Αιολικά πάρκα (αιολικά πάρκα) - συσκευές ειδικού σχεδιασμού στις οποίες η αιολική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Κάθε μέρα γίνονται πιο δημοφιλείς. Χρησιμοποιώντας τις φυσικές και κυρίως τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, οι βολικοί και απλοί αιολικοί σταθμοί, οι επονομαζόμενοι ανεμόμυλοι, αποτελούν μια εξαιρετική εναλλακτική λύση για τους παραδοσιακούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, ειδικά σε ιδιωτικές κατοικίες.
Χρησιμοποιώντας αιολική ενέργεια
Οι ανεμόμυλοι, ή μάλλον η αρχή της δράσης τους, ξεχάστηκαν αξέχαστα τα είκοσι του περασμένου αιώνα. Ωστόσο, η αιολική ενέργεια δεν χρησιμοποιήθηκε ακόμη και για να αποκτήσει ηλεκτρική ενέργεια. Τροφοδότησε μυλόπετρα, χρησιμοποιήθηκε ως κινητήρας για ιστιοφόρα πλοία και αργότερα έβαλε αντλίες για άντληση νερού σε δεξαμενές, δηλαδή μετατράπηκε σε μηχανική ενέργεια.
Η αιολική ενέργεια άρχισε να αναπτύσσεται ταχύτατα στα τέλη της δεκαετίας του εξήντα του τελευταίου αιώνα. Εκείνη την εποχή, οι παραδοσιακοί μεταφορείς ενέργειας έπεσαν λυπημένοι, επιπλέον, αυξήθηκαν έντονα στην τιμή και τα περιβαλλοντικά προβλήματα που συνδέονται με τη χρήση τους έγιναν ολοένα και πιο έντονα.
Προήγαγε τη χρήση εναλλακτικών πηγών ηλεκτρικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης της αιολικής ενέργειας, και την τεχνολογική πρόοδο. Δημιουργήθηκαν νέα υψηλής αντοχής και αρκετά ελαφριά υλικά, επιτρέποντας την κατασκευή πύργων ύψους μέχρι 120 μ. Και τεράστιων λεπίδων.
Οι άνεμοι που φυσούν σε πολλές περιοχές του πλανήτη είναι σε θέση να περιστρέψουν τους στρόβιλους του σταθμού παραγωγής ενέργειας με ταχύτητα αρκετή για να παρέχουν ενέργεια σε ιδιωτικές κατοικίες, μικρές γεωργικές εκμεταλλεύσεις ή σχολεία σε αγροτικές περιοχές.
Αλλά σε κάθε βαρέλι μέλι υπάρχει τουλάχιστον μια μύγα στην αλοιφή. Ο άνεμος δεν μπορεί να είναι υποτονικός, δεν φυσάει πάντοτε, ειδικά στην ίδια κατεύθυνση και στην ίδια ταχύτητα. Η τεχνολογική πρόοδος δεν παραμένει ακίνητη. Αν σήμερα αιολικά πάρκα για ιδιωτικό σπίτι, που παράγουν εκατοντάδες κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας, δεν είναι πια σπάνια, τότε αύριο, ίσως δεκάδες μεγαβάτ να γίνουν καθημερινές ρουτίνες. Σε κάθε περίπτωση, υπάρχουν ήδη αιολικά πάρκα χωρητικότητας 5 mW ή περισσότερο.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των αιολικών πάρκων
Εκτός από τη χρήση ελεύθερης αιολικής ενέργειας και ανεξαρτησίας από εξωτερικές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας, οι αιολικοί σταθμοί έχουν αρκετά σημαντικά πλεονεκτήματα. Δεν υπάρχει περιβαλλοντικό πρόβλημα αποθήκευσης και διάθεσης των αποβλήτων και η μέθοδος παραγωγής ενέργειας είναι μία από τις πιο φιλικές προς το περιβάλλον. Για να μην αναφέρουμε πώς μια ανεμογεννήτρια βλέπει αισθητικά στον ουρανό, μπορεί να θεωρηθεί το πλεονέκτημά της ότι η εγκατάσταση μπορεί να είναι τόσο σταθερή όσο και κινητή.
