Moc wiatru

Obecnie odradza się energetyka wiatrowa, wykorzystująca koła i karuzele wiatrowe, przede wszystkim w instalacjach naziemnych. Wiatr wieje wszędzie – na lądzie i na morzu. Mężczyzna nie od razu to zrozumiał

ruch mas powietrza wiąże się z nierównomiernymi zmianami temperatury i obrotem Ziemi, ale nie przeszkodziło to naszym przodkom w wykorzystywaniu wiatru do nawigacji.

W głębi lądu nie ma stałego kierunku wiatru. Ponieważ różne obszary lądu nagrzewają się inaczej w różnych porach roku, możemy mówić jedynie o dominującym sezonowym kierunku wiatru. Dodatkowo na różnych wysokościach wiatr zachowuje się inaczej, a na wysokościach do 50 metrów charakterystyczne są prądy odchylające.

W przypadku warstwy powierzchniowej o grubości 500 metrów energia wiatru zamieniona na ciepło wynosi około 82 bilionów kilowatogodzin rocznie. Oczywiście nie da się tego wszystkiego wykorzystać, zwłaszcza że często instalowane turbiny wiatrowe będą się wzajemnie zacieniać. Jednocześnie energia pobrana z wiatru ostatecznie zamieni się z powrotem w ciepło.

Średnie roczne prędkości przepływu powietrza na wysokości stu metrów przekraczają 7 m/s. Jeśli osiągniesz wysokość 100 metrów, wykorzystując odpowiednie naturalne wzniesienie, możesz wszędzie zainstalować skuteczną turbinę wiatrową.

Uprząż na wiatr

Zasada działania wszystkich turbin wiatrowych jest taka sama: pod naporem wiatru obraca się koło wiatrowe z łopatami, przenosząc moment obrotowy poprzez układ przeniesienia napędu na wał generatora wytwarzającego energię elektryczną, pompę wodną lub generator elektryczny. Im większa średnica koła wiatrowego, tym większy przepływ powietrza przechwytuje i tym więcej energii generuje urządzenie.

Podstawowa prostota daje wyjątkowe pole do kreatywności projektowej, ale tylko dla niedoświadczonego oka turbina wiatrowa wydaje się prostą konstrukcją. Tradycyjny układ turbin wiatrowych – z poziomą osią obrotu – jest dobrym rozwiązaniem dla jednostek o małych gabarytach i mocy. Gdy rozpiętość ostrzy wzrosła, układ ten okazał się nieskuteczny, ponieważ na różnych wysokościach wiatr wieje w różnych kierunkach. W takim przypadku nie tylko nie jest możliwe optymalne ustawienie jednostki względem wiatru, ale istnieje również ryzyko zniszczenia łopatek.

Ponadto końcówki łopatek dużej instalacji, poruszające się z dużą prędkością, powodują hałas. Główną przeszkodą w wykorzystaniu energii wiatrowej w dalszym ciągu jest jednak ekonomia – moc bloku pozostaje niewielka, a udział kosztów jego eksploatacji okazuje się znaczny. W rezultacie koszt energii nie pozwala, aby turbiny wiatrowe o osi poziomej stanowiły realną konkurencję dla tradycyjnych źródeł energii.

Według prognoz Boeinga (USA) długość łopat skrzydłowych turbin wiatrowych nie przekroczy 60 metrów, co umożliwi budowę turbin wiatrowych o tradycyjnym układzie o mocy 7 MW. Dziś największe z nich są dwukrotnie „słabsze”. W wielkoskalowej energetyce wiatrowej dopiero przy masowym budownictwie można spodziewać się, że cena za kilowatogodzinę spadnie do dziesięciu centów.

Jednostki małej mocy mogą wytwarzać energię około trzykrotnie droższą. Dla porównania zauważamy, że turbina wiatrowa łopatkowa, wyprodukowana masowo w 1991 roku przez NPO Vetroen, miała rozpiętość łopat 6 metrów i moc 4 kW.

Jej kilowatogodzina kosztuje 8...10 kopiejek.

Większość typów turbin wiatrowych znana jest od tak dawna, że ​​historia milczy na temat nazwisk ich wynalazców. Na rysunku pokazano główne typy turbin wiatrowych. Dzielą się na dwie grupy:

turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu (łopatkowe) (2...5); turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu (obrotowej: łopatkowej (1) i ortogonalnej (6)).

Rodzaje turbin wiatrowych łopatkowych różnią się jedynie liczbą łopat.

Skrzydlaty

W przypadku turbin wiatrowych łopatkowych, których największą sprawność osiąga się, gdy przepływ powietrza jest prostopadły do ​​płaszczyzny obrotu łopatek, wymagane jest urządzenie do automatycznego obrotu osi obrotu. W tym celu stosuje się skrzydełko stabilizatora. Turbiny wiatrowe karuzelowe mają tę zaletę, że mogą pracować przy dowolnym kierunku wiatru bez zmiany swojego położenia. Współczynnik wykorzystania energii wiatru (patrz rysunek) dla turbin wiatrowych łopatkowych jest znacznie wyższy niż dla turbin wiatrowych obrotowych.

