Sila vetra

Veterná energia, využívajúca veterné kolesá a veterné kolotoče, sa teraz oživuje, predovšetkým v pozemných inštaláciách. Vietor fúka všade – na súši aj na mori. Muž to hneď nepochopil

pohyb vzdušných hmôt je spojený s nerovnomernými teplotnými zmenami a rotáciou zeme, čo však našim predkom nebránilo vo využívaní vetra na navigáciu.

Vo vnútrozemí nie je stály smer vetra. Keďže sa rôzne oblasti zeme v rôznych ročných obdobiach vyhrievajú rôzne, môžeme sa baviť len o prevládajúcom sezónnom smere vetra. Okrem toho sa vietor v rôznych nadmorských výškach správa odlišne a vo výškach do 50 metrov sú charakteristické vybočujúce prúdy.

Pre povrchovú vrstvu s hrúbkou 500 metrov je veterná energia premenená na teplo približne 82 biliónov kilowatthodín ročne. Samozrejme, nedá sa to všetko využiť, najmä z dôvodu, že často inštalované veterné turbíny si navzájom tienia. Zároveň sa energia odobratá z vetra nakoniec premení späť na teplo.

Priemerné ročné rýchlosti prúdenia vzduchu v stometrovej nadmorskej výške presahujú 7 m/s. Ak sa dostanete do výšky 100 metrov, pomocou vhodného prírodného kopca, potom môžete efektívnu veternú turbínu nainštalovať všade.

Postroj do vetra

Princíp činnosti všetkých veterných turbín je rovnaký: pod tlakom vetra sa otáča veterné koleso s lopatkami, ktoré prenáša krútiaci moment cez prevodový systém na hriadeľ generátora, ktorý vyrába elektrinu, vodné čerpadlo alebo elektrický generátor. Čím väčší je priemer veterného kolesa, tým väčší prúd vzduchu zachytáva a tým viac energie jednotka generuje.

Základná jednoduchosť tu dáva výnimočný priestor pre dizajnérsku kreativitu, ale len neskúsenému oku sa veterná turbína javí ako jednoduchý dizajn. Tradičné usporiadanie veterných turbín - s horizontálnou osou otáčania - je dobrým riešením pre jednotky malých rozmerov a výkonu. Keď sa rozpätia lopatiek zväčšili, toto usporiadanie sa ukázalo ako neúčinné, pretože v rôznych výškach vietor fúka rôznymi smermi. V tomto prípade nielenže nie je možné optimálne nasmerovať jednotku vo vetre, ale existuje aj nebezpečenstvo zničenia lopatiek.

Okrem toho konce lopatiek veľkej inštalácie, pohybujúce sa vysokou rýchlosťou, vytvárajú hluk. Hlavná prekážka využívania veternej energie je však stále ekonomická – výkon bloku zostáva malý a podiel nákladov na jeho prevádzku sa ukazuje ako významný. V dôsledku toho náklady na energiu nedovoľujú, aby veterné turbíny s horizontálnou osou poskytovali skutočnú konkurenciu tradičným zdrojom energie.

Podľa predpovedí Boeingu (USA) dĺžka lopatiek okrídlených veterných turbín nepresiahne 60 metrov, čo umožní vytvárať veterné turbíny tradičného usporiadania s výkonom 7 MW. Dnes sú najväčšie z nich dvakrát „slabšie“. Pri veľkoplošnej veternej energetike možno len pri hromadnej výstavbe očakávať, že cena za kilowatthodinu klesne na desať centov.

Nízkoenergetické jednotky dokážu vyrobiť energiu, ktorá je približne trikrát drahšia. Pre porovnanie uvádzame, že lopatková veterná turbína, sériovo vyrobená v roku 1991 spoločnosťou NPO Vetroen, mala rozpätie lopatiek 6 metrov a výkon 4 kW.

Jeho kilowatthodina stála 8...10 kopejok.

Väčšina typov veterných turbín je známa tak dlho, že história o menách ich vynálezcov mlčí. Hlavné typy veterných turbín sú znázornené na obrázku. Sú rozdelené do dvoch skupín:

veterné turbíny s horizontálnou osou otáčania (lopatka) (2...5); veterné turbíny s vertikálnou osou rotácie (rotačné: lopatkové (1) a ortogonálne (6)).

Typy lopatkových veterných turbín sa líšia iba počtom lopatiek.

Okrídlený

Pre lopatkové veterné turbíny, ktorých najväčšia účinnosť sa dosahuje pri kolmom prúdení vzduchu na rovinu otáčania krídlových lopatiek, je potrebné zariadenie na automatické otáčanie osi otáčania. Na tento účel sa používa stabilizačné krídlo. Karuselové veterné turbíny majú tú výhodu, že môžu pracovať v akomkoľvek smere vetra bez zmeny ich polohy. Koeficient využitia veternej energie (pozri obrázok) pre lopatkové veterné turbíny je oveľa vyšší ako pre rotačné veterné turbíny.

