Szélerőműparkok (szélerőműparkok) - speciális kialakítású készülékek, amelyekben a szélenergia elektromos energiává alakul. Minden nap népszerűbbé válnak. A természetes, és ami a legfontosabb, a megújuló energiaforrások, a kényelmes és egyszerű szélerőművek, az úgynevezett szélmalmok kiváló alternatívája a hagyományos erőműveknek, különösen a magánházakban.
A szélenergia felhasználása
A szélmalmokat, vagy inkább cselekedeteik elvét, a múlt század húszas éveiben szándékosan elfelejtették. A szélenergia azonban akkor sem került felhasználásra, hogy villamos energiát nyerjen. Malomköveket hajtott végre, és vitorlás hajók mozgatására használták, majd később szivattyúkat indított a víz tartályokba pumpálására, vagyis mechanikus energiává vált.
A szélenergia gyorsan fejlődik az elmúlt, XX. Század hatvanas éveinek végén. Abban az időben a hagyományos energiahordozók súlyosan hiányoztak, emellett hirtelen áremelkedtek, és a használatukhoz kapcsolódó környezeti problémák egyre súlyosbodtak.
Előmozdította az alternatív villamosenergia-források, köztük a szélenergia felhasználását és a technológiai fejlődést. Megjelent új, nagy szilárdságú és meglehetősen könnyű anyag, amely lehetővé teszi a 120 m magas tornyok és hatalmas pengék építését.
A bolygó sok régiójában fújó szelek elegendő sebességgel képesek forgatni az erőmű turbináit, hogy energiát biztosítsanak a vidéki térségek magánházaihoz, kis gazdaságainak vagy iskoláinak.
De a méz hordójában legalább egy légy található a kenőcsben. A szél nem enyhe, nem mindig fúj, különösen ugyanabban az irányban és azonos sebességgel. A technológiai fejlődés nem áll fenn. Ha ma több száz kilovatt villamos energiát termelő magánház szélerőművei már nem ritkaság, akkor holnap talán több tíz megavatta lesz napi rutin. Mindenesetre már vannak szélerőműparkok, amelyek kapacitása legalább 5 mW.
A szélerőművek előnyei és hátrányai
A szabad szélenergia felhasználása és a külső áramforrásoktól való függetlenség mellett a szélerőműveknek számos jelentős előnye van. A hulladékok tárolásával és ártalmatlanításával kapcsolatban nincs környezeti probléma, az energia előállításának módja az egyik leginkább környezetbarát. Nem is beszélve arról, hogy a szélturbina esztétikai szempontból kellemesen néz ki az ég felé, úgy tekinthetjük annak előnyeit, hogy a telepítés mind helyhez kötött, mind mozgatható lehet.
Ezenkívül ma már lehetőség van egy megfelelő modell és kapacitású szélerőmű kiválasztására, vagy olyan növény használatára, amely több energiaforrás felhasználását kombinálja, a hagyományos és az alternatívákat. Lehet dízel- vagy napenergia-szélerőmű.
A szélerőműparkoknak hátrányai is vannak. Először is, annyira zajosak, hogy a nagyszereléseket éjjel ki kell kapcsolni. Másodszor, gyakran zavarják a légi forgalmat vagy a rádióhullámokat. Harmadszor, valóban hatalmas területeken kell őket elhelyezni. És van egy másik jelentős hátránya a gerendás szerkezeteknek - azokat ki kell kapcsolni a szezonális madárrepülések során.
A szélerőműparkok típusai
Az erőmű funkcionalitása szerint a szélerőművek stacionárius és mozgatható vagy mobilokra oszthatók.A nagyteljesítményű, helyhez kötött berendezések teljes előkészítő munkát igényelnek, de képesek elegendő mennyiségű villamos energiát felhalmozni ahhoz, hogy nyugodt időben újratölthető akkumulátorokban felhasználhassák.
A mobil erőművek tervezése egyszerűbb, szerények, könnyen telepíthetők és könnyen kezelhetők. Általában elektromos készülékek táplálására vagy utazás közben használják.
A kialakítás megkülönbözteti a lapátos és a rotoros szélerőműparkokat.
A szélerőmű telepítésének helyén vannak:
- földre. Magas talajon vannak telepítve, és manapság a leggyakoribb;
- tengerpart. A tengerek és az óceánok part menti övezetében épülnek, ahol a talaj és a víz egyenetlen melegítése miatt folyamatosan fúj a szél;
- offshore. A tengerben épülnek, a parttól 10–15 km-re, ahol a tengeri szél állandóan fúj;
- lebeg. Emellett a parttól ugyanolyan távolságra vannak, mint a tengeri, de egy úszó platformon.
Az erőmű hatósugara szerint a szélturbinák ipari és háztartási.
Szárnyas szélerőmű
A szélerőművek, amelyek vezetik a szélenergia-piacot, megismerkedtek. Egy nagy álomnál a pengemechanizmust vízszintes forgástengellyel telepítik, főleg három pengével, és teljesítménye a pengék méretétől függ. Egy ilyen aggregátum eléri a maximális fordulatszámot, amikor a pengék merőlegesek a széláramra, ezért kialakítása lehetővé teszi, hogy az eszköz automatikusan elforgassa a forgástengelyt stabilizáló szárny formájában kis és elektronikus szögszabályozó rendszereknél erősebb állomásokon.
