Tuulipuistot (tuulipuistot) - erityissuunniteltuja laitteita, joissa tuulienergia muunnetaan sähköenergiaksi. Joka päivä niistä tulee suosittuja. Luonnollisten ja mikä tärkeintä uusiutuvien energialähteiden käyttäminen, kätevät ja yksinkertaiset tuulivoimalat, ns. Tuulimyllyt, ovat erinomainen vaihtoehto perinteisille voimalaitoksille, etenkin yksityisissä taloissa.
Tuulivoiman käyttäminen
Tuulimyllyt, tai pikemmin niiden toimintaperiaate, unohtivat ansaitsemattomasti viime vuosisadan kahdenkymmenenluvulla. Tuulivoimaa ei kuitenkaan käytetty silloinkin sähköenergian saamiseksi. Hän käytti kivikivejä, sitä käytettiin purjealusten siirtäjänä ja myöhemmin käynnisti pumpuja veden pumppaamiseksi säiliöihin, ts. Muuttui mekaaniseksi energiaksi.
Tuulienergia alkoi kehittyä nopeasti viimeisen, XX vuosisadan 1960-luvun lopulla. Tuolloin perinteisistä energian kantajista puuttui kovasti, lisäksi niiden hinta nousi jyrkästi, ja niiden käyttöön liittyvät ympäristöongelmat tulivat entistä akuutimmiksi.
Hän edisti vaihtoehtoisten sähkön lähteiden, kuten tuulivoiman, käyttöä ja teknistä kehitystä. Uusia lujia ja melko kevyitä materiaaleja on ilmestynyt, mikä mahdollistaa jopa 120 m korkeiden tornien ja valtavien terien rakentamisen.
Monilla planeetan alueilla puhaltavat tuulet kykenevät kiertämään voimalaitoksen turbiineja riittävän nopeasti tuottamaan energiaa yksityiskoteille, pienille maatiloille tai kouluille maaseudulla.
Mutta missä tahansa hunajatynnyrissä on ainakin yksi kärpäs voissa. Tuulta ei voida hillitä, se ei aina puhalta, etenkin samaan suuntaan ja samalla nopeudella. Teknologinen kehitys ei ole paikallaan. Jos tänään yksityisrakennuksen tuulipuistot, jotka tuottavat satoja kilowatteja sähköä, eivät ole enää harvinaisuus, niin huomenna ehkä kymmenistä megawatteista tulee päivittäisiä rutiineja. Joka tapauksessa tuulipuistoja on jo 5 mW tai enemmän.
Tuulipuistojen edut ja haitat
Ilmaisen tuulienergian käytön ja riippumattomuuden ulkopuolisista sähkönlähteistä lisäksi tuulivoimaloilla on useita merkittäviä etuja. Jätteiden varastoinnissa ja hävittämisessä ei ole ympäristöongelmia, ja energian tuotantomenetelmä on yksi ympäristöystävällisimmistä. Puhumattakaan siitä, kuinka tuuliturbiini näyttää esteettisesti taivasta vasten, voidaan pitää sen etuna, että asennus voi olla sekä kiinteä että liikkuva.
Lisäksi tänään on jo mahdollista valita sopivan mallin ja kapasiteetin tuulipuisto tai käyttää laitosta, jossa yhdistetään useiden perinteisten ja vaihtoehtoisten energialähteiden käyttö. Se voi olla diesel- tai aurinko-tuulivoimalaitos.
Tuulivoimapuistoilla on myös haittoja. Ensinnäkin ne ovat niin meluisia, että suuret asennukset on sammutettava yöllä. Toiseksi ne häiritsevät usein lentoliikennettä tai radioaaltoja. Kolmanneksi ne on sijoitettava todella valtaville alueille. Ja lohkorakenteilla on toinen merkittävä haittapuoli - ne on kytkettävä pois päältä kausiluonteisten lintulentojen aikana.
Tuulipuistojen tyypit
Voimalaitoksen toiminnallisuuden mukaan tuulipuistot voidaan jakaa kiinteisiin ja liikkuviin tai liikkuviin.Tehokkaat kiinteät asennukset vaativat koko joukon valmistelutöitä, mutta ne kykenevät keräämään tarpeeksi virtaa käytettäväksi rauhallisella säällä ladattavissa akkuissa.