Zároveň majú kolotoče oveľa vyšší krútiaci moment. Je to maximum pre jednotky s rotačnými lopatkami pri nulovej relatívnej rýchlosti vetra.

Šírenie veterných turbín s obežným kolesom sa vysvetľuje veľkosťou ich rýchlosti otáčania. Môžu byť priamo napojené na generátor elektrického prúdu bez multiplikátora. Rýchlosť otáčania lopatkových veterných turbín je nepriamo úmerná počtu krídel, takže jednotky s viacerými lopatkami

tri sa prakticky nepoužívajú.

Kolotoč

Rozdiel v aerodynamike dáva rotačným turbínam výhodu oproti tradičným veterným turbínam. So zvyšujúcou sa rýchlosťou vetra rýchlo zvyšujú svoju prítlačnú silu, po ktorej sa rýchlosť otáčania stabilizuje. Kolotočové veterné turbíny

nízkootáčkový a to umožňuje bez rizika použiť jednoduché elektrické obvody, napríklad s asynchrónnym generátorom

utrpí nehodu v dôsledku náhodného poryvu vetra. Pomalosť kladie jednu obmedzujúcu požiadavku – použitie viacpólového generátora pracujúceho pri nízkych rýchlostiach. Takéto generátory nie sú rozšírené a použitie multiplikátorov (lat. multiplikátor

násobenie] - zvýšenie prevodového stupňa) nie je efektívne kvôli nízkej účinnosti druhého.

Ešte dôležitejšou výhodou kolotočového dizajnu bola jeho schopnosť monitorovať „kam vietor fúka“ bez ďalších trikov, čo je veľmi dôležité pre povrchové toky. Veterné turbíny tohto typu sa stavajú v USA, Japonsku, Anglicku, Nemecku a Kanade. Veterná turbína s rotačnými lopatkami sa ovláda najjednoduchšie. Jeho konštrukcia zaisťuje maximálny krútiaci moment pri štartovaní veternej turbíny a automatickú samoreguláciu maximálnej rýchlosti otáčania počas prevádzky. Keď sa zaťaženie zvyšuje, rýchlosť otáčania sa znižuje a krútiaci moment sa zvyšuje až do úplného zastavenia.

Ortogonálne

Ortogonálne veterné turbíny, ako sa odborníci domnievajú, sú sľubné pre energiu vo veľkom meradle. Dnes čelia uctievači vetra ortogonálnych vzorov určitým ťažkostiam. Medzi nimi je najmä problém so spustením.

Ortogonálne inštalácie využívajú rovnaký profil krídla ako podzvukové lietadlo (pozri obr. (6)).

Lietadlo, predtým ako sa „oprie“ o zdvíhaciu silu krídla, musí vzlietnuť. To isté platí pre ortogonálnu inštaláciu. Najprv mu treba dodať energiu – roztočiť ho a priviesť na určité aerodynamické parametre a až potom sa sám prepne z režimu motora do režimu generátora.

Vývodový hriadeľ začína pri rýchlosti vetra asi 5 m/s a menovitý výkon sa dosahuje pri rýchlosti 14...16 m/s.

Predbežné výpočty veterných turbín predpokladajú ich využitie v rozsahu od 50 do 20 000 kW. Pri reálnej inštalácii s výkonom 2000 kW by bol priemer prstenca, po ktorom sa krídla pohybujú, asi 80 metrov. Výkonná veterná turbína má veľké rozmery. Vystačíte si však s malými – berte číslo, nie veľkosť. Vybavením každého elektrického generátora samostatným meničom môžete spočítať výstupný výkon generovaný generátormi. V tomto prípade sa zvyšuje spoľahlivosť a životnosť veternej turbíny.

Neočakávané využitie veterných turbín

V súčasnosti fungujúce veterné turbíny odhalili množstvo negatívnych javov. Napríklad šírenie veterných turbín môže sťažiť príjem televízneho vysielania a vytvárať silné zvukové vlny.

Veterné turbíny dokážu viac než len vyrábať energiu. Schopnosť upútať pozornosť točením bez vynaloženia energie sa využíva na reklamu. Najjednoduchšia je jednolopatková karuselová veterná turbína, čo je obdĺžniková doska s ohnutými okrajmi.

Namontovaný na stene sa začne otáčať aj pri miernom vetre.

Na veľkej krídlovej ploche dokáže troj- až štvorlistová kolotočová veterná turbína otáčať reklamné plagáty a malý generátor. Elektrina uložená v batérii dokáže v noci osvetliť krídla reklamou a v pokojnom počasí ich roztočiť.

