Parcuri eoliene (parcuri eoliene) - dispozitive cu un design special în care energia eoliană este transformată în energie electrică. În fiecare zi devin mai populari. Folosirea surselor naturale de energie, și cel mai important, a regenerabilelor, a centralelor eoliene convenabile și simple, așa-numitele mori de vânt, sunt o alternativă excelentă la centralele tradiționale, în special în casele private.
Folosind energia eoliană
Morile de vânt, sau mai degrabă principiul acțiunii lor, au fost uitate nemeritat în anii 20 ai secolului trecut. Totuși, energia eoliană nu a fost folosită nici atunci pentru a obține energie electrică. Ea a alimentat pietre de mori, a fost folosită ca un dispozitiv de mână pentru navele cu vele, iar ulterior a lansat pompe pentru pomparea apei în rezervoare, adică transformată în energie mecanică.
Energia eoliană a început să se dezvolte rapid la sfârșitul anilor șaizeci ai ultimului secol XX. În acea perioadă, transportatorii energetici tradiționali au devenit foarte lipsiți, în plus, au crescut brusc prețul, iar problemele de mediu asociate utilizării lor au devenit tot mai acute.
El a promovat utilizarea surselor alternative de electricitate, inclusiv energia eoliană și progresul tehnologic. Au apărut materiale noi de înaltă rezistență și destul de ușoare, care permit construcția turnurilor de până la 120 m înălțime și lame uriașe.
Vânturile care suflă în multe regiuni ale planetei sunt capabile să rotească turbinele centralei cu o viteză suficientă pentru a furniza energie locuințelor private, fermelor mici sau școlilor din zonele rurale.
Dar în orice butoi de miere există cel puțin o muscă în unguent. Vântul nu poate fi supus, nu suflă întotdeauna, mai ales în aceeași direcție și cu aceeași viteză. Progresul tehnologic nu stă nemișcat. Dacă astăzi parcurile eoliene pentru o casă privată, care generează sute de kilowati de electricitate, nu mai sunt o raritate, atunci mâine, poate zeci de megawati vor deveni rutine zilnice. În orice caz, există deja parcuri eoliene cu o capacitate de 5 mW sau mai mare.
Avantajele și dezavantajele fermelor eoliene
Pe lângă utilizarea energiei eoliene gratuite și independența față de sursele externe de electricitate, centralele eoliene au câteva avantaje semnificative. Nu există nicio problemă de mediu privind depozitarea și eliminarea deșeurilor, iar metoda de producere a energiei este una dintre cele mai ecologice. Fără a menționa modul în care o turbină eoliană arată estetic împotriva cerului, se poate considera avantajul său că instalația poate fi atât staționară cât și mobilă.
În plus, astăzi este deja posibil să selectați un parc eolian cu un model și o capacitate adecvată sau să utilizeze o instalație care combină utilizarea mai multor surse de energie, tradiționale și alternative. Poate fi o centrală diesel sau eoliană.
Fermele eoliene au de asemenea dezavantaje. În primul rând, sunt atât de zgomotoase încât instalațiile mari trebuie oprite noaptea. În al doilea rând, acestea interferează adesea cu traficul aerian sau undele radio. În al treilea rând, acestea trebuie amplasate pe zone cu adevărat uriașe. Și există un alt dezavantaj semnificativ al structurilor lobate - acestea trebuie oprite în timpul zborurilor masive de păsări sezoniere.
Tipuri de parcuri eoliene
În funcție de funcționalitatea centralei, fermele eoliene pot fi împărțite în staționare și mobile, sau mobile.Instalațiile staționare puternice necesită o serie întreagă de lucrări pregătitoare, dar sunt capabile să acumuleze o cantitate suficientă de energie electrică pentru utilizare pe vreme calmă în baterii reîncărcabile.
Centralele electrice mobile sunt mai simple în design, fără pretenții, ușor de instalat și ușor de utilizat. De obicei sunt utilizate pentru a alimenta aparate electrice sau în timpul deplasării.
Proiectul distinge între parcurile eoliene cu palete și rotor.
La locul instalării parcului eolian se găsesc:
- sol. Sunt instalate pe sol înalt și sunt cele mai frecvente astăzi;
- de coastă. Sunt construite în zona de coastă a mărilor și oceanelor, unde din cauza încălzirii inegale a pământului și a apei, vânturile suflă constant;
- off-shore. Sunt construite în mare la o distanță de 10-15 km de coastă, unde vânturile mării suflă constant;
- plutitoare. De asemenea, sunt situate la aproximativ aceeași distanță de coastă ca în larg, dar pe o platformă plutitoare.
După sfera centralei, turbinele eoliene sunt industriale și casnice.
