Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Характеристики ветра, ветроэнергетические установки



Состояние ветроэнергетики.

В 2000г. установленная мощность ветроэлектростанций в мире составила 24тыс. МВт, в том числе 70% - в Европе: в Германии 4,44тыс. МВт, в Дании 1,76тыс. МВт, в Испании 1,23 МВт, в Великобритании 0,35 МВт. Лидером в развитии ветроэнергетики и в производстве оборудования для ветроэнергетики является Германия. Предполагается, что мощность ветроэлектростанций Европы к 2010году составит около 40…60тыс. МВт.

Ветроэнергетика является сложившимся направлением энергетики. Производятся и работают ветроэнергетические установки от нескольких сотен ватт до тысяч киловатт. Большая часть установок используется для производства электроэнергии – в энергосистеме или автономно.

Максимальная проектная мощность ветроэнергетических установок определяется для некоторой стандартной расчетной скорости ветра в пределах от 7 до 15 м/с. Мощность, снимаемая с 1 м² ометаемой площади ветроколеса равна 0,3…0,4 кВт. В районах с благоприятными ветровыми условиями среднегодовое производство электроэнергии составляет 25-35 процентов его максимального проектного значение. Срок службы ветрогенераторов 15-20 лет, а их стоимость 1000…1500 долларов США за 1 кВт проектной мощности. В ветроэнергетике районы со среднегодовой скоростью ветра менее 5 мс - считаются малопригодными для размещения ВЭУ, а со скоростью более 8 мс – очень хорошими.

Скорость ветра оценивают по 12-бальной шкале Бофорта:

0 баллов – 0...0,4 мс – штиль - условия для работы ветроэнергетических установок отсутствуют,

1 балл - 0,4...1,8 мс – тихий ветер,

2 балла - 1,8...3,6 мс – легкий ветер ,

3 балла - 3,6...5,8 мс – слабый ветер – начинают вращаться тихоходные ветроколёса и колёса ветроэлектростанций,

4 балла - 5,8...8,5 мс – умеренный ветер,

5 баллов - 8,5...11 мс – свежий ветер – мощность ветроэнергетических установок достигает 30% проектной,

6 баллов - 11...14 мс – сильный ветер - мощность ветроэнергетических установок равна номинальной ,

7 баллов - 14...17 мс– крепкий ветер – ветроэнергетические установки развивают номинальную мощность ,

8 баллов - 17...21 мс – очень крепкий ветер – ветроэнергетические установки начинают отключаются, условия работы для них – предельно допустимые,

9 баллов - 21...25 мс– шторм – все ветроэнергетические установки отключаются, устанавливаются в нерабочее положение, возникают небольшие разрушения,



10 баллов - 25...29 мс– сильный шторм– возникают значительные разрушения, деревья вырываются с корнем ,

11 баллов - 29...34 мс– жестокий шторм- возникают широкомасштабные разрушения, возможно повреждение некоторых ветроэнергетических установок,

12 баллов - более 34 мс – ураган - происходят опустошительные разрушения, серьезные повреждения ветроэнергетических установок вплоть до разрушения.

 

Классификация ветроэнергетических установок (ВЭУ).

· По мощности: малые мощностью до 25 кВт, диаметром ветроколеса до 10 м, средние - до 150 кВт и до 25 м, большие - до 1000 кВт, и до 64 м, очень большие мощностью до 4000 кВт и диаметром до130 м.

· По взаимному положению оси ветроколеса и направлению воздушного потока: горизонтально – осевые и вертикально – осевые.

· По вращающей силе: установки, использующие силу сопротивления, и установки, использующие подъёмную силу. Линейная скорость первых ниже скорости ветра, линейная скорость вторых – может быть выше скорости ветра.