Úvod

Spotreba energie a s ňou aj jej náklady sa zvyšujú na celom svete a naša krajina nie je výnimkou. Ale zdroje planéty sa začínajú vyčerpávať a problémy so životným prostredím vyvolávajú čoraz väčšie obavy. Preto neustále rastie záujem o netradičné, ekologické zdroje energie – vietor, slnko, vlny.

Tento článok skúma veterné elektrárne s nízkym výkonom. Analyzujú sa skúsenosti s ich prevádzkou, technické vlastnosti, účinnosť a pohodlie. Na základe toho sa vyvodzuje záver o výhodách používania takýchto zariadení v niektorých priemyselných odvetviach a odľahlých oblastiach.

Popísané sú perspektívy a možnosti využitia veterných elektrární s nízkym výkonom v Rusku, ako aj úspešné skúsenosti s realizáciou podobných projektov v iných krajinách.

Energia pochádza z vetra

Poľnohospodári, záhradníci, pracovníci na zmeny, geológovia a chovatelia hospodárskych zvierat pociťujú akútny nedostatok energie. A v oblastiach, ktoré sú z hľadiska dodávok energie relatívne prosperujúce, to zďaleka nie je najlepšie. Výpadky elektriny v dôsledku živelných pohrôm, kríza neplatičov a jednoducho krádeže drôtov sa stávajú – žiaľ – bežným javom. Ak si ešte pripomenieme, že podľa ministerstva pre mimoriadne situácie je 80 % vysokonapäťových vedení v krajine extrémne opotrebovaných, situácia pôsobí úplne tristne. A to sme si už dávno zvykli bývať v osvetlených domoch, pozerať televíziu, používať chladničku, počítač a iné domáce spotrebiče, takže aj krátkodobý výpadok elektriny vnímame ako malú, no predsa poriadnu katastrofu.

Koľko energie potrebujeme?

Na 3. medzinárodnej vedecko-technickej konferencii „Zásobovanie energiou a úspora energie v poľnohospodárstve“ v máji 2003 zazneli veľmi alarmujúce slová. „V elektrifikácii vidieka v Rusku prebiehajú od roku 1990 deštruktívne procesy. Vidiecke rozvodné siete chátrali,...odstránila sa obsluha,...vzrástli prerušenia dodávky elektriny,...prehnane sa zvýšili tarify,...správa RAO UES zrušila nielen zvýhodnenú tarifu za r. spotrebitelia poľnohospodárskej energie, ale v mnohých regiónoch sú tarify nastavené o 20-30% vyššie ako pre priemyselných spotrebiteľov a mestské obyvateľstvo, nie sú žiadne investície,... zároveň sa zvýšila potreba každodenného života a osobných domácností. Hľadáme alternatívu v napájaní“ (z prejavu akademika Ruskej poľnohospodárskej akadémie I.F. Borodina).

Asi 30% fariem a 20% záhradných pozemkov v Rusku nie je vôbec pripojených k elektrickým sieťam. Výstavba nových elektrických vedení na zásobovanie vzdialených izolovaných spotrebiteľov je extrémne pomalá pre chronický nedostatok financií a dieselové generátory často fungujú neefektívne a okrem toho vyžadujú pravidelnú a kvalifikovanú údržbu, motorové palivo je čoraz drahšie, jeho dodávka nie je dostatočne spoľahlivý a ekonomický...

Medzitým sa vypočítal priemerný „energetický kôš“ vidieckeho obyvateľa, ktorý, aspoň v lete, môže zahŕňať aj majiteľov vidieckych chát. Mesačne je to 115 kilowatthodín. Postava nebola vytiahnutá zo vzduchu, ale je tvorená požiadavkami na zabezpečenie takzvaného „duševného života“. Patrí sem osvetlenie, rádio, televízia, domáca chladnička, elektrický holiaci strojček, bojler, malé domáce elektrické náradie, počítač a záhradné čerpadlo. Nezabúdajme, že v poslednej dobe sa objavilo veľa domácich spotrebičov, ktoré bežia na vstavané batérie, ktoré je potrebné pravidelne dobíjať: baterky, mobilné telefóny, elektrické holiace strojčeky, elektrické náradie atď.

Samozrejme, v zime budete potrebovať viac energie – dom treba vykurovať. Ale keďže tradícia vykurovania kachlí v Rusku nielenže nezastaráva, ale zažíva aj akési oživenie v podobe vzniku nových dizajnov ultraekonomických kachlí a nechýba ani palivové drevo, dodatočná spotreba elektrickej energie sa tu neočakáva. Kde teda môžete získať toto nevyhnutné minimum? Jednou z možností je veterná energia s nízkym a ultranízkym výkonom.

VEUMM: malý neznamená malý

Moderné veterné elektrárne sú rozdelené do dvoch tried: výkonné, státisíce kilowattov, nazývané sieťovo pripojené, pretože keď nefúka vietor, spotrebiteľ je zásobovaný energiou zo siete; a autonómne, pracujúce v spojení s batériou. Výkon autonómnych inštalácií spravidla nepresahuje 5-10 kW. Nazývajú sa: nízkoenergetické veterné elektrické inštalácie (LPP).