Jednocześnie karuzele mają znacznie wyższy moment obrotowy. Jest to maksimum dla jednostek z łopatami obrotowymi przy zerowej względnej prędkości wiatru.

Rozpowszechnienie wirnikowych turbin wiatrowych tłumaczy się wielkością ich prędkości obrotowej. Można je podłączyć bezpośrednio do generatora prądu elektrycznego bez powielacza. Prędkość obrotowa turbin wiatrowych łopatkowych jest odwrotnie proporcjonalna do liczby skrzydeł, a więc jednostki z większą liczbą łopat

trzy praktycznie nie są używane.

Karuzela

Różnica w aerodynamice daje turbinom obrotowym przewagę nad tradycyjnymi turbinami wiatrowymi. Wraz ze wzrostem prędkości wiatru szybko zwiększają siłę ciągu, po czym prędkość obrotowa stabilizuje się. Turbiny wiatrowe karuzelowe

niska prędkość, co pozwala na stosowanie prostych obwodów elektrycznych, na przykład z generatorem asynchronicznym, bez ryzyka

ulec wypadkowi na skutek przypadkowego podmuchu wiatru. Powolność stawia jeden ograniczający wymóg - zastosowanie wielobiegunowego generatora pracującego przy niskich prędkościach. Takie generatory nie są powszechne, a zastosowanie mnożników (łac. mnożnik

mnożenie] - zwiększanie biegu) nie jest skuteczne ze względu na niską wydajność tego ostatniego.

Jeszcze ważniejszą zaletą konstrukcji karuzelowej była możliwość monitorowania „skąd wieje wiatr” bez dodatkowych sztuczek, co jest bardzo ważne w przypadku przepływów odchylenia powierzchniowego. Turbiny wiatrowe tego typu budowane są w USA, Japonii, Anglii, Niemczech i Kanadzie. Turbina wiatrowa z obrotowymi łopatami jest najłatwiejsza w obsłudze. Jego konstrukcja zapewnia maksymalny moment obrotowy przy uruchomieniu turbiny wiatrowej oraz automatyczną samoregulację maksymalnej prędkości obrotowej podczas pracy. Wraz ze wzrostem obciążenia prędkość obrotowa maleje, a moment obrotowy wzrasta, aż do całkowitego zatrzymania.

Prostokątny

Ortogonalne turbiny wiatrowe, zdaniem ekspertów, są obiecujące dla energetyki na dużą skalę. Dzisiaj czciciele wiatru o konstrukcjach ortogonalnych napotykają pewne trudności. Wśród nich jest w szczególności problem z uruchomieniem.

Instalacje ortogonalne wykorzystują ten sam profil skrzydeł, co samolot poddźwiękowy (patrz rys. (6)).

Samolot, zanim „oprze się” na sile nośnej skrzydła, musi wystartować. To samo dotyczy instalacji ortogonalnej. Najpierw należy dostarczyć mu energię - rozkręcić go i doprowadzić do określonych parametrów aerodynamicznych, a dopiero wtedy sam przejdzie z trybu silnikowego do trybu generatora.

Odbiór mocy rozpoczyna się przy prędkości wiatru około 5 m/s, a moc znamionową osiąga się przy prędkości 14...16 m/s.

Wstępne obliczenia turbin wiatrowych przewidują ich zastosowanie w zakresie od 50 do 20 000 kW. W realistycznej instalacji o mocy 2000 kW średnica pierścienia, po którym poruszają się skrzydła, wyniosłaby około 80 metrów. Potężna turbina wiatrowa jest dużych rozmiarów. Można jednak sobie poradzić z małymi - weź liczbę, a nie rozmiar. Wyposażając każdy generator elektryczny w oddzielną przetwornicę, można zsumować moc wyjściową generowaną przez generatory. W tym przypadku wzrasta niezawodność i żywotność turbiny wiatrowej.

Nieoczekiwane zastosowania turbin wiatrowych

Właściwie działające turbiny wiatrowe ujawniły szereg negatywnych zjawisk. Na przykład rozprzestrzenianie się turbin wiatrowych może utrudniać odbiór programów telewizyjnych i wytwarzać potężne fale dźwiękowe.

Turbiny wiatrowe mogą zrobić więcej niż tylko wytwarzać energię. W reklamie wykorzystywana jest umiejętność przyciągania uwagi poprzez wirowanie bez wydatkowania energii. Najprostszą z nich jest jednołopatowa turbina wiatrowa karuzelowa, która jest prostokątną płytą o zagiętych krawędziach.

Zamontowany na ścianie zaczyna się obracać nawet przy lekkim wietrze.

Na dużej powierzchni skrzydła trzy- lub czterołopatowa karuzelowa turbina wiatrowa może obracać plakaty reklamowe i mały generator. Energia elektryczna zgromadzona w akumulatorze może w nocy oświetlać skrzydła reklamami, a przy bezwietrznej pogodzie obracać je.

Wstęp

Zużycie energii, a wraz z nią jej koszt, rośnie na całym świecie i nasz kraj nie jest wyjątkiem. Jednak zasoby planety zaczynają się wyczerpywać, a problemy środowiskowe budzą coraz większy niepokój. Dlatego też zainteresowanie nietradycyjnymi, przyjaznymi dla środowiska źródłami energii – wiatrem, słońcem, falami – stale rośnie.