Επιπλέον, σήμερα είναι ήδη δυνατή η επιλογή ενός αιολικού πάρκου κατάλληλου μοντέλου και δυναμικότητας ή η χρήση ενός εργοστασίου που συνδυάζει τη χρήση διαφόρων ενεργειακών πηγών, παραδοσιακών και εναλλακτικών. Μπορεί να είναι σταθμός παραγωγής πετρελαίου ή ηλιακής ενέργειας.
Οι αιολικές μονάδες έχουν επίσης μειονεκτήματα. Πρώτον, είναι τόσο θορυβώδεις ώστε οι μεγάλες εγκαταστάσεις πρέπει να απενεργοποιούνται τη νύχτα. Δεύτερον, παρεμποδίζουν συχνά την εναέρια κυκλοφορία ή τα ραδιοκύματα. Τρίτον, πρέπει να τοποθετηθούν σε πραγματικά τεράστιες περιοχές. Και υπάρχει ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα των δομών με λοβούς - πρέπει να σβήνουν κατά τη διάρκεια πτήσεων μαζικών εποχιακών πτηνών.
Τύποι αιολικών πάρκων
Σύμφωνα με τη λειτουργικότητα του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, οι αιολικές μονάδες μπορούν να χωριστούν σε στάσιμες και κινητές ή κινητές.Οι ισχυρές σταθερές εγκαταστάσεις απαιτούν μια ολόκληρη σειρά προπαρασκευαστικών εργασιών, αλλά είναι σε θέση να συγκεντρώσουν επαρκή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας για χρήση σε ήρεμους καιρούς σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.
Οι κινητές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι απλούστερες στο σχεδιασμό τους, ανεπιτήδευτη, εύκολη στην εγκατάσταση και εύκολη στη λειτουργία τους. Χρησιμοποιούνται συνήθως για την τροφοδοσία ηλεκτρικών συσκευών ή όταν ταξιδεύουν.
Ο σχεδιασμός διακρίνει μεταξύ αιολικών πάρκων με πτερύγια και ρότορα.
Στον τόπο εγκατάστασης του αιολικού πάρκου υπάρχουν:
- έδαφος. Είναι εγκατεστημένα σε υψηλό έδαφος και είναι πιο κοινά σήμερα.
- παράκτια. Είναι χτισμένα στην παράκτια ζώνη των θαλασσών και των ωκεανών, όπου εξαιτίας της ανομοιόμορφης θέρμανσης της γης και του νερού, οι άνεμοι φυσούν συνεχώς.
- offshore. Είναι χτισμένα στη θάλασσα σε απόσταση 10-15 χλμ. Από την ακτή, όπου οι άνεμοι της θάλασσας χτυπάνε συνεχώς.
- κυμαινόμενο. Βρίσκονται επίσης περίπου στην ίδια απόσταση από την ακτή ως υπεράκτια, αλλά σε μια πλωτή πλατφόρμα.
Από το πεδίο εφαρμογής της μονάδας παραγωγής ενέργειας, οι ανεμογεννήτριες είναι βιομηχανικές και οικιακές.
Φτερωτό αιολικό πάρκο
Οι ανεμογεννήτριες Vane, οι οποίες είναι ηγέτες στην αγορά αιολικής ενέργειας, έχουν εξοικειωθεί. Σε ένα υψηλό όνειρο, εγκαθίσταται ένας μηχανισμός λεπίδων με έναν οριζόντιο άξονα περιστροφής, κυρίως ένα τριών λεπίδων, και η ισχύς του εξαρτάται από το μέγεθος των λεπίδων. Ένα τέτοιο συσσωμάτωμα φτάνει τη μέγιστη ταχύτητα περιστροφής του όταν οι λεπίδες είναι κάθετες στην ροή του ανέμου · ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός του επιτρέπει τη δυνατότητα αυτόματης περιστροφής του άξονα περιστροφής με τη μορφή πτερυγίου σταθεροποίησης σε μικρά και ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου στροφής σε πιο ισχυρούς σταθμούς.