Nemecký vedec a praktik Heinz Schulz upozornil na túto jedinečnú triedu veterných elektrických inštalácií. Vymyslel termín „Kleine Windkraftanlage“ („malé veterné elektrárne“).

Predpokladá sa, že v oblastiach s priemernou ročnou rýchlosťou vetra nižšou ako 4 m/s je využívanie veternej energie nerentabilné. Toto tvrdenie však neplatí pre malé, ľahko zrýchľujúce veterné elektrárne na nabíjanie batérií a viackrídlové inštalácie na zdvíhanie vody. Osídlenie amerického a austrálskeho vnútrozemia, kde má väčšina oblastí priemernú ročnú rýchlosť vetra nižšiu ako 2 m/s, by bez nich nebolo možné.“

VEUMM sa jednoducho a lacno inštalujú, obsluhujú a opravujú, sú šetrné k životnému prostrediu, nevyžadujú prakticky žiadnu údržbu počas prevádzky, periodické úpravy a pod. dizajn a zvyšuje jeho spoľahlivosť.

Žiadna iná trieda netradičných energetických inštalácií nemá taký komplexný súbor základných vlastností. Okrem toho môžu zabezpečiť zásobovanie energiou v regiónoch s priemernou rýchlosťou vetra len 3-5 m/s. V skutočnosti vlastník VEUMM získava takmer úplnú nezávislosť od tradičných výrobcov energie a prírodných javov.

V porovnaní s Európou a USA sa u nás vyrába oveľa menej veterných turbín. Možno je to kvôli nedostatočnej informovanosti potenciálnych spotrebiteľov alebo relatívnej lacnosti kvapalného paliva, ale v krajine sú výrobcovia veterných generátorov a ich výrobky nie sú v kvalite nižšie ako tie zahraničné. Na základe konštrukčných charakteristík sú vyrábané jednotky rozdelené do dvoch skupín. Prvá zahŕňa inštalácie s výkonom do 1000 W. Ako príklad môžeme uviesť rodinu zariadení vyrábaných petrohradským podnikom FSUE Central Research Institute Elektropribor. Ide o mobilné zariadenia s trojlistovým veterným kolesom s priemerom 1,5 alebo 2,2 metra, ktorých inštalácia je taká jednoduchá, že ju spotrebiteľ zvládne samostatne. Po zabalení je jednotka (bez batérie) umiestnená v dvoch krabiciach s celkovou hmotnosťou 50 kg.

Obr. 1. Príklady a vzhľad VEUMM.

Inštalácia má originálny systém veternej lopatky, ktorá neustále orientuje veterné koleso smerom k vetru a zároveň chráni zariadenie pred príliš veľkým tlakom vetra. Ako každý bežný veterný mlyn, v horizontálnej rovine sa korouhvička pod vplyvom vetra dokáže otočiť v oboch smeroch o niekoľko otáčok. Keď vietor ustane, špeciálna pružina ho vráti do pôvodnej polohy a zabráni skrúteniu kábla, ktorý sa používa na odvádzanie energie. Okrem toho je generátor spolu s veterným kolesom schopný otáčať sa vo vertikálnej rovine. Ak je vietor príliš silný a hrozí poškodenie inštalácie, koleso s generátorom sa otáča okolo horizontálnej osi, čím sa optimalizuje tlak vetra až do uhla 900, keď lopatky stoja rovnobežne s prúdom vzduchu.

Inštalácie druhej skupiny (UVE 1000 a UVE 1500) sú blízko stacionárnych. Na prefabrikovanom stožiari z rúr s oceľovými výstuhami je namontované päťlistové veterné koleso s priemerom 3,3 m. Stožiar vyžaduje základ a špeciálne zariadenia na inštaláciu a demontáž. Na ochranu pred silným vetrom sa používa iné riešenie. Generátor je uložený asymetricky na otočnom ložisku. Keď sa tlak vetra zvýši, telo generátora sa začne plaviť a otáča veterné koleso v horizontálnej rovine. Vietor sa utíši a pružina korouhvičky vráti koleso do predchádzajúcej polohy.

Za zmienku tiež stojí, že ak sa špecifické náklady na zahraničné európske analógy veterných turbín s menovitým výkonom do 5 kW pohybujú od 1,4 do 6,4 eur za watt, potom je rovnaký údaj pre väčšinu ruských veterných turbín trikrát nižší.

Prechod na energetický sektor stredne výkonných veterných turbín je pomerne jednoduchý na realizáciu vytvorením energetických komplexov (EC) pozostávajúcich z niekoľkých zariadení (5-10 jednotiek). Súčet výkonu sa vykonáva na jednej batérii. Hoci takýto komplex nemôže byť umiestnený na šiestich akroch, bude aj tak zaberať malú plochu. Menovitý výkon EC možno zvýšiť na 10-15 kW, špičkový výkon - až 20-25 kW, výkon - až 1800 kWh/mesiac, ale výrobné náklady sa znížia 3-4 krát.