W artykule omówiono elektrownie wiatrowe małej mocy. Analizowane są doświadczenia z ich obsługi, właściwości techniczne, wydajność i wygoda. Na tej podstawie wyciąga się wniosek o zaletach stosowania takich instalacji w niektórych gałęziach przemysłu i odległych obszarach.

Opisano perspektywy i możliwości wykorzystania elektrowni wiatrowych małej mocy w Rosji, a także pomyślne doświadczenia z realizacji podobnych projektów w innych krajach.

Energia pochodzi z wiatru

Rolnicy, ogrodnicy, pracownicy zmianowi, geolodzy i hodowcy zwierząt gospodarskich doświadczają dotkliwego niedoboru energii. Natomiast na obszarach stosunkowo zamożnych pod względem dostaw energii sytuacja jest daleka od najlepszej. Przerwy w dostawie prądu spowodowane klęskami żywiołowymi, kryzys braku płatności i po prostu kradzieże przewodów stają się – niestety – częstym zjawiskiem. Jeśli przypomnimy sobie również, że według Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych 80% linii wysokiego napięcia w kraju jest skrajnie wyeksploatowanych, sytuacja wydaje się całkowicie smutna. A my od dawna jesteśmy przyzwyczajeni do mieszkania w oświetlonych domach, oglądania telewizji, korzystania z lodówki, komputera i innych sprzętów AGD, dlatego nawet krótkotrwała przerwa w dostawie prądu postrzegamy jako małą, ale jednak prawdziwą katastrofę.

Ile energii potrzebujemy?

Podczas III Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej „Zaopatrzenie w energię i oszczędzanie energii w rolnictwie”, która odbyła się w maju 2003 roku, padły bardzo niepokojące słowa. „Od 1990 roku w elektryfikacji obszarów wiejskich w Rosji zachodzą destrukcyjne procesy. Wiejskie sieci energetyczne popadły w ruinę,... wyeliminowano usługę,... wzrosły przerwy w dostawie prądu,... taryfy wzrosły niebotycznie,... administracja RAO JES nie tylko anulowała preferencyjną taryfę dla rolniczych odbiorców energii, ale w wielu regionach taryfy są o 20-30% wyższe niż dla odbiorców przemysłowych i ludności miejskiej, nie ma inwestycji,... jednocześnie wzrosło zapotrzebowanie na życie codzienne i osobiste gospodarstwa domowe. Szukamy alternatywy w zakresie zasilania” (z przemówienia akademika Rosyjskiej Akademii Rolniczej I.F. Borodina).

Około 30% gospodarstw i 20% działek ogrodowych w Rosji nie jest w ogóle podłączonych do sieci elektrycznych. Budowa nowych linii energetycznych do zasilania odległych, izolowanych odbiorców jest niezwykle powolna ze względu na chroniczny brak funduszy, a generatory diesla często działają nieefektywnie, a poza tym wymagają regularnej i wykwalifikowanej konserwacji, paliwo silnikowe staje się coraz droższe, jego dostawa nie jest wystarczająco niezawodny i ekonomiczny...

Tymczasem obliczono przeciętny „koszyk energetyczny” mieszkańca wsi, który przynajmniej w okresie letnim może obejmować także właścicieli domków letniskowych. Jest to 115 kilowatogodzin miesięcznie. Postać nie została wzięta z powietrza, ale składa się z wymogów zapewnienia tzw. „życia intelektualnego”. Obejmuje to oświetlenie, radio, telewizor, domową lodówkę, elektryczną maszynkę do golenia, bojler, małe elektronarzędzia domowe, komputer i pompę ogrodową. Nie zapominajmy, że w ostatnim czasie pojawiło się wiele urządzeń gospodarstwa domowego zasilanych wbudowanymi akumulatorami, które należy okresowo ładować: latarki, telefony komórkowe, golarki elektryczne, elektronarzędzia itp.

Oczywiście zimą będziesz potrzebować więcej energii - dom trzeba ogrzać. Ale ponieważ tradycja ogrzewania piecowego w Rosji nie tylko nie staje się przestarzała, ale także przeżywa swego rodzaju odrodzenie w postaci pojawienia się nowych projektów ultraekonomicznych pieców i nie brakuje drewna opałowego, dodatkowe zużycie energii elektrycznej nie jest tu oczekiwane. Gdzie więc można zdobyć to absolutne minimum? Jedną z możliwości jest energetyka wiatrowa małej i bardzo małej mocy.

VEUMM: mały nie znaczy mały

Współczesne elektrownie wiatrowe dzielą się na dwie klasy: mocne, kilkusettysięczne, zwane sieciowymi, ponieważ w przypadku braku wiatru odbiorca otrzymuje energię z sieci; i autonomiczny, współpracujący z baterią. Z reguły moc instalacji autonomicznych nie przekracza 5-10 kW. Nazywa się je: instalacjami wiatrowo-elektrycznymi małej mocy (LPP).