Parcul eolian cu aripi
Parcul eolian Vane, lider în piața energiei eoliene, a devenit cunoscut. La un vis înalt, un mecanism de lamă este instalat cu o axă de rotație orizontală, în principal una cu trei lame, iar puterea sa depinde de dimensiunea lamelor. Un astfel de agregat atinge viteza maximă de rotație atunci când paletele sunt perpendiculare pe fluxul vântului, prin urmare, designul său prevede ca dispozitivul să rotească automat axa de rotație sub forma unei aripi stabilizatoare pe sisteme mici și electronice de control cu yaw la stații mai puternice.
Parcurile eoliene cu palete diferă în principal prin numărul de lame. Ele pot fi cu mai multe lame, cu două lame, chiar și cu o lamă și contragreutate.
Parcuri eoliene rotative
Centralele eoliene rotative sau rotative au o axă de rotație verticală și sunt independente de direcția vântului. Acesta este un avantaj important atunci când se utilizează curenți de aer turtitori de suprafață. Dezavantajul unui parc eolian al acestui proiect este utilizarea generatoarelor cu mai multe poli care funcționează la viteze mici și nu sunt răspândite.
Aceste instalații sunt cu mișcare lentă și, ca urmare, nu creează prea mult zgomot. În plus, avantajul lor este simplitatea circuitelor electrice, care nu sunt încălcate de rafale bruște aleatoare ale vântului.
Experții consideră că fermele eoliene rotative sunt cele mai promițătoare pentru energia eoliană mare. Adevărat, pentru a promova o astfel de instalație, trebuie să i se aplice energie externă. Numai atunci când atinge anumite performanțe aerodinamice, acesta trece în modul generator din modul motor.
Sistem combinat eolian-diesel
Dezavantajul turbinelor eoliene - furnizarea neuniformă de energie electrică - în rețele mari este compensat de un număr mare de instalații.
De asemenea, puteți compensa acest dezavantaj folosind sisteme combinate în care există dispozitive speciale care distribuie sarcina între centrala eoliană (turbină eoliană) și motorul diesel. Prin urmare, rețelele autonome de putere mică de la 0,5 până la 4 MW, asociate cu un motor diesel pot funcționa în mod fiabil și uniform.
Echipamentele moderne, care economisesc aproximativ 65% din combustibilul lichid pe an, vă permit să conectați un motor diesel sau să îl opriți în doar câteva secunde, dacă este necesar.
Parcuri eoliene gospodărești și industriale
Centralele eoliene din gospodărie au putere de la 250 W la 15 kW, pot funcționa împreună cu panouri solare, cu sau fără baterie.
Electricitatea generată de parcurile eoliene din gospodărie este destul de costisitoare, dar se întâmplă adesea că pur și simplu nu există alte surse.
Parcurile eoliene interne din Rusia sunt fabricate cu un generator de curent continuu care încarcă baterii de până la 800 Ah. Toate aparatele de uz casnic pot funcționa din astfel de baterii din casă: un televizor, un ceainic electric etc.
Procesul de încărcare a bateriilor după deconectarea încărcăturii poate fi destul de lung, în funcție de puterea vântului și de puterea generatorului.
Există, de asemenea, parcuri eoliene interne pe piața rusă, acestea sunt destul de scumpe, dar de obicei, dau mai puțin de jumătate din puterea nominală.
Parcurile eoliene industriale se disting printr-o putere semnificativ mai mare și sunt de obicei integrate în rețele unice.
Parcurile eoliene private au, în general, o capacitate de 3 până la 5, mai rar 10 kW. Dacă viteza medie a vântului anual în regiune atinge 3-4 m / s, un astfel de parc eolian poate furniza energie electrică unei case de țară, a unei stații de service sau a unei mici cafenele.
Principalele caracteristici ale parcului eolian
Puterea nominală este principalul indicator care caracterizează toate centralele electrice, turbinele eoliene nu fac excepție. Este determinată de puterea generată de generator la o viteză medie a vântului de 12 m / s și depinde de tipul stației.
Următorul indicator important este tensiunea nominală a parcului eolian generat de generator. Poate fi fie 220 V, fie 12 V, și 24 V.
Puterea electrică a generatorului depinde de puterea turbinei. Deoarece puterea turbinei este mai mare, cu cât diametrul acesteia este mai mare și, prin urmare, cu cât catargul este mai puternic, acest indicator este important atunci când alegem și calculăm designul catargului.
Turbina eoliană are mai multe caracteristici. Performanța sa este importantă - aceasta este cantitatea de energie electrică generată de dispozitiv pe an. Atunci când alegeți o turbină eoliană, este necesar să cunoașteți viteza maximă a vântului pe care o poate suporta turbina și viteza minimă (de pornire) la care începe să se rotească. Atunci când alegeți o viteză de rotație a turbinei, și numărul de lame joacă un rol.
Principiul funcționării și amenajării parcului eolian
Într-un parc eolian, un flux de aer roteste o roată cu lame, din care cuplul este transmis către alte mecanisme. Cu cât dimensiunile roții sunt mai mari, cu atât fluxul de aer captează și, prin urmare, se rotește mai repede.