Takýto komplex je schopný kompletne zabezpečiť energiu nielen pre veľkú farmu alebo malú dedinu. Treba si uvedomiť, že v tomto prípade je potrebné zabezpečiť výkonovú rezervu v podobe dieselovej elektrárne.

Vďaka svojim skutočne jedinečným prevádzkovým vlastnostiam a technickým vlastnostiam sú VEUMM schopné zabezpečiť nielen každodenný život vidieckych a vidieckych domov. Môžu byť alternatívou pri riešení problému poskytovania energie širokej škále autonómnych staníc: navigačné, rádioreléové, meteorologické, servisné ropovody a plynovody atď.

Mnohé takéto stanice sa nachádzajú v ťažko dostupných oblastiach v značnej vzdialenosti od ľudských obydlí – na pobreží Severného ľadového oceánu, v tajge a tundre, kde je dodanie potrebného vybavenia značným problémom.

Postupne mnohé stanice prešli do automatického režimu, ale problém ich zásobovania energiou je stále dosť akútny. Je potrebné nielen znížiť náklady na ich údržbu a servis, ale aj zaručiť spoľahlivú prevádzku. Na tieto účely sú vhodné VUEMM. Sú jednoduché a spoľahlivé pri výrobe, prevádzke, preprave, inštalácii a oprave. Napokon, v porovnaní s akýmkoľvek iným zdrojom energie sú mimoriadne lacné.

Záver

Abstrakt predstavuje jednu z možností riešenia problému spojeného so zásobovaním poľnohospodárstva alebo súkromného vlastníctva energiou pomocou veterných elektrární. Takéto inštalácie sa môžu stať alternatívou k tradičným spôsobom napájania týchto zariadení.

Literatúra

Solonitsyn A. Druhý príchod veternej energie // „Veda a život“, 2004, č. 3.

Heinz Schulz. Technika „Kleine Windkraftanlage“. Erfahrungen. Mebergebnisse. Okobuch Verlag, Staufen, 1993.

Fateev E. M. Veterné motory - M.: GINTI strojárskej literatúry, 1962.

www.elektropribor.spb.ru/rufrset.

Vyplnil: Roman Panov, 10a

Učiteľ: Gavrina I.E.

Alternatívna energia je súbor perspektívnych spôsobov získavania energie, ktoré nie sú také rozšírené ako tradičné, ale sú zaujímavé pre rentabilitu ich využitia s nízkym rizikom poškodenia ekológie územia.

Alternatívny zdroj energie je spôsob, zariadenie alebo štruktúra, ktorá umožňuje získavať elektrickú energiu a nahrádza tradičné zdroje energie, ktoré fungujú na báze ropy, vyťaženého zemného plynu a uhlia. Zmyslom hľadania alternatívnych zdrojov energie je potreba jej získavania z energie obnoviteľných alebo prakticky nevyčerpateľných prírodných zdrojov a javov. Do úvahy možno vziať aj šetrnosť k životnému prostrediu a nákladovú efektívnosť.

Hlavným ekologickým zdrojom energie je Slnko.

Energia Slnka sa vypočíta podľa vzorca:

kde R e je emisivita Slnka

Veterná energia je odvetvie energetiky špecializujúce sa na využitie veternej energie – kinetickej energie vzdušných hmôt v atmosfére.

Veterné mlyny na výrobu elektriny boli vynájdené v 19. storočí v Dánsku. Prvá veterná elektráreň tam bola postavená v roku 1890 a v roku 1908 tu bolo už 72 staníc s výkonom od 5 do 25 kW. Najväčší z nich mal výšku veže 24 m a štvorlistové rotory s priemerom 23 m Predchodca moderných veterných elektrární s horizontálnou osou mal výkon 100 kW a bol postavený v roku 1931 v Jalte. Mal vežu vysokú 30 m.

Väčšinu nákladov na veternú energiu určujú počiatočné náklady na výstavbu veľmi drahých konštrukcií veterných turbín.

Úspora paliva

Veterné generátory počas prevádzky nespotrebúvajú prakticky žiadne fosílne palivá. Prevádzkou veterného generátora s výkonom 1 MW počas 20 rokov možno ušetriť približne 29-tisíc ton uhlia alebo 92-tisíc barelov ropy.