Na tę wyjątkową klasę instalacji wiatrowo-elektrycznych zwrócił uwagę niemiecki naukowiec i praktyk Heinz Schulz. Ukuł termin „Kleine Windkraftanlage” („małe elektrownie wiatrowe”).

Uważa się, że na obszarach o średniej rocznej prędkości wiatru mniejszej niż 4 m/s wykorzystanie energii wiatru jest nieopłacalne. Stwierdzenie to nie dotyczy jednak małych, łatwo rozpędzających się elektrowni wiatrowych do ładowania akumulatorów oraz wieloskrzydłowych instalacji do podnoszenia wody. Bez nich zasiedlenie wnętrza Ameryki i Australii, gdzie na większości obszarów panuje średnia roczna prędkość wiatru poniżej 2 m/s, byłoby niemożliwe.”

VEUMM są proste i tanie w montażu, obsłudze i naprawie, są przyjazne dla środowiska, nie wymagają praktycznie żadnej konserwacji podczas pracy, okresowych regulacji itp. Para silnik-generator wiatrowy może obejść się bez przekładni, co dodatkowo upraszcza i zmniejsza koszty konstrukcję i zwiększa jej niezawodność.

Żadna inna klasa nietradycyjnych instalacji energetycznych nie posiada tak wszechstronnego zestawu istotnych właściwości. Ponadto mogą zapewnić dostawy energii w regionach, w których średnia prędkość wiatru wynosi zaledwie 3-5 m/s. W rzeczywistości właściciel VEUMM uzyskuje niemal całkowitą niezależność zarówno od tradycyjnych producentów energii, jak i zjawisk naturalnych.

W porównaniu do Europy i USA, w naszym kraju produkuje się znacznie mniej turbin wiatrowych. Być może wynika to z braku świadomości potencjalnych konsumentów lub względnej taniości paliwa płynnego, ale w kraju są producenci generatorów wiatrowych, a ich produkty nie ustępują jakością zagranicznym. W oparciu o cechy konstrukcyjne produkowane jednostki dzielą się na dwie grupy. Pierwsza obejmuje instalacje o mocy do 1000 W. Jako przykład możemy przytoczyć rodzinę instalacji wyprodukowanych przez petersburskie przedsiębiorstwo FSUE Centralny Instytut Badawczy Elektropribor. Są to urządzenia mobilne z trójłopatkowym kołem wiatrowym o średnicy 1,5 lub 2,2 metra, których montaż jest na tyle prosty, że konsument może sobie z nim poradzić samodzielnie. Po zapakowaniu urządzenie (bez akumulatora) umieszczone jest w dwóch pudłach o łącznej wadze 50 kg.

Rys. 1. Przykłady i wygląd VEUMM.

Instalacja posiada autorski system wiatrowskazów, który stale orientuje koło wiatrowe w kierunku wiatru i jednocześnie chroni urządzenie przed zbyt dużym naporem wiatru. Jak każdy zwykły wiatrak, w płaszczyźnie poziomej wiatrowskaz pod wpływem wiatru może obracać się w obie strony o kilka obrotów. Kiedy wiatr ustanie, specjalna sprężyna przywraca go do pierwotnego położenia, zapobiegając skręcaniu się kabla, co służy do odprowadzania energii. Ponadto generator wraz z kołem wiatrowym może obracać się w płaszczyźnie pionowej. Jeżeli wiatr stanie się zbyt silny i grozi uszkodzeniem instalacji, koło z generatorem obraca się wokół osi poziomej, optymalizując ciśnienie wiatru, aż do kąta 900, gdy łopatki ustawione są równolegle do strumienia powietrza.

Instalacje drugiej grupy (UVE 1000 i UVE 1500) mają charakter zbliżony do stacjonarnego. Pięciołopatowe koło wiatrowe o średnicy 3,3 m zamontowane jest na prefabrykowanym maszcie wykonanym z rur ze stalowymi zastrzałami. Maszt wymaga fundamentu oraz specjalnych urządzeń do montażu i demontażu. Aby zabezpieczyć się przed silnym wiatrem, stosuje się inne rozwiązanie. Generator jest zamontowany asymetrycznie na łożysku obrotowym. Kiedy ciśnienie wiatru wzrasta, korpus generatora zaczyna płynąć, obracając koło wiatrowe w płaszczyźnie poziomej. Wiatr ustaje, a sprężyna wiatrowskazu przywraca koło do poprzedniego położenia.

Warto również zauważyć, że jeśli konkretny koszt zagranicznych europejskich analogów turbin wiatrowych o zakresie mocy nominalnej do 5 kW waha się od 1,4 do 6,4 euro za wat, to ten sam koszt dla większości rosyjskich turbin wiatrowych jest trzykrotnie niższy.

Przejście do sektora energetycznego turbin wiatrowych średniej mocy jest dość proste do zrealizowania poprzez utworzenie kompleksów energetycznych (EC) składających się z kilku instalacji (5-10 jednostek). Sumowanie mocy odbywa się na jednym akumulatorze. Chociaż takiego kompleksu nie można umieścić na sześciu akrach daczy, nadal będzie zajmował niewielki obszar. Moc znamionową EC można zwiększyć do 10-15 kW, moc szczytową - do 20-25 kW, moc wyjściową - do 1800 kWh/miesiąc, ale koszt produkcji zmniejsza się 3-4 razy.