Siirrettävät voimalaitokset ovat suunnittelussa yksinkertaisempia, vaatimattomia, helppo asentaa ja helppo käyttää. Niitä käytetään yleensä sähkölaitteiden virtaan tai matkoilla.
Suunnittelussa erotetaan siipien ja roottorien tuulipuistot.
Tuulipuiston asennuspaikassa on:
- maahan. Ne on asennettu korkealle maalle ja ovat yleisin nykyään;
- rannikon. Ne on rakennettu merien ja valtamerten rannikkoalueelle, missä tuulet puhaltavat jatkuvasti maan ja veden epätasaisen lämmityksen vuoksi;
- offshore. Ne on rakennettu mereen 10-15 km: n etäisyydeltä rannikosta, missä meren tuulet puhaltavat jatkuvasti;
- kelluva. Ne sijaitsevat myös suunnilleen samalla etäisyydellä rannikosta kuin merellä, mutta kelluvalla alustalla.
Voimalaitoksen laajuudella tuuliturbiinit ovat teollisia ja kotimaisia.
Siivekäs tuulipuisto
Tuulivoimapuistot, jotka ovat johtavia tuulienergiamarkkinoilla, ovat tuttuja. Korkean unelman päälle terämekanismi on asennettu vaakasuoralla pyörimisakselilla, pääasiassa kolmiterällä, ja sen teho riippuu terien koosta. Tällainen kokoonpano saavuttaa suurimman pyörimisnopeutensa, kun terät ovat kohtisuorassa tuulen virtaukseen nähden, siksi sen rakenne tarjoaa automaattisen pyörimisakselin pyörimislaitteen vakauttajasiipin muodossa pienissä ja elektronisissa kääntöohjausjärjestelmissä voimakkaammilla asemilla.
Vane-tuulipuistot eroavat pääasiassa terien lukumäärästä. Ne voivat olla moniteräisiä, kaksiteräisiä, jopa yhdellä terällä ja vastapainolla.
Pyörivät tuulipuistot
Pyörivillä tai pyörivillä tuulivoimaloilla on pystysuora pyörimisakseli ja ne ovat tuulen suunnasta riippumattomia. Tämä on tärkeä etu, kun käytetään pintavetoisia ilmavirtoja. Tämän mallin tuulipuiston haittana on moninapaisten generaattoreiden käyttö, jotka toimivat alhaisella nopeudella eivätkä ole yleisiä.
Nämä asennukset ovat hitaasti liikkuvia, eivätkä niistä aiheudu paljon melua. Niiden etuna on lisäksi sähköpiirien yksinkertaisuus, joita satunnaiset äkilliset tuulenpuhat eivät riko.
Asiantuntijoiden mielestä pyörivät tuulipuistot ovat lupaavimpia suurelle tuulivoimalle. Totta, tällaisen asennuksen edistämiseksi siihen on käytettävä ulkoista energiaa. Vain saavutettuaan tietyn aerodynaamisen suorituskyvyn se siirtyy itse generaattoritilaan moottoritilasta.
Yhdistetty tuuli-dieseljärjestelmä
Suurten verkkojen tuuliturbiinien haitta - epätasainen sähkönjakelu - korvaa suuri määrä laitoksia.
Tämä haittapuoli on myös mahdollista kompensoida yhdistelmäjärjestelmillä, joissa on erityisiä laitteita, jotka jakavat kuormat tuulivoimalan (tuuliturbiinin) ja dieselmoottorin välillä. Siksi autonomiset verkot, joiden teho on pieni 0,5 - 4 MW, pariksi dieselmoottorin kanssa, voivat toimia luotettavasti ja tasaisesti.
Nykyaikaiset laitteet, jotka säästävät noin 65% nestemäisestä polttoaineesta vuodessa, mahdollistavat dieselmoottorin kytkemisen tai sen sammuttamisen vain muutamassa sekunnissa tarvittaessa.
Kotitalous- ja teollisuustuulipuistot
Kotitalouksien tuulivoimalaitosten teho on 250 W - 15 kW, ne voivat toimia yhdessä aurinkopaneelien kanssa, paristolla tai ilman.
Kotitalouksien tuulipuistojen tuottama sähkö on melko kallista, mutta usein käy niin, että muita lähteitä ei yksinkertaisesti ole.