• Dokážte, že veterná energia je premenená energia slnečných lúčov.
• Slnečná energia riadi počasie na Zemi. Vietor vzniká v dôsledku nerovnomerného zahrievania vzduchu: na miestach viac ohrievaných Slnkom stúpa teplý vzduch a na jeho miesto nastupuje studený vzduch. Veterná energia je teda derivátom slnečnej energie.

prílivová elektráreň(TPP) je špeciálny typ vodnej elektrárne, ktorá využíva energiu prílivu a odlivu a vlastne kinetickú energiu rotácie Zeme. Prílivové elektrárne sú postavené na brehoch morí, kde gravitačné sily Mesiaca a Slnka menia hladinu vody dvakrát denne. Kolísanie hladiny vody v blízkosti brehu môže dosiahnuť 13 metrov.

Na získanie energie je záliv alebo ústie rieky zablokované priehradou, v ktorej sú inštalované hydraulické jednotky, ktoré môžu pracovať v režime generátora aj v režime čerpadla (na čerpanie vody do nádrže na následnú prevádzku v neprítomnosti prílivu a odlivu). V druhom prípade sa nazývajú prečerpávacie elektrárne.

Energia vĺn- energia prenášaná vlnami na hladine oceánu. Dá sa s ním vykonávať užitočná práca – výroba elektriny, odsoľovanie vody a prečerpávanie vody do nádrží. Energia vĺn je obnoviteľný zdroj energie.

Energia vĺn je koncentrovaná energia vetra a prípadne slnečnej energie. Sila získaná z narušenia všetkých oceánov planéty nemôže byť väčšia ako sila získaná zo Slnka. Ale hustota výkonu elektrických generátorov poháňaných vlnami môže byť oveľa väčšia ako pri iných alternatívnych zdrojoch energie.

Solárna elektráreň je inžinierska stavba, ktorá premieňa slnečné žiarenie na elektrickú energiu. Metódy premeny slnečného žiarenia sú rôzne a závisia od konštrukcie elektrárne.

Typy solárnych elektrární

• Typ veže SES
• Riad typu SES
• SES pomocou fotobatérií
• SPP využívajúce parabolické koncentrátory
• Kombinované SES
• Balónové solárne elektrárne

Tieto elektrárne sú založené na princípe výroby vodnej pary pomocou slnečného žiarenia. V strede stanice sa nachádza veža s výškou 18 až 24 metrov (v závislosti od výkonu a niektorých ďalších parametrov môže byť výška väčšia alebo menšia), na ktorej vrchu je nádrž s vodou. Táto nádrž je natretá čiernou farbou, aby absorbovala tepelné žiarenie. Aj v tejto veži je čerpacia skupina, ktorá dodáva paru do turbogenerátora, ktorý je umiestnený mimo veže. Heliostaty sú umiestnené v kruhu od veže v určitej vzdialenosti. Heliostat je zrkadlo s plochou niekoľkých metrov štvorcových, namontované na podpere a pripojené k všeobecnému polohovaciemu systému. To znamená, že v závislosti od polohy slnka zrkadlo zmení svoju orientáciu v priestore. Hlavnou a najnáročnejšou úlohou je umiestniť všetky zrkadlá stanice tak, aby v akomkoľvek danom čase všetky odrazené lúče dopadli na nádrž. Za jasného slnečného počasia môže teplota v nádrži dosiahnuť 700 stupňov. Tieto teplotné parametre sa využívajú vo väčšine tradičných tepelných elektrární, preto sa na výrobu energie používajú štandardné turbíny. V skutočnosti je na staniciach tohto typu možné dosiahnuť relatívne vysokú účinnosť (asi 20%) a vysoké výkony.

Geotermálna elektráreň (GeoTES) je typ elektrárne, ktorá vyrába elektrickú energiu z tepelnej energie podzemných zdrojov (napríklad gejzírov).

Geotermálna energia je energia získaná z prirodzeného tepla Zeme. Toto teplo je možné dosiahnuť pomocou studní. Geotermálny gradient vo vrte sa zvyšuje o 1 °C každých 36 metrov. Toto teplo je dodávané na povrch vo forme pary alebo horúcej vody. Takéto teplo je možné využiť ako priamo na vykurovanie domov a budov, tak aj na výrobu elektriny.

Obnoviteľné (alternatívne) zdroje energie tvoria len asi 1 % celosvetovej výroby elektriny. Hovoríme predovšetkým o geotermálnych elektrárňach (GeoTES), ktoré vyrábajú značnú časť elektriny v krajinách Strednej Ameriky, na Filipínach a na Islande; Island je tiež príkladom krajiny, kde sa termálne vody hojne využívajú na vykurovanie.

Prílivové elektrárne (TPP) sú v súčasnosti dostupné len v niekoľkých krajinách – vo Francúzsku, Veľkej Británii, Kanade, Rusku, Indii a Číne.

Solárne elektrárne (SPP) fungujú vo viac ako 30 krajinách.