Taki kompleks jest w stanie całkowicie zapewnić energię nie tylko dużemu gospodarstwu czy małej wiosce. Należy zauważyć, że w tym przypadku konieczne jest zapewnienie rezerwy mocy w postaci elektrowni wysokoprężnej.

Dzięki swoim naprawdę wyjątkowym właściwościom użytkowym i właściwościom technicznym VEUMM są w stanie nie tylko zapewnić codzienne życie w wiejskich i wiejskich domach. Mogą stanowić alternatywę w rozwiązywaniu problemu zasilania szerokiej gamy stacji autonomicznych: nawigacyjnych, przekaźnikowych, meteorologicznych, obsługujących rurociągi naftowe i gazowe itp.

Wiele takich stacji zlokalizowanych jest w trudno dostępnych miejscach, w znacznej odległości od siedzib ludzkich – na wybrzeżach Oceanu Arktycznego, w tajdze i tundrze, gdzie dostarczenie niezbędnego sprzętu stanowi niemały problem.

Stopniowo wiele stacji przełączono na tryb automatyczny, jednak problem zaopatrzenia ich w energię nadal jest dość poważny. Konieczne jest nie tylko obniżenie kosztów ich konserwacji i serwisu, ale także zapewnienie niezawodnej pracy. Do tych celów nadają się VUEMM. Są proste i niezawodne w produkcji, obsłudze, transporcie, instalacji i naprawie. Wreszcie, w porównaniu z jakimkolwiek innym źródłem energii, są one wyjątkowo tanie.

Wniosek

W abstrakcie przedstawiono jedną z możliwości rozwiązania problemu związanego z zaopatrzeniem w energię rolnictwa lub własności prywatnej poprzez wykorzystanie elektrowni wiatrowych. Instalacje takie mogą stać się alternatywą dla tradycyjnych metod zasilania tych obiektów.

Literatura

Solonitsyn A. Drugie przyjście energetyki wiatrowej // „Nauka i życie”, 2004, nr 3.

Heinza Schulza. Technika „Kleine Windkraftanlage”. Erfahrungen. Mebergebnisse. Okobuch Verlag, Staufen, 1993.

Fateev E. M. Silniki wiatrowe - M .: GINTI literatury o inżynierii mechanicznej, 1962.

www.elektropribor.spb.ru/rufrset.

Ukończył: Roman Panow, 10a

Nauczyciel: Gavrina I.E.

Energetyka alternatywna to zestaw obiecujących metod pozyskiwania energii, które nie są tak powszechne jak tradycyjne, ale cieszą się zainteresowaniem ze względu na opłacalność ich wykorzystania przy niskim ryzyku szkody dla ekologii obszaru.

Alternatywne źródło energii to sposób, urządzenie lub konstrukcja, która umożliwia uzyskanie energii elektrycznej i zastępuje tradycyjne źródła energii wykorzystujące ropę naftową, wydobyty gaz ziemny i węgiel. Celem poszukiwania alternatywnych źródeł energii jest potrzeba jej pozyskania z energii odnawialnych lub praktycznie niewyczerpanych zasobów i zjawisk naturalnych. Można również wziąć pod uwagę przyjazność dla środowiska i opłacalność.

Wiodącym, przyjaznym dla środowiska źródłem energii jest Słońce.

Energię Słońca oblicza się ze wzoru:

gdzie Re jest emisyjnością Słońca

Energetyka wiatrowa jest gałęzią energetyki specjalizującą się w wykorzystaniu energii wiatru – energii kinetycznej mas powietrza w atmosferze.

Wiatraki wytwarzające energię elektryczną zostały wynalezione w XIX wieku w Danii. Pierwszą elektrownię wiatrową zbudowano tam w 1890 r., a w 1908 r. istniały już 72 elektrownie o mocy od 5 do 25 kW. Największa z nich miała wysokość wieży 24 m i czterołopatowe wirniki o średnicy 23 m. Poprzedniczka nowoczesnych farm wiatrowych o osi poziomej miała moc 100 kW i została zbudowana w 1931 roku w Jałcie. Posiadała wieżę o wysokości 30 m.

Większość kosztów energii wiatrowej determinowana jest początkowymi kosztami budowy bardzo drogich konstrukcji turbin wiatrowych.

Oszczędność paliwa

Generatory wiatrowe podczas pracy praktycznie nie zużywają paliw kopalnych. Eksploatacja generatora wiatrowego o mocy 1 MW przez 20 lat pozwala zaoszczędzić około 29 tys. ton węgla lub 92 tys. baryłek ropy.

• Udowodnić, że energia wiatru to przetworzona energia promieni słonecznych.
• Energia słońca kontroluje pogodę na Ziemi. Wiatr powstaje w wyniku nierównomiernego nagrzania powietrza: w miejscach bardziej nagrzanych przez Słońce unosi się ciepłe powietrze, a na jego miejsce pojawia się zimne. Zatem energia wiatru jest pochodną energii słonecznej.

elektrownia pływowa(TPP) to specjalny rodzaj elektrowni wodnej, który wykorzystuje energię pływów, a właściwie energię kinetyczną obrotu Ziemi. Elektrownie pływowe buduje się na brzegach mórz, gdzie siły grawitacyjne Księżyca i Słońca dwa razy dziennie zmieniają poziom wody. Wahania poziomu wody w pobliżu brzegu mogą sięgać 13 metrów.