Venäjän kotimaiset tuulipuistot valmistetaan tasavirtageneraattorilla, joka lataa akut jopa 800 Ah: iin saakka. Kaikki kodinkoneet voivat toimia talossa olevilla paristoilla: televisio, vedenkeitin jne.
Akkujen latausprosessi kuorman irrottamisen jälkeen voi olla melko pitkä tuulen voimakkuudesta ja generaattorin tehosta riippuen.
Venäjän markkinoilla on myös kotimaisia kotimaisia tuulipuistoja, ne ovat melko kalliita, mutta ne antavat yleensä alle puolet nimellistehosta.
Teollisuuden tuulipuistot eroavat toisistaan huomattavasti suuremman tehon perusteella ja yleensä integroidaan yksittäisiin verkkoihin.
Yksityisten tuulipuistojen kapasiteetti on yleensä 3–5, harvemmin 10 kW. Jos alueen keskimääräinen vuotuinen tuulen nopeus saavuttaa 3-4 m / s, niin tuulipuisto voi toimittaa sähköä keskimääräiselle maatalolle, huoltoasemalle tai pienelle kahvilolle.
Tuulipuiston pääpiirteet
Nimellinen teho on tärkein indikaattori, joka karakterisoi kaikkia voimalaitoksia. Tuulivoimalat eivät ole poikkeus. Se määritetään generaattorin tuottamalla voimalla keskimääräisellä tuulen nopeudella 12 m / s, ja se riippuu aseman tyypistä.
Seuraava tärkeä indikaattori on generaattorin tuottaman tuulipuiston nimellisjännite. Se voi olla joko 220 V tai 12 V ja 24 V.
Generaattorin sähköteho riippuu turbiinin tehosta. Koska turbiinin teho on sitä suurempi, mitä suurempi on sen halkaisija ja siksi sitä vahvempi masto, tämä indikaattori on tärkeä maston rakennetta valittaessa ja laskettaessa.
Tuuliturbiinilla on useita muita ominaisuuksia. Sen suorituskyky on tärkeä - tämä on määrä sähköä, jonka laite tuottaa vuodessa. Tuuliturbiinia valittaessa on tiedettävä suurin tuulennopeus, jonka turbiini voi kestää, ja sen minimi (käynnistysnopeus), jolla se alkaa pyöriä. Turbiinin pyörimisnopeuden valinnassa ja siipien määrällä on merkitys.
Tuulipuiston toimintaperiaate ja järjestely
Tuulipuistossa ilmavirta kiertää siipillä varustettua pyörää, josta vääntömomentti siirretään muihin mekanismeihin. Mitä suuremmat pyörän mitat ovat, sitä suurempi ilmavirta se vangitsee ja pyörii sen vuoksi nopeammin.
Fysiikan kielellä lineaarinen tuulennopeus muunnetaan generaattorin akselin pyörimisnopeudeksi, joka puolestaan muuntaa pyörimisliikkeen sähköenergiaksi siirtämällä sen ohjaimen kautta akkuihin. Laite poistuessaan sähkö on jo sopivaa kotitalouskäyttöön.
Toisin sanoen pieni tuulipuisto koostuu turbiinista, siipistä, pyrstöstä (pyörivä mekanismi), mastosta jatkojohtoineen, akkuista, varausohjaimesta ja invertteristä, joka muuntaa 12 V: sta 220 V: iin.
Näiden laitteiden lisäksi teollinen tuulipuisto sisältää myös tuulen suunnan ja nopeuden seurantajärjestelmät, tuulengeneraattorin tilan ja suojan salamanpurkauksilta. Lisäksi masto ei selviydy suurempien kuormien varalta, ja se korvataan tornilla, jossa kaikki lisävarusteet sijaitsevat.
Tuulipuiston suunnittelu
Tärkein indikaattori, jonka avulla voit päättää tuulipuiston käytöstä, on keskimääräinen tuulen nopeus vuodessa, jonka tulisi olla vähintään 5 m / s. Totta, nykyään on jo helposti hajaantuvia tuulipuistoja, jotka on suunniteltu virittämään kotitalouksia ja jotka alkavat toimia vähimmäisnopeudella 3.5 m / s.
Tämän indikaattorin määrittämiseksi käytetään erityisiä tuulikaavioita.