· По геометрическому заполнению ветроколеса: одно-, двух-, трёх-, многолопастные. Установки с большим геометрическим заполнением – многолопастные развивают значительную мощность при слабом ветре. Установки с малым заполнением достигают максимальной мощности при больших оборотах и дольше выходят на режим. Поэтому первые используют в качестве насосов. Они работоспособны даже при слабом ветре. Вторые – в качестве электрогенераторов, где требуется высокая частота вращения.

· По назначению: ветряные мельницы - для непосредственного выполнения механической работы и ветроэлектрогенераторы – для производства электроэнергии.

· По стабильности частоты вращения: установки с постоянной частотой вращения – ветроэлектрогенераторы, синхронизированные с мощной энергосистемой, и установки с переменной частотой вращения.



· По способу соединения ветроколеса с генератором – жесткие или через промежуточный преобразователь энергии, буфер.

Ветроэнергоустановки с горизонтальной осью вращения– это в основном ветроколёса пропеллерного (рипеллерного) типа, приводимые во вращение подъёмной силой, действующей на лопастъ или крыло с аэродинамическим профилем, рис.1.1.1 и 1.1.2. Такая установка состоит из собственно пропеллерного ветродвигателя с ветроротором, установленного в ветроголовке в подшипниках и электрического генератора, соединенного с ветродвигателем через редуктор или непосредственно. Ветроголовка устанавливается на мачте с возможностью поворота. Лопасти ветроротора могут поворачиваться вокруг своих осей с целью управления. Более детально можно назвать следующие основные элементы:

1-ветроротор, ступица ветроротора,

2-вал ротора ветродвигателя,

3-крепление подшипника,

4-корпус ветроголовки,

5- коробка передач,

6- опора,

7- тормоз ротора,

8-вал генератора,

9-теплообменник,

10-подшипник ротора,

11-станина,

12-горизонтальный тормозной диск,

13-горизонтальный тормоз,

14-горизонтальная поворотная платформа с поворотным диском,

15-муфта сцепления,

16-электрический генератор,

17-опора генератора,

18- измерительное устройство (флюгер и анемометр),

19-опорная конструкция - мачта.

Ветроэнергетические установки с вертикальной осьюнаходятся в рабочем положении при любом направлении ветра, рис.1.1.3, и позволяют устанавливать генератор внизу. Недостатки таких установок – большая подверженность усталостным разрушениям из-за возникающих колебательных процессов и пульсация вращающего момента, приводящая к нестабильности выходных параметров генератора, а также низкая эффективность преобразования ветрового потока в установках, использующих силу сопротивления. ВЭУ с вертикальной осью: ротор Савониуса, рис.1.1.3, ротор Дарье, рис.1.1.4, ротор Эванса, рис.1.1.5, ротор с откидными пластинами, рис.1.1.6, роторная ветроэнергетическая установка с вертикально-осевым ротором Флеттнера, рис.1.1.7.

Рис.1.1.1.Общий вид пропеллерной ветроэнергетической установки с горизонтальной осью вращения.

Рис.1.1.2.Конструкция ветроголовки пропеллерной ветроэнерге- тической установки с горизонтальной осью вращения. Действие подъемной силы

Рис.1.1.3. Ветроэнергетическая установка с вертикально-осевым ротором Савониуса (1,2-лопасти, установленные на вращающейся ветроголовке 4, 3-вертикальный вал, 5-башня, 8- электрический генератор).

а) б)

Рис 1.1.4. а)Ротор Дарье (1,2- лопас- ти, 3-вертикальный вал 4, 5- под- шипниковые узлы, 6,7-растяжки, 8- генератор).

б) Ротор Эванса (1,2-лопасти, 3-вертикальный вал, 4-ось поворота лопастей).

 

Рис.1.1.5. а) Ротор с откидными пластинами (1,2-откидные пластины- лопасти, 3-ветроротор, 4-пружины, 5-вертикальный вал, 6-электрический генератор) б) Роторная ВЭУ с верти-кально-осевым ротором Флеттне-ра (1- лопасти, установленные на вращающейся ветроголовке 2, 3 - вертикальный вал, 4 - башня, 5 - генератор)


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!