Τα αιολικά πάρκα Vane διαφέρουν κυρίως από τον αριθμό των λεπίδων. Μπορούν να είναι πολλαπλών λεπίδων, δύο λεπίδων, ακόμη και με μία λεπίδα και αντίβαρο.
Περιστροφικά αιολικά πάρκα
Οι περιστροφικές ή περιστροφικές μονάδες αιολικής ενέργειας έχουν έναν κατακόρυφο άξονα περιστροφής και είναι ανεξάρτητες από την κατεύθυνση του ανέμου. Αυτό είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα όταν χρησιμοποιείτε ρεύματα αέρα που εκτοξεύουν την επιφάνεια. Το μειονέκτημα ενός αιολικού πάρκου αυτού του σχεδιασμού είναι η χρήση πολυπολικών γεννητριών που λειτουργούν σε χαμηλές ταχύτητες και δεν είναι ευρέως διαδεδομένες.
Αυτές οι εγκαταστάσεις είναι αργές και ως εκ τούτου δεν δημιουργούν πολύ θόρυβο. Επιπλέον, το πλεονέκτημά τους είναι η απλότητα των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, τα οποία δεν παραβιάζονται από τυχαίες ξαφνικές ριπές ανέμου.
Οι ειδικοί πιστεύουν ότι τα περιστροφικά αιολικά πάρκα είναι τα πιο ελπιδοφόρα για τη μεγάλη αιολική ενέργεια. Είναι αλήθεια ότι για την προώθηση μιας τέτοιας εγκατάστασης πρέπει να εφαρμοστεί εξωτερική ενέργεια. Μόνο όταν φτάσει σε ορισμένες αεροδυναμικές επιδόσεις, μεταβαίνει από τη λειτουργία του κινητήρα σε λειτουργία γεννήτριας.
Συνδυασμένο σύστημα ανεμογεννήτριας
Το μειονέκτημα των ανεμογεννητριών - άνιση παροχή ηλεκτρικής ενέργειας - σε μεγάλα δίκτυα αντισταθμίζεται από μεγάλο αριθμό εγκαταστάσεων.
Μπορείτε επίσης να αντισταθμίσετε αυτό το μειονέκτημα χρησιμοποιώντας συνδυασμένα συστήματα στα οποία υπάρχουν ειδικές συσκευές που κατανέμουν το φορτίο μεταξύ της μονάδας αιολικής ενέργειας (ανεμογεννήτρια) και του πετρελαιοκινητήρα. Ως εκ τούτου, αυτόνομα δίκτυα χαμηλής ισχύος από 0,5 έως 4 MW σε συνδυασμό με κινητήρα ντίζελ μπορούν να λειτουργήσουν αξιόπιστα και ομοιόμορφα.
Ο σύγχρονος εξοπλισμός, ο οποίος εξοικονομεί περίπου το 65% του υγρού καυσίμου ανά έτος, σας επιτρέπει να συνδέσετε έναν κινητήρα ντίζελ ή να τον απενεργοποιήσετε σε λίγα δευτερόλεπτα, εάν είναι απαραίτητο.
Οικιακά και βιομηχανικά αιολικά πάρκα
Οι οικιακοί αιολικοί σταθμοί έχουν ισχύ από 250 W έως 15 kW, μπορούν να λειτουργούν σε συνδυασμό με ηλιακούς συλλέκτες, με ή χωρίς μπαταρία.
Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από αιολικά πάρκα των νοικοκυριών είναι αρκετά δαπανηρή, αλλά συχνά συμβαίνει ότι απλώς δεν υπάρχουν άλλες πηγές.