Erilaisissa Venäjän ilmastovyöhykkeet tuulen nopeuden mittaukset tehtiin sen määrittämiseksi, kuinka tehokkaat tuulipuistot ovat siellä. Tuuliturbiinit ja asemat toimivat jo Kaliningradin alueella, komentajasaarilla, Murmanskissa, Sahan tasavallassa (Jakutia) ja Bashkortostanissa.
Päätettäessä tuulivoimalan vai yksityisen tuulipuiston asennuksesta kannattaa aloittaa asiantuntijoiden kanssa suorittaa tuulen suunta- ja lujuustutkimukset anemometrien avulla ja rakentaa karttoja energian saatavuudesta.Näiden tietojen perusteella lasketaan ja kehitetään tuuliturbiinin suunnittelu tai useiden laitosten suunnitelma, sen tekniset ja geometriset parametrit.
Ilman sijoittajia on mahdotonta rakentaa riittävän kapasiteetin teollista tuulipuistoa. Hyvin suoritetut laskelmat ja valmis projekti auttavat määrittämään hankkeen takaisinmaksuajan ja houkuttelemaan lisärahoitusta.
Yksityiset tuulipuistot
Merkittävän aliarvioitujen tilastojen mukaan, joissa ei oteta huomioon erillisiä etärakennuksia ja rakenteita, noin 30 prosentilla yksityisistä kotitalouksista maaseudulla, joilla sähköverkkojen asentaminen on mahdotonta taloudellisista syistä, ei ole sähköä. Kaikkialla ei ole edes nestepolttoaineiden generaattoreita. Ja tämä on 2000-luvulla!
Tutkimukset ovat osoittaneet, että erityyppisiä tuulivoimalaitoksia voidaan asentaa monille pohjoisen ja kauko-pohjoisen alueille, Sahaliniin ja Kamtšatkaan, Ala-Volgan alueelle, Siperiaan, Karjalaan ja Pohjois-Kaukasiaan.
Asennuksen valintaan vaikuttavat asiakkaan tarpeet. Jos on välttämätöntä varmistaa maatalouskoneiden toiminta, pienitehoinen tuuligeneraattori selviää tästä tehtävästä. Jos joudut sähköistämään koko rakennuksen, perustamaan katuvalaistuksen, tarjoamaan talon lämmityksen, sinun on suoritettava tuulivoimalan projekti.
Kuukauden keskimääräisen tuulen nopeuden ja sen suunnan lisäksi on tarpeen laskea sähkön kuukausittainen keskimääräinen kulutus ja huippukuormitus. Tällaiset laskelmat ovat haluttaessa helppo suorittaa itsenäisesti.
On myös toinen indikaattori, joka vaikuttaa laitteiden ja tuuliturbiinien asennuksen kustannuksiin. Tämä on maston korkeus. Mitä korkeampi rakenne, sitä suurempi tuulen nopeus ja sitä kalliimpi. Asiantuntijoiden mukaan optimaalinen on mastokorkeus, joka on 10 suurempi kuin korkein puu tai rakennus 100 metrin säteellä.
DIY tuulipuisto
Sähköpumpun, television, valaistuksen tai muiden pienitehoisten sähkölaitteiden käyttöä varten kesämökissä tuulivoimala voidaan tehdä omalla kädellä, jos sähkötekniikasta on jonkin verran tietoa.
Tuulengeneraattorin tehon, sen siipien koon ja lukumäärän valintaa varten on referenssitietoja ja suosituksia, ja melko yksityiskohtaisia ohjeita siitä, miten tuulivoimalaitos valmistetaan omilla käsillään, mistä materiaaleista ja komponenteista.
Nykyään investoinnit suurten tuulipuistojen rakentamiseen kasvavat Euroopassa. Massarakentaminen vähentää yhden kilowatin kustannuksia ja tuo sen lähemmäksi perinteisistä lähteistä vastaanotetun sähkön hintaa.
Tuulipuistojen suunnittelua parannetaan jatkuvasti, aerodynaamisia ja sähköisiä indikaattoreita parannetaan, häviöitä pienennetään.
Taloustieteilijöiden mukaan kotituulipuistot ovat kustannustehokkaimpia energiaprojekteja. Tulevaisuudessa he lupaavat riippumattomuuden näiden markkinoiden negatiivisista suuntauksista.