Aby uzyskać energię, zatokę lub ujście rzeki blokuje się zaporą, w której instalowane są agregaty hydrauliczne, które mogą pracować zarówno w trybie generatora, jak i w trybie pompy (w celu pompowania wody do zbiornika w celu późniejszej pracy przy braku pływów). W tym drugim przypadku nazywane są elektrowniami szczytowo-pompowymi.

Energia fal- energia przenoszona przez fale na powierzchni oceanu. Można go wykorzystać do wykonywania pożytecznych prac - wytwarzania prądu, odsalania wody i pompowania wody do zbiorników. Energia fal jest odnawialnym źródłem energii.

Energia fal to skoncentrowana energia wiatru i ostatecznie energii słonecznej. Moc otrzymana w wyniku zakłócenia wszystkich oceanów planety nie może być większa niż moc otrzymana od Słońca. Jednak gęstość mocy generatorów elektrycznych zasilanych falami może być znacznie większa niż w przypadku innych alternatywnych źródeł energii.

Elektrownia słoneczna to obiekt inżynieryjny przetwarzający promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Metody konwersji promieniowania słonecznego są różne i zależą od konstrukcji elektrowni.

Rodzaje elektrowni słonecznych

• Typ wieży SES
• Naczynia typu SES
• SES z wykorzystaniem baterii fotograficznych
• SPP wykorzystujące koncentratory paraboliczne
• Połączone SES
• Balonowe elektrownie słoneczne

Elektrownie te działają na zasadzie wytwarzania pary wodnej za pomocą promieniowania słonecznego. W centrum stacji znajduje się wieża o wysokości od 18 do 24 metrów (w zależności od mocy i niektórych innych parametrów wysokość może być mniej więcej), na szczycie której znajduje się zbiornik z wodą. Zbiornik ten jest pomalowany na czarno, aby pochłaniać promieniowanie cieplne. Również w tej wieży znajduje się zespół pompowy dostarczający parę do turbogeneratora, który znajduje się na zewnątrz wieży. Heliostaty znajdują się w okręgu od wieży, w pewnej odległości. Heliostat to lustro o powierzchni kilku metrów kwadratowych, zamontowane na wsporniku i połączone z ogólnym systemem pozycjonowania. Oznacza to, że w zależności od położenia słońca lustro zmieni swoją orientację w przestrzeni. Głównym i najbardziej pracochłonnym zadaniem jest ustawienie wszystkich luster stacji tak, aby w dowolnym momencie wszystkie odbite od nich promienie trafiały do ​​zbiornika. Przy słonecznej pogodzie temperatura w zbiorniku może osiągnąć 700 stopni. Te parametry temperaturowe są stosowane w większości tradycyjnych elektrowni cieplnych, dlatego do produkcji energii wykorzystuje się standardowe turbiny. Faktycznie na stacjach tego typu można uzyskać stosunkowo wysoką sprawność (ok. 20%) i duże moce.

Elektrownia geotermalna (GeoTES) to rodzaj elektrowni, która wytwarza energię elektryczną z energii cieplnej źródeł podziemnych (na przykład gejzerów).

Energia geotermalna to energia pozyskiwana z naturalnego ciepła Ziemi. Ciepło to można pozyskać za pomocą studni. Gradient geotermalny w odwiercie wzrasta o 1°C co 36 metrów. Ciepło to oddawane jest na powierzchnię w postaci pary lub gorącej wody. Ciepło takie można wykorzystać zarówno bezpośrednio do ogrzewania domów i budynków, jak i do produkcji energii elektrycznej.

Odnawialne (alternatywne) źródła energii stanowią zaledwie około 1% światowej produkcji energii elektrycznej. Mówimy przede wszystkim o elektrowniach geotermalnych (GeoTES), które wytwarzają znaczną część energii elektrycznej w krajach Ameryki Środkowej, Filipinach i Islandii; Islandia jest także przykładem kraju, w którym wody termalne są powszechnie wykorzystywane do celów grzewczych.

Elektrownie pływowe (TPP) są obecnie dostępne tylko w kilku krajach – Francji, Wielkiej Brytanii, Kanadzie, Rosji, Indiach i Chinach.

Elektrownie słoneczne (SPP) działają w ponad 30 krajach.