Τα εγχώρια αιολικά πάρκα στη Ρωσία κατασκευάζονται με μια γεννήτρια συνεχούς ρεύματος που φορτίζει μπαταρίες έως 800 Ah. Όλες οι οικιακές συσκευές μπορούν να λειτουργούν από τέτοιες μπαταρίες στο σπίτι: τηλεόραση, ηλεκτρικό βραστήρα κλπ.
Η διαδικασία φόρτισης των μπαταριών μετά την αποσύνδεση του φορτίου μπορεί να είναι αρκετά μεγάλη, ανάλογα με την ισχύ του ανέμου και την ισχύ της γεννήτριας.
Υπάρχουν επίσης εγχώριες εγχώριες αιολικές πάρκα στη ρωσική αγορά, είναι αρκετά ακριβά, αλλά συνήθως δίνουν λιγότερο από το ήμισυ της ονομαστικής ισχύος.
Τα βιομηχανικά αιολικά πάρκα διακρίνονται από σημαντικά μεγαλύτερη ισχύ και συνήθως ενσωματώνονται σε ενιαία δίκτυα.
Τα ιδιωτικά αιολικά πάρκα γενικά έχουν χωρητικότητα 3 έως 5, λιγότερο συχνά 10 kW. Εάν η μέση ετήσια ταχύτητα ανέμου στην περιοχή φτάσει τα 3-4 m / s, τότε ένα τέτοιο αιολικό πάρκο μπορεί να παράσχει ηλεκτρική ενέργεια σε μια μέση εξοχική κατοικία, πρατήριο ή μικρό καφενείο.
Τα κύρια χαρακτηριστικά του αιολικού πάρκου
Η ονομαστική ισχύς είναι ο κύριος δείκτης που χαρακτηρίζει όλες τις μονάδες παραγωγής ενέργειας, οι ανεμογεννήτριες δεν αποτελούν εξαίρεση. Καθορίζεται από την ισχύ που παράγεται από τη γεννήτρια με μέση ταχύτητα ανέμου 12 m / s και εξαρτάται από τον τύπο του σταθμού.
Ο επόμενος σημαντικός δείκτης είναι η ονομαστική τάση του αιολικού πάρκου που παράγει η γεννήτρια. Μπορεί να είναι είτε 220 V ή 12 V, και 24 V.
Η ηλεκτρική ισχύς της γεννήτριας εξαρτάται από τη δύναμη του στροβίλου. Δεδομένου ότι η ισχύς του στροβίλου είναι υψηλότερη, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του και κατά συνέπεια ο ισχυρότερος ιστός, αυτός ο δείκτης είναι σημαντικός όταν επιλέγεται και υπολογίζεται ο σχεδιασμός του σκελετού ανύψωσης.
Η ανεμογεννήτρια έχει αρκετά περισσότερα χαρακτηριστικά. Η απόδοσή του είναι σημαντική - αυτή είναι η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγει η συσκευή ανά έτος. Κατά την επιλογή μιας ανεμογεννήτριας, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη μέγιστη ταχύτητα ανέμου που μπορεί να αντέξει ο στρόβιλος και την ελάχιστη (αρχική) ταχύτητα στην οποία αρχίζει να περιστρέφεται. Όταν επιλέγετε ταχύτητα περιστροφής του στροβίλου και ο αριθμός των λεπίδων παίζει κάποιο ρόλο.
Αρχή λειτουργίας και διευθέτησης του αιολικού πάρκου
Σε ένα αιολικό πάρκο, ένα ρεύμα αέρα περιστρέφει έναν τροχό με λεπίδες, από τις οποίες η ροπή μεταδίδεται σε άλλους μηχανισμούς. Όσο μεγαλύτερες είναι οι διαστάσεις του τροχού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροή αέρα που συλλαμβάνει και κατά συνέπεια περιστρέφεται ταχύτερα.
