получили название шатровых.
В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы: Толедо — 1526 год, Глостер — 1542 год, Лондон — 1582 год, Париж — 1608 год и так далее. В Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.
Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в XIX веке в Дании. Там в 1890 году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908 году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 метра и четырёхлопастные роторы диаметром 23 метра. Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров. К 1941 году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт.
В период с 1940-х по 1970-е годы ветроэнергетика переживает период упадка в связи с интенсивным развитием передающих и распределительных сетей, дававших независимое от погоды энергоснабжение за умеренные деньги. Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1970-х после нефтяного кризиса 1973 года. Кризис продемонстрировал зависимость многих стран от импорта нефти и привел к поиску вариантов снижения этой зависимости. В середине 1970-ых в Дании начались испытания предшественников современных ветрогенераторов. Позднее чернобыльская катастрофа также стимулировала интерес к возобновляемым источникам энергии. Калифорния осуществила одну из первых программ стимулирования ветроэнергетики, начав предоставление налоговых льгот для производителей электроэнергии из ветра.
Принцип работы (установка)
Мощность ветрогенератора зависит от площади, ометаемой лопастями генератора, и высоты над поверхностью. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.
Воздушные потоки у поверхности земли/моря являются турбулентными — нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 2 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров. Высота расположения генератора выше этого приземного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество резко растёт в мире. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность пропорциональна третьей степени скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в восемь раз.
Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Наиболее эффективной конструкцией для территорий с малой скоростью ветровых потоков признаны ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, т. н. роторные, или карусельного типа. Сейчас все больше производителей переходят на производство таких установок, так как далеко не все потребители живут на побережьях, а скорость континентальных ветров обычно находится в диапазоне от 3 до 12 м/с. В таком ветрорежиме эффективность вертикальной установки намного выше. Стоит отметить, что у вертикальных ветрогенераторов есть ещё несколько существенных преимуществ: они практически бесшумны, и не требуют совершенно никакого обслуживания, при сроке службы более 20 лет. Системы торможения, разработанные в последние годы, гарантируют стабильную работу даже при периодических шквальных порывах до 60 м/с.
| Мощности ветрогенераторов и их размеры | |||
|---|---|---|---|
| Параметр | 1 МВт | 2 МВт | 2,3 МВт |
| Высота мачты | 50 м — 60 м | 80 м | 80 м |
| Длина лопасти | 26 м | 37 м | 40 м |
| Диаметр ротора | 54 м | 76 м | 82,4 м |
| Вес ротора на оси | 25 т | 52 т | 52 т |
| Полный вес машинного отделения | 40 т | 82 т | 82,5 т |
Ветреная энергетика в Узбекистане
По оценкам специалистов, валовой потенциал энергии ветра оценивается в 2,2 миллиона т.н.э. Но, здесь не учтен потенциал ветра в локальных регионах (Бекабад, Устюрт). Кроме этого измерения скорости ветра проводились на высоте до 10 м (принято от 25 и выше), на метеостанциях, расположенных далеко друг от друга. Развитие ветровой энергетики в республике очень перспективно для сельского хозяйства в отдаленных районах. Многие фермеры и жители отдаленных сельских населенных пунктов сразу смогут почувствовать улучшение качества жизни, так как дополнительные возможности ирригации, энергообеспеченности положительно повлияют на рост их благосостояния.
В настоящее время для наработки опыта проектирования, строительства и эксплуатации ветроустановок в 2013 году в Узбекистане завершается создание опытной ветровой энергоустановки мощностью 750 кВт с ориентировочным объемом годовой выработки 1,3 миллиона кВтч. Этот проект, реализацией которого занимается Государственная акционерная компания «Узбекэнерго», осуществляется в соответствии с постановлением Президента Ислама Каримова «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах».
В рамках проекта в начале прошлого года в районе Чарвакского водохранилища была спроектирована и построена мачта высотой 40 метров для метеонаблюдений. На ней установлено специальное анемометрическое оборудование, при помощи которого изучается скорость, плотность и направление ветра. Это оборудование «Узбекэнерго» предоставили корейские партнеры. В настоящее время систематически снимаются показания приборов для дальнейшей обработки полученной информации. После завершения проекта следующим этапом в развитии ветроэнергетики страны станет изучение районов с высоким ветроэнергетическим потенциалом. На основе этой работы планируется составление карт ветропотенциалов Узбекистана с расстановкой ветрогенераторов мощностью 2-3 МВт, а также с общей установленной мощностью на перспективных ветрополях от 50 до 100 МВт одновременно.
По данным Узгидромета, наиболее благоприятными районами для создания парка ветроэнергетических установок в стране являются Бухарская, Навоийская, Кашкадарьинская и Ташкентская области, а также Каракалпакстан и другие регионы.
Ассалому алайкум 2,5 квт сув насосига шамол генератори урнатмокчиман нима таклиф киласиз?
Таклифингиз ёкса сотиб оламан.
Таклифингиз учун Олдиндан рахмат!