V poslednom čase mnoho krajín rozširuje využívanie veterných elektrární (WPP). Najviac ich je v krajinách západnej Európy (Dánsko, Nemecko, Veľká Británia, Holandsko), v USA, Indii a Číne. Dánsko získava 25 % svojej energie z vetra

1 z 13

Prezentácia na tému:

Snímka č

Popis snímky:

Snímka č

Popis snímky:

Veterná energia na Zemi je nevyčerpateľná. Už mnoho storočí sa ľudia snažia premeniť veternú energiu vo svoj prospech budovaním veterných staníc, ktoré plnia rôzne funkcie: mlyny, vodné a olejové čerpadlá, elektrárne. Ako ukazuje prax a skúsenosti mnohých krajín, využívanie veternej energie je mimoriadne výnosné, pretože po prvé, náklady na veternú energiu sú nulové a po druhé, elektrina sa získava z veternej energie, a nie spaľovaním uhlíkového paliva, spaľovaním. produkty, o ktorých je známe, že sú nebezpečné pre ľudí.

Snímka č

Popis snímky:

Rotačná veterná elektráreň (WPP) Premieňa kinetickú energiu prúdenia vetra na elektrickú energiu. Veterná farma pozostáva z veterno-mechanického zariadenia (rotor alebo vrtuľa), generátora elektrického prúdu, automatických zariadení na riadenie činnosti veterného motora a generátora a konštrukcií na ich inštaláciu a údržbu.

Snímka č

Popis snímky:

Veterná elektráreň je súbor technických zariadení na premenu kinetickej energie prúdenia vetra na mechanickú energiu otáčania rotora generátora. Veterná turbína pozostáva z jednej alebo viacerých veterných turbín, akumulačného alebo záložného zariadenia a automatických riadiacich a regulačných systémov pre prevádzkové režimy zariadenia. Odľahlé oblasti, nedostatočne zásobované elektrickou energiou, nemajú prakticky žiadnu inú ekonomicky výhodnú alternatívu, akou je výstavba veterných elektrární.

Snímka č

Popis snímky:

Vietor má kinetickú energiu, ktorá sa môže pomocou veterno-mechanického zariadenia premeniť na mechanickú energiu a potom pomocou elektrického generátora na elektrickú energiu. Rýchlosť vetra sa meria v kilometroch za hodinu (km/h) alebo metroch za sekundu (m/s): 1 km/h = 0,28 m/s 1 m/s = 3,6 km/h Energia vetra je úmerná tretej mocnine rýchlosť vetra = 1/2 dAtS3d - hustota vzduchu, A - plocha, ktorou vzduch prechádza, t - časový úsek, S - rýchlosť vetra.

Snímka č

Popis snímky:

Výkon (P) je úmerný energii vetra, ktorá prejde povrchom ("zametaná plocha") za jednotku času. Sila vetra = 1/2 dAS3

Snímka č

Popis snímky:

Vietor je charakterizovaný nasledujúcimi ukazovateľmi: priemerná mesačná a priemerná ročná rýchlosť v súlade s gradáciami magnitúdy a vonkajšími charakteristikami na Beaufortovej stupnici; maximálna rýchlosť nárazov je veľmi dôležitým ukazovateľom stability veternej elektrárne; smer vetra/vetrov – „veterná ružica“, frekvencia zmien smerov a sily vetra (obr. 1); turbulencia je vnútorná štruktúra prúdenia vzduchu, ktorá vytvára rýchlostné gradienty nielen v horizontálnej, ale aj vo vertikálnej rovine; nárazový prúd - zmena rýchlosti vetra za jednotku času; hustota prúdenia vetra v závislosti od atmosférického tlaku, teploty a vlhkosti. vietor môže byť jednofázové, ako aj dvojfázové a viacfázové médium obsahujúce kvapky kvapalných a pevných častíc rôznej veľkosti pohybujúce sa vo vnútri prúdenia rôznymi rýchlosťami.

Snímka č

Popis snímky:

Snímka č

Popis snímky:

Využitie veternej energie V roku 2008 vzrástla celková kapacita veternej energie na celom svete na 120 GW. Veterné elektrárne na celom svete vyrobili v roku 2007 približne 200 miliárd kWh, čo predstavuje približne 1,3 % celosvetovej spotreby elektriny. Celosvetovo bolo v roku 2008 vo veternej energetike zamestnaných viac ako 400 tisíc ľudí. V roku 2008 vzrástol celosvetový trh so zariadeniami na veternú energiu na 36,5 miliardy eur alebo približne 46,8 miliardy amerických dolárov. V roku 2007 bolo 61 % inštalovaných veterných elektrární sústredených v Európe, 20 % v Severnej Amerike a 17 % v Ázii. V roku 2009 vyrobili veterné farmy v Číne približne 1,3 % celkovej výroby elektriny v krajine. V Číne od roku 2006 platí zákon o obnoviteľných zdrojoch energie. Očakáva sa, že do roku 2020 kapacita veternej energie dosiahne 80-100 GW.