Στη γλώσσα της φυσικής, η γραμμική ταχύτητα του ανέμου μετατρέπεται σε γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του άξονα της γεννήτριας, η οποία, με τη σειρά της, μετατρέπει την περιστροφική κίνηση σε ηλεκτρική ενέργεια, μεταδίδοντάς την μέσω του ελεγκτή στις μπαταρίες. Στην έξοδο της συσκευής, ο ηλεκτρισμός είναι ήδη κατάλληλος για οικιακή χρήση.
Δηλαδή, ένα μικρό αιολικό πάρκο αποτελείται από στρόβιλο, λεπίδες, ουρά (περιστροφικό μηχανισμό), ιστό με καλώδια προέκτασης, μπαταρίες, ελεγκτή φορτίου και μετατροπέα που μετατρέπει 12 V σε 220 V.
Εκτός από αυτές τις συσκευές, ένα βιομηχανικό αιολικό πάρκο περιέχει επίσης συστήματα παρακολούθησης για την κατεύθυνση του ανέμου και την ταχύτητά του, την κατάσταση της γεννήτριας αιολικής ενέργειας και την προστασία από τις εκκενώσεις κεραυνού. Επιπλέον, ο ιστός δεν αντιμετωπίζει τα φορτία μεγαλύτερης κλίμακας και αντικαθίσταται από έναν πύργο στον οποίο βρίσκεται ο πρόσθετος εξοπλισμός.
Σχεδιασμός αιολικού πάρκου
Ο κύριος δείκτης που σας επιτρέπει να αποφασίσετε για τη χρήση ενός αιολικού πάρκου είναι η μέση ετήσια ταχύτητα ανέμου, η οποία θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 5 m / s. Είναι αλήθεια ότι σήμερα υπάρχουν ήδη εύκολα διασκορπισμένα αιολικά πάρκα σχεδιασμένα για να τροφοδοτούν ιδιωτικά νοικοκυριά, τα οποία αρχίζουν να λειτουργούν με ελάχιστη ταχύτητα αέρα 3,5 m / s.
Για να προσδιοριστεί αυτός ο δείκτης, χρησιμοποιούνται ειδικά διαγράμματα ανέμου.
Σε διάφορα κλιματικές ζώνες της Ρωσίας οι μετρήσεις ταχύτητας ανέμου ελήφθησαν για να προσδιοριστεί πόσο αποδοτικές είναι οι αιολικές εγκαταστάσεις. Οι ανεμογεννήτριες και οι σταθμοί λειτουργούν ήδη στην περιοχή του Καλίνινγκραντ, στα νησιά των διοικητών, στο Μουρμάνσκ, στη Δημοκρατία Σακχά (Yakutia) και στο Bashkortostan.
Όταν αποφασίζετε εάν θα εγκαταστήσετε αιολικό σταθμό ή ιδιωτικό αιολικό πάρκο, αξίζει να ξεκινήσετε με ειδικούς να διεξάγετε έρευνα σχετικά με την κατεύθυνση και τη δύναμη του ανέμου χρησιμοποιώντας ανεμόμετρα και να χτίσετε χάρτες της διαθεσιμότητας της ενέργειας του.Με βάση αυτά τα στοιχεία, υπολογίζεται και αναπτύσσεται ένας σχεδιασμός ανεμογεννητριών ή ένα σχέδιο πολλών εγκαταστάσεων, οι τεχνικές και οι γεωμετρικές παράμετροι του.
Είναι αδύνατο να κατασκευαστεί ένα βιομηχανικό αιολικό πάρκο επαρκούς χωρητικότητας χωρίς επενδυτές και οι καλώς εκτελούμενοι υπολογισμοί και ένα ολοκληρωμένο έργο θα συμβάλουν στον προσδιορισμό της περιόδου αποπληρωμής του έργου και θα προσελκύσουν πρόσθετη χρηματοδότηση.