W ostatnim czasie wiele krajów rozszerza wykorzystanie elektrowni wiatrowych (WPP). Najwięcej z nich znajduje się w krajach Europy Zachodniej (Dania, Niemcy, Wielka Brytania, Holandia), USA, Indiach i Chinach. Dania pozyskuje 25% swojej energii z wiatru

1 z 13

Prezentacja na temat:

Slajd nr 1

Opis slajdu:

Slajd nr 2

Opis slajdu:

Energia wiatru na Ziemi jest niewyczerpana. Od wieków ludzie starają się wykorzystać energię wiatru na swoją korzyść budując elektrownie wiatrowe spełniające różne funkcje: młyny, pompy wodne i olejowe, elektrownie. Jak pokazuje praktyka i doświadczenie wielu krajów, wykorzystanie energii wiatru jest niezwykle opłacalne, ponieważ po pierwsze koszt wiatru jest zerowy, a po drugie, energię elektryczną uzyskuje się z energii wiatru, a nie poprzez spalanie paliwa węglowego, spalanie których produkty są uważane za niebezpieczne dla ludzi.

Slajd nr 3

Opis slajdu:

Obrotowa elektrownia wiatrowa (WPP) Zamienia energię kinetyczną strumienia wiatru na energię elektryczną. Farma wiatrowa składa się z urządzenia wiatrowo-mechanicznego (wirnika lub śmigła), generatora prądu elektrycznego, automatycznych urządzeń sterujących pracą silnika wiatrowego i generatora oraz konstrukcji do ich instalacji i konserwacji.

Slajd nr 4

Opis slajdu:

Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń technicznych przetwarzających energię kinetyczną przepływu wiatru na energię mechaniczną obrotu wirnika generatora. Turbina wiatrowa składa się z jednej lub większej liczby turbin wiatrowych, urządzenia akumulacyjnego lub rezerwowego oraz systemów automatycznego sterowania i regulacji trybów pracy instalacji. Odległe obszary, niedostatecznie zaopatrzone w energię elektryczną, praktycznie nie mają innej ekonomicznie opłacalnej alternatywy, jak budowa elektrowni wiatrowych.

Slajd nr 5

Opis slajdu:

Wiatr ma energię kinetyczną, która może zostać przekształcona przez urządzenie wiatrowo-mechaniczne w energię mechaniczną, a następnie przez generator elektryczny w energię elektryczną. Prędkość wiatru mierzy się w kilometrach na godzinę (km/h) lub metrach na sekundę (m/s): 1 km/h = 0,28 m/s 1 m/s = 3,6 km/h Energia wiatru jest proporcjonalna do sześcianu prędkość wiatru Energia wiatru = 1/2 dAtS3d – gęstość powietrza, A – powierzchnia, przez którą przechodzi powietrze, t – okres czasu, S – prędkość wiatru.

Slajd nr 6

Opis slajdu:

Moc (P) jest proporcjonalna do energii wiatru przechodzącej przez powierzchnię („powierzchnię omiataną”) w jednostce czasu. Energia wiatru = 1/2 dAS3

Slajd nr 7

Opis slajdu:

Wiatr charakteryzują następujące wskaźniki: średnia prędkość miesięczna i średnioroczna zgodnie ze stopniowaniem wielkości i cechami zewnętrznymi w skali Beauforta; maksymalna prędkość podmuchu jest bardzo ważnym wskaźnikiem stabilności elektrowni wiatrowej; kierunek wiatru/wiatrów – „róża wiatrów”, częstotliwość zmian kierunków i siły wiatru (ryc. 1); turbulencja to wewnętrzna struktura przepływu powietrza, która tworzy gradienty prędkości nie tylko w płaszczyźnie poziomej, ale także pionowej; porywistość - zmiana prędkości wiatru w jednostce czasu; gęstość przepływu wiatru w zależności od ciśnienia atmosferycznego, temperatury i wilgotności. wiatr może być ośrodkiem jednofazowym, dwufazowym i wielofazowym zawierającym krople cieczy i cząstek stałych o różnej wielkości, poruszające się w strumieniu z różnymi prędkościami.

Slajd nr 8

Opis slajdu:

Slajd nr 9

Opis slajdu:

Wykorzystanie energii wiatrowej W 2008 roku całkowita moc energii wiatrowej na świecie wzrosła do 120 GW. Elektrownie wiatrowe na całym świecie wyprodukowały w 2007 roku około 200 miliardów kWh, co stanowi około 1,3% światowego zużycia energii elektrycznej. Na całym świecie w 2008 roku w energetyce wiatrowej pracowało ponad 400 tysięcy osób. W 2008 roku światowy rynek sprzętu do energetyki wiatrowej wzrósł do 36,5 miliarda euro, czyli około 46,8 miliarda dolarów amerykańskich. W 2007 roku 61% zainstalowanych elektrowni wiatrowych skupiało się w Europie, 20% w Ameryce Północnej i 17% w Azji. W 2009 roku farmy wiatrowe w Chinach wygenerowały około 1,3% całkowitej produkcji energii elektrycznej w kraju. W Chinach ustawa o odnawialnych źródłach energii obowiązuje od 2006 roku. Oczekuje się, że do 2020 roku moc elektrowni wiatrowych osiągnie poziom 80-100 GW.