În limbajul fizicii, viteza liniară a vântului este convertită în viteza unghiulară de rotație a axei generatorului, care, la rândul său, transformă mișcarea de rotație în energie electrică, transmițând-o prin controler către baterii. La ieșirea dispozitivului, energia electrică este deja potrivită pentru uz casnic.
Adică, un mic parc eolian este format dintr-o turbină, lame, coadă (mecanism rotativ), un catarg cu cabluri de extensie, baterii, un controler de încărcare și un invertor care convertește 12 V la 220 V.
Pe lângă aceste dispozitive, un parc eolian industrial conține și sisteme de urmărire a direcției vântului și a vitezei sale, a stării generatorului eolian și a protecției împotriva descărcărilor de trăsnet. În plus, catargul nu face față sarcinilor la o scară mai mare și este înlocuit cu un turn, în care se află toate echipamentele suplimentare.
Proiectarea parcului eolian
Principalul indicator care vă permite să vă decideți despre utilizarea unui parc eolian este viteza medie anuală a vântului, care ar trebui să fie de cel puțin 5 m / s. Adevărat, astăzi există deja parcuri eoliene ușor de dispersat, concepute pentru alimentarea gospodăriilor private, care încep să funcționeze cu o viteză minimă a aerului de 3,5 m / s.
Pentru a determina acest indicator, se folosesc diagrame speciale de vânt.
În diverse zonele climatice ale Rusiei au fost luate măsurători ale vitezei vântului pentru a determina cât de eficiente sunt fermele eoliene. Turbinele eoliene și stațiile funcționează deja în regiunea Kaliningrad, pe Insulele Comandante, în Murmansk, Republica Sakha (Yakutia) și Bashkortostan.
Atunci când decidem dacă instalați o centrală eoliană sau un parc eolian privat, merită să începeți cu specialiștii să efectueze cercetări cu privire la direcția și puterea vântului folosind anemometre și să construiască hărți privind disponibilitatea energiei sale.Pe baza acestor date, un proiect al unei turbine eoliene sau un proiect al mai multor instalații, parametrii tehnici și geometrici sunt calculați și dezvoltați.
Este imposibil să construiți un parc eolian industrial cu o capacitate suficientă fără investitori, iar calculele bine executate și un proiect finalizat vor ajuta la determinarea perioadei de rambursare a proiectului și atragerea de finanțări suplimentare.
Parcuri eoliene private
Conform statisticilor semnificativ subestimate, care nu iau în considerare clădirile și structurile îndepărtate detașate, aproximativ 30% din gospodăriile private din zonele rurale, unde instalarea rețelelor electrice este imposibilă din motive economice, nu dispun de energie electrică. Nu peste tot sunt chiar generatoare de combustibil lichid. Și aceasta este în secolul 21!
Studiile au arătat că centralele eoliene de diferite capacități pot fi instalate în multe zone din nordul și îndepărtatul Nord, pe Sakhalin și Kamchatka, în regiunea Volga Inferioară, Siberia, Carelia și Caucazul de Nord.
Alegerea instalației este influențată de nevoile clienților. Dacă este necesar să se asigure funcționarea utilajelor agricole, un generator eolian cu putere redusă va face față acestei sarcini. Dacă aveți nevoie să electrizați întreaga clădire, să stabiliți iluminat stradal, să furnizați încălzire pentru casă, trebuie să realizați proiectul unei centrale eoliene.
Pe lângă viteza medie lunară a vântului și direcția sa, este necesar să se calculeze consumul mediu lunar și încărcarea maximă a energiei electrice. Astfel de calcule, dacă se dorește, sunt ușor de efectuat independent.
Există un alt indicator care afectează costurile echipamentelor și instalării turbinelor eoliene. Aceasta este înălțimea catargului. Cu cât este mai mare structura, cu atât este mai mare viteza vântului și costurile mai costisitoare. Potrivit experților, optimul este o înălțime a unui catarg cu 10 mai mare decât cel mai înalt copac sau clădire pe o rază de 100 m.
Parcul eolian DIY
Pentru funcționarea unei pompe electrice, televizor, iluminat sau alte aparate electrice cu putere redusă într-o căsuță de vară, o instalație de eoliană se poate face cu propria mână, dacă există cunoștințe de inginerie electrică.
Există date de referință și recomandări pentru alegerea puterii generatorului eolian, dimensiunea și numărul lamelor sale și instrucțiuni destul de detaliate despre cum se face o centrală eoliană cu propriile mâini, din ce materiale și componente.
Astăzi, investițiile în construcția de parcuri eoliene mari cresc în Europa. Construcția în masă reduce costul unui kilowatt și îl apropie de prețul energiei electrice primite din surse tradiționale.
Proiectarea fermelor eoliene este în continuă îmbunătățire, indicatorii aerodinamici și electrici sunt îmbunătățiți, pierderile sunt reduse.
Parcurile eoliene pentru locuințe sunt estimate de către economiști drept cele mai eficiente proiecte energetice. În viitor, ei promit independența față de tendințele negative pe această piață.