Ιδιωτικά αιολικά πάρκα
Σύμφωνα με σημαντικά υποτιμημένα στατιστικά στοιχεία, τα οποία δεν λαμβάνουν υπόψη τα αποσπασμένα απομακρυσμένα κτίρια και κατασκευές, περίπου το 30% των ιδιωτικών νοικοκυριών σε αγροτικές περιοχές, όπου η τοποθέτηση ηλεκτρικών δικτύων είναι αδύνατη για οικονομικούς λόγους, δεν διαθέτουν ηλεκτρική ενέργεια. Δεν υπάρχουν παντού γεννήτριες για υγρό καύσιμο. Και αυτό είναι στον 21ο αιώνα!
Μελέτες έχουν δείξει ότι αιολικά σταθμοί διαφόρων δυνατοτήτων μπορούν να εγκατασταθούν σε πολλές περιοχές του Βορρά και του Άπω Βορρά, στη Σαχαλίνη και στην Καμτσάτκα, στην περιοχή του Κάτω Βόλγα, στη Σιβηρία, στην Καρελία και στο Βόρειο Καύκασο.
Η επιλογή της εγκατάστασης επηρεάζεται από τις ανάγκες των πελατών. Εάν είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί η λειτουργία των γεωργικών μηχανημάτων, μια ανεμογεννήτρια χαμηλής ισχύος θα αντιμετωπίσει αυτό το έργο. Αν πρέπει να ηλεκτρίσετε ολόκληρο το κτίριο, να δημιουργήσετε φωτισμό δρόμου, να παράγετε θέρμανση για το σπίτι, πρέπει να εκτελέσετε το έργο ενός σταθμού αιολικής ενέργειας.
Εκτός από τη μέση μηνιαία ταχύτητα ανέμου και την κατεύθυνση της, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η μέση μηνιαία κατανάλωση και το μέγιστο φορτίο ηλεκτρικής ενέργειας. Τέτοιοι υπολογισμοί, εάν είναι επιθυμητό, είναι εύκολο να εκτελεστούν ανεξάρτητα.
Υπάρχει ένας άλλος δείκτης που επηρεάζει το κόστος εξοπλισμού και την εγκατάσταση ανεμογεννητριών. Αυτό είναι το ύψος του ιστού. Όσο μεγαλύτερη είναι η δομή, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του ανέμου και τόσο πιο ακριβό κοστίζει. Βέλτιστη, σύμφωνα με τους ειδικούς, είναι ύψος ιστού 10 μεγαλύτερο από το ψηλότερο δέντρο ή κτίριο σε ακτίνα 100 μ.
DIY αιολικό πάρκο
Για την λειτουργία ηλεκτρικής αντλίας, τηλεόρασης, φωτισμού ή άλλων ηλεκτρικών συσκευών χαμηλής κατανάλωσης σε εξοχικό, μπορεί να γίνει εγκατάσταση αιολικής ενέργειας με το δικό του χέρι, αν υπάρχουν κάποιες γνώσεις ηλεκτρολογίας.
Υπάρχουν στοιχεία αναφοράς και συστάσεις για την επιλογή της ισχύος της ανεμογεννήτριας, του μεγέθους και του αριθμού των λεπίδων της και πολύ λεπτομερείς οδηγίες για την κατασκευή ενός αιολικού σταθμού με τα χέρια σας, από ποια υλικά και εξαρτήματα.
Σήμερα, οι επενδύσεις στην κατασκευή μεγάλων αιολικών πάρκων αναπτύσσονται στην Ευρώπη. Η μαζική κατασκευή μειώνει το κόστος ενός κιλοβάτ και την φέρνει πιο κοντά στην τιμή της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από παραδοσιακές πηγές.
Ο σχεδιασμός των αιολικών πάρκων βελτιώνεται συνεχώς, βελτιώνονται οι αεροδυναμικές και ηλεκτρικές ενδείξεις, μειώνονται οι απώλειες.
Τα αιολικά πάρκα στο σπίτι υπολογίζονται από τους οικονομολόγους ως τα πιο οικονομικά αποδοτικά ενεργειακά έργα. Στο μέλλον, υπόσχονται ανεξαρτησία από τις αρνητικές τάσεις αυτής της αγοράς.