A szélvédő parkok elsősorban a pengék száma szerint különböznek egymástól. Több pengével, két pengével is rendelkezhetnek, még egy pengével és ellensúlyokkal is.
Rotációs szélerőműparkok
A forgó vagy forgó szélerőműveknek függőleges forgástengelyük van, és függetlenek a szél irányától. Ez fontos előnye a felületi áteresztő légáramok használatakor. Az ilyen kialakítású szélerőműpark hátránya a többpólusú generátorok használata, amelyek alacsony sebességgel működnek és nem elterjedtek.
Ezek a telepítések lassan haladnak, és ennek eredményeként nem okoznak sok zajt. Ezen felül előnyeik az elektromos áramkörök egyszerűsége, amelyeket a véletlenszerű hirtelen széllökések nem sértenek.
A szakértők úgy vélik, hogy a nagy szélerőművek esetében a forgó szélerőművek a legígéretesebbek. Igaz, hogy egy ilyen létesítmény előmozdítása érdekében külső energiát kell rá felhasználni. Csak akkor, ha eléri a bizonyos aerodinamikai teljesítményt, önmagától motor üzemmódból vált generátor üzemmódba.
Kombinált szél-dízel rendszer
A szélerőművek hátrányát - az egyenlőtlen villamosenergia-ellátást - a nagy hálózatokban ellensúlyozza a sok létesítmény.
Ezt a hátrányt kompenzálhatja olyan kombinált rendszerekkel is, amelyekben vannak speciális eszközök, amelyek elosztják a terhelést a szélerőmű (szélturbina) és a dízelmotor között. Ezért a dízelmotorral párosított, 0,5–4 MW kis teljesítményű autonóm hálózatok megbízhatóan és egyenletesen működhetnek.
A modern berendezések, amelyek évente kb. 65% -ot takarítanak meg a folyékony üzemanyaggal, lehetővé teszik egy dízelmotor csatlakoztatását, vagy szükség esetén néhány másodperc alatt történő kikapcsolását.
Háztartási és ipari szélerőművek
A háztartási szélerőművek teljesítménye 250 W - 15 kW, napelemekkel együtt működik, elemmel vagy anélkül.
A háztartási szélerőművekben előállított villamos energia meglehetősen drága, de gyakran előfordul, hogy egyszerűen nincs más forrás.
Az oroszországi hazai szélerőművekben egyenáram-generátort gyártanak, amely 800 Ah-ig akkumulátorokat tölt. Az összes háztartási készülék működhet az akkumulátorok felhasználásával a házban: TV, elektromos vízforraló stb.
Az akkumulátorok töltésének folyamata a terhelés leválasztása után a szél erősségétől és a generátor teljesítményétől függően elég hosszú lehet.
Az orosz piacon vannak belföldi belföldi szélerőműparkok is, amelyek meglehetősen drágák, de általában a névleges teljesítmény kevesebb mint felét adják ki.
Az ipari szélerőműparkokat lényegesen nagyobb teljesítmény jellemzi, és általában egyetlen hálózatba integrálják.
A magán szélerőműparkok kapacitása általában 3–5, ritkábban 10 kW. Ha a régióban az átlagos szélsebesség eléri a 3-4 m / s-ot, akkor egy ilyen szélerőmű villamos energiát szolgáltathat egy átlagos vidéki házhoz, benzinkúthoz vagy egy kis kávézóhoz.
A szélerőmű fő jellemzői
A névleges teljesítmény a fő mutató, amely az összes erőművet jellemzi, a szélturbinák sem kivétel. Ezt a generátor által generált energia határozza meg, 12 m / s átlagos szélsebesség mellett, és az állomás típusától függ.
A következő fontos mutató a generátor által generált szélerőmű nominális feszültsége. Lehet 220 V vagy 12 V és 24 V.
A generátor elektromos teljesítménye a turbina teljesítményétől függ. Mivel a turbina teljesítménye nagyobb, minél nagyobb az átmérője, és ezért erősebb az árboc, ez a mutató fontos az árboc kialakításának megválasztásakor és kiszámításakor.
A szélturbinanak több további jellemzője van. Fontos a teljesítmény - ez az az energiamennyiség, amelyet a készülék évente termel. Szélturbina kiválasztásakor meg kell ismerni azt a maximális szélsebességet, amelyet a turbina képes ellenállni, és annak minimális (indulási) sebességét, amelyen elindul. A turbina fordulatszámának megválasztásakor a pengék száma szerepet játszik.
A szélerőmű működésének és elrendezésének alapelve
A szélerőműparkban a levegőáram pengeivel kereket forog, ahonnan a nyomaték továbbadódik más mechanizmusokhoz. Minél nagyobb a kerék mérete, annál nagyobb a levegőáram, amelyet elfog, ezért gyorsabban forog.