Snímka č

Popis snímky:

Snímka č

Popis snímky:

Veterná energia v Bieloruskej republike Veterná energia, ako každý hospodársky sektor, musí mať tri povinné zložky, ktoré zabezpečujú jej fungovanie: zdroje veternej energie, zariadenia na veternú energiu a rozvinutú veternú infraštruktúru. 1. Pre sektor veternej energie v Bielorusku sú zdroje veternej energie prakticky neobmedzené. Krajina má rozvinutú centralizovanú rozvodnú sieť a veľké množstvo voľného priestoru, ktorý nezaberajú ekonomické subjekty. Preto o umiestnení veterných elektrární (VE) a veterných elektrární (VE) rozhoduje len kompetentné umiestnenie veterných elektrární na plochách na to vhodných.2. Možnosti nákupu zahraničného veterného zariadenia sú veľmi obmedzené z dôvodu nedostatočného výberu presne tých zariadení pre veterné turbíny a veterné farmy, ktoré zodpovedajú klimatickým podmienkam Bieloruska, ako aj silného odporu zodpovedných administratívnych úradníkov z oficiálneho energetického sektora. .3. Nedostatok infraštruktúry pre projektovanie, realizáciu a prevádzku veternej techniky a tým aj praktických skúseností a kvalifikovaného personálu je možné prekonať len aktívnou spoluprácou s predstaviteľmi rozvinutej infraštruktúry veternej energie v zahraničí.

Snímka č

Popis snímky:

Snímka č

Popis snímky:

Vetry, ktoré vznikajú v kontinentálnych oblastiach a severných zemepisných šírkach, sa vyznačujú prudkými nárazmi a častými zmenami smeru a líšia sa od pomerne pokojných vetrov na európskom morskom pobreží (Holandsko, Nemecko). Štruktúra vetra sa mení v závislosti od výšky nad zemským povrchom, pričom vo vysokých vrstvách vzduchu sa zvyšuje stabilita prúdenia vzduchu. Rozdiel v temperamente vetra vyžaduje určitý konštruktívny prístup pri vytváraní veternej farmy. Navrhované riešenie je univerzálne pre vietor akéhokoľvek smeru a rýchlosti, vrátane búrkových.

História veternej energie začína od nepamäti: veterná energia spoľahlivo a verne slúži ľuďom už viac ako 6000 rokov. Prvé jednoduché veterné turbíny sa používali v staroveku v Egypte a Číne. V meste Alexandria sa tak zachovali zvyšky kamenných veterných mlynov bubnového typu (II-I storočia pred naším letopočtom). Peržania (v 7. storočí nášho letopočtu) stavali veterné mlyny vyspelejšej konštrukcie – okrídlené. O niečo neskôr, v 8. – 9. storočí, sa v Rusku a Európe objavili veterné mlyny (5) Od 13. storočia sa v západnej Európe, najmä v Holandsku, Dánsku a Anglicku, rozšírili veterné motory na získavanie vody, mletie obilia a. riadenie rôznych strojov. Treba si uvedomiť, že pred Veľkou októbrovou revolúciou bolo v ruských roľníckych farmách asi 250 tisíc veterných mlynov, ktoré ročne mleli polovicu úrody. S vynálezom parných strojov a potom spaľovacích motorov a elektromotorov boli staré primitívne veterné motory a mlyny vytlačené z mnohých priemyselných odvetví a ponechané na poľnohospodárstvo. Začiatkom 20. storočia ruský vedec N. E. Žukovskij rozvinul teóriu vysokorýchlostného veterného motora a položil vedecké základy pre vytvorenie vysokovýkonných veterných motorov schopných efektívnejšie využívať veternú energiu. Postavili ich jeho študenti po organizácii Centrálneho aerohydrodynamického inštitútu (TsAGI) v roku 1918.

Sovietski vedci a inžinieri teoreticky zdôvodnili zásadne nové schémy a vytvorili veterné elektrárne a veterné elektrárne (WPP) rôznych typov s výkonom do 100 kW, dokonalé v dizajne, na mechanizáciu a elektrifikáciu a iné účely. Veľký prínos do histórie veternej energie a jej využitia urobili takí sovietski vedci ako: N.V. Krasovský, G.Kh.Sabinin, E.M. Fateev a mnohí ďalší. V 20. storočí vedecko-technický pokrok, ktorý naberal na sile obrovským tempom, radikálne zmenil technologický obraz sveta. Oceľ, ropa, plyn, nové materiály a príležitosti posunuli ďaleko do úzadia výdobytky ľudskej civilizácie vo veternej energii. Aktívne využívanie ropy, uhlia a plynu však môže viesť k ich zániku, preto mnohé krajiny začali rozvíjať takzvanú netradičnú alebo alternatívnu energiu – obnoviteľné zdroje energie, ktoré majú aj ekologické výhody. Ale, ako viete, nové je dobre zabudnuté staré, a preto ľudstvo opäť obracia svoju pozornosť na veternú energiu.