Slajd nr 10

Opis slajdu:

Slajd nr 11

Opis slajdu:

Energetyka wiatrowa w Republice Białorusi Energetyka wiatrowa, jak każdy sektor gospodarczy, musi posiadać trzy obowiązkowe elementy zapewniające jej funkcjonowanie: zasoby energii wiatrowej, urządzenia energetyki wiatrowej oraz rozwiniętą infrastrukturę wiatrową. 1. Dla sektora energetyki wiatrowej na Białorusi zasoby energii wiatrowej są praktycznie nieograniczone. Kraj posiada rozwiniętą scentralizowaną sieć elektroenergetyczną oraz dużą ilość wolnej przestrzeni niezajmowanej przez podmioty gospodarcze. Dlatego też o rozmieszczeniu elektrowni wiatrowych (WPP) i elektrowni wiatrowych (WPS) decyduje jedynie właściwe rozmieszczenie urządzeń elektrowni wiatrowych na odpowiednich terenach.2. Możliwości zakupu zagranicznego sprzętu wiatrowego są bardzo ograniczone ze względu na brak wystarczającego wyboru dokładnie tego sprzętu dla turbin i farm wiatrowych, który odpowiada warunkom klimatycznym Białorusi, a także silny sprzeciw odpowiedzialnych urzędników administracyjnych z oficjalnego sektora energetycznego .3. Brak infrastruktury do projektowania, wdrażania i eksploatacji technologii wiatrowej, a co za tym idzie, doświadczenia praktycznego i wykwalifikowanej kadry można przezwyciężyć jedynie poprzez aktywną współpracę z przedstawicielami rozwiniętej infrastruktury energetyki wiatrowej za granicą.

Slajd nr 12

Opis slajdu:

Slajd nr 13

Opis slajdu:

Wiatry powstające na obszarach kontynentalnych i północnych szerokościach geograficznych charakteryzują się ostrymi porywami i częstymi zmianami kierunku i różnią się od raczej spokojnych wiatrów europejskiego wybrzeża morskiego (Holandia, Niemcy). Struktura wiatru zmienia się w zależności od wysokości nad powierzchnią ziemi, natomiast w wysokich warstwach powietrza wzrasta stabilność przepływu powietrza. Różnica w temperamencie wiatru wymaga pewnego konstruktywnego podejścia przy tworzeniu farmy wiatrowej. Proponowane rozwiązanie jest uniwersalne dla wiatrów o dowolnym kierunku i prędkości, w tym także wiatrów sztormowych.

Historia energetyki wiatrowej zaczyna się od niepamiętnych czasów: energia wiatrowa niezawodnie i wiernie służy ludziom już od ponad 6000 lat. Pierwsze proste turbiny wiatrowe zastosowano już w starożytności w Egipcie i Chinach. Tak więc w mieście Aleksandria zachowały się pozostałości kamiennych wiatraków bębnowych (II-I wieki p.n.e.). Persowie (w VII w. n.e.) budowali wiatraki o bardziej zaawansowanej konstrukcji – skrzydlate. Nieco później, w VIII-IX wieku, na Rusi i w Europie pojawiły się wiatraki (5). Począwszy od XIII wieku, w Europie Zachodniej, zwłaszcza w Holandii, Danii i Anglii, rozpowszechniły się silniki wiatrowe, służące do podnoszenia wody, mielenia zboża i mielenia. prowadzenie różnych maszyn. Należy zauważyć, że przed Wielką Rewolucją Październikową w rosyjskich gospodarstwach chłopskich znajdowało się około 250 tysięcy wiatraków, które co roku mieleły połowę zbiorów. Wraz z wynalezieniem silników parowych, a następnie silników spalinowych i silników elektrycznych, stare, prymitywne silniki i młyny wiatrowe zostały wyparte z wielu gałęzi przemysłu i pozostawione rolnictwu. Na początku XX wieku rosyjski naukowiec N. E. Żukowski opracował teorię szybkiego silnika wiatrowego i położył podwaliny naukowe pod stworzenie wysokowydajnych silników wiatrowych, zdolnych do bardziej efektywnego wykorzystania energii wiatru. Zbudowali je jego uczniowie po utworzeniu Centralnego Instytutu Aerohydrodynamiki (TsAGI) w 1918 roku.

Radzieccy naukowcy i inżynierowie teoretycznie uzasadnili zasadniczo nowe schematy i stworzyli elektrownie wiatrowe i elektrownie wiatrowe (WPP) różnego typu o mocy do 100 kW, doskonałe pod względem konstrukcyjnym, do mechanizacji i elektryfikacji oraz do innych celów. Wielki wkład w historię energetyki wiatrowej i jej wykorzystania wnieśli tacy radzieccy naukowcy, jak: N.V. Krasowski, G.Ch.Sabinin, E.M. Fateev i wielu innych. W XX wieku postęp naukowo-techniczny, który nabrał tempa w ogromnym tempie, radykalnie zmienił technologiczny obraz świata. Stal, ropa naftowa, gaz, nowe materiały i możliwości zepchnęły daleko na dalszy plan osiągnięcia cywilizacji ludzkiej w energetyce wiatrowej. Jednakże aktywne wykorzystanie ropy, węgla i gazu może doprowadzić do ich zaniku, dlatego wiele krajów zaczęło rozwijać tzw. energię nietradycyjną lub alternatywną – odnawialne źródła energii, które mają również zalety środowiskowe. Ale, jak wiadomo, nowe jest dobrze zapomnianym starym, dlatego ludzkość ponownie zwraca uwagę na energię wiatrową.