A fizika nyelvén a lineáris szélsebességet átalakítják a generátor tengelyének forgási szögsebességévé, amely viszont a forgási mozgást elektromos energiává alakítja, és továbbítja azt a vezérlőn keresztül az akkumulátorokhoz. A készülék kijáratánál az elektromos áram már alkalmas háztartási használatra.
Vagyis egy kis szélerőmű egy turbinából, pengékből, farokból (forgó mechanizmus), oszlopból, hosszabbító kábelekkel, elemekből, töltővezérlőből és egy inverterből áll, amely 12 V-ot 220 V-ra konvertál.
Ezen eszközök mellett az ipari szélerőmű nyomkövető rendszereket is tartalmaz a szél irányának és sebességének, a szélgenerátor állapotának, valamint a villámlások elleni védelemnek. Ezenkívül az árboc nem képes megbirkózni a nagyobb méretekkel, és egy torony helyébe lép, amelyben az összes kiegészítő felszerelés található.
Szélerőmű tervezés
A fő mutató, amely lehetővé teszi a szélerőmű használatát, az éves átlagos szélsebesség, amelynek legalább 5 m / s-nak kell lennie. Igaz, ma már vannak olyan könnyen szétszórható szélerőműparkok, amelyeket a háztartások energiaellátására terveztek, amelyek minimális levegősebességük 3,5 m / s-en kezdődik.
Ennek a mutatónak a meghatározására speciális szélábrákat használunk.
Különféle Oroszország éghajlati övezetei A szélsebesség-méréseket elvégezték annak meghatározására, hogy a szélfarmok milyen hatékonyan működnek. Szélturbinák és állomások már működnek a kalinyingrádi régióban, a Parancsnok-szigeteken, Murmanszkban, a Szaha Köztársaságban (Jakutia) és a Baškortostánban.
A szélerőmű vagy a magán szélerőmű telepítésének eldöntésekor érdemes szakemberekkel kezdeni, hogy a szélirány és a szilárdság vizsgálatait a szélmérőkkel végezzék, és összeállítsák az energia rendelkezésre állásának térképeit.Ezen adatok alapján kiszámítják és kidolgozzák egy szélturbina vagy több erőmű tervét, műszaki és geometriai paramétereit.
Befektetők nélkül lehetetlen elegendő kapacitású ipari szélerőműparkot felépíteni. A jól elvégzett számítások és egy befejezett projekt hozzájárulnak a projekt megtérülési idejének meghatározásához és további finanszírozáshoz.
Magán szélerőműparkok
A jelentősen alábecsült statisztikák szerint, amelyek nem veszik figyelembe az elválasztott távoli épületeket és építményeket, a vidéki háztartások kb. 30% -ában nincs villamos energia a vidéki térségekben, ahol az elektromos hálózatok felszerelése gazdasági okokból lehetetlen. Nem mindenhol van folyékony tüzelőanyag-generátor. És ez a 21. században van!
Tanulmányok kimutatták, hogy különféle kapacitású szélerőművek telepíthetők észak és a távol-észak számos részén, Szahalinon és Kamcsatkán, az Alsó-Volga régióban, Szibériában, Karéliában és az Észak-Kaukázusban.
A telepítés megválasztását az ügyfelek igényei befolyásolják. Ha szükséges biztosítani a mezőgazdasági gépek működését, egy kis teljesítményű szélgenerátor megbirkózik ezzel a feladattal. Ha az egész épület elektromos energiává kell válnia, utcai világítást kell készítenie, fűtnie kell a házat, végre kell hajtania egy szélerőmű projektjét.
Az átlagos havi szélsebességen és irányán kívül ki kell számítani az átlagos havi fogyasztás és a csúcsterhelés is. Az ilyen számításokat, ha szükséges, könnyű elvégezni függetlenül.
Van egy másik mutató, amely befolyásolja a szélerőművek felszerelésének és felszerelésének költségeit. Ez az oszlop magassága. Minél magasabb a szerkezet, annál nagyobb a szélsebesség és drágább. A szakértők szerint az optimális egy olyan árbocmagasság, amely 10-nél nagyobb, mint a legmagasabb fa vagy épület 100 méteres sugarú körben.
DIY szélerőmű
Elektromos szivattyú, televízió, világítás vagy más kis teljesítményű elektromos berendezés üzemeltetéséhez egy nyaralóban a szélenergia telepítése saját kezűleg történhet, ha vannak ismeretek az elektrotechnikában.
Referenciaadatok és ajánlások találhatók a szélgenerátor teljesítményének, a pengék méretének és számának megválasztásához, és meglehetősen részletes utasítások arról, hogyan lehet egy szélerőművet saját kezükkel elkészíteni, milyen anyagokból és alkatrészekből.
Manapság Európában növekszik a nagy szélerőműparkok építésébe történő beruházások. A tömeggyártás csökkenti egy kilovatt költségét, és közelebb hozza a hagyományos forrásokból származó villamos energia árához.
A szélerőműparkok tervezését folyamatosan fejlesztik, javulnak az aerodinamikai és elektromos mutatók, csökkennek a veszteségek.
A közgazdászok szerint a házi szélerőműparkok a leginkább költséghatékony energiaprojektek. A jövőben függetlenségüket ígérik e piac negatív tendenciáitól.
