RSS
home
 
версия для печати

ВЕТРОГЕНЕРАТОР: СТОИТ ЛИ УСТАНАВЛИВАТЬ и КАКОЙ ТИП ВЫБРАТЬ. Часть 2 (условия эксплуатации, негативные явления, сравнение разных типов)

12 Окт

ВетрогенераторВозобновляемые источники энергии сегодня привлекают возможностью организовать автономное электроснабжение и неограниченностью запасов «топлива», которое не нужно добывать, перевозить и хранить. Ветрогенераторы киловаттной мощности широко востребованы у владельцев загородных участков. Также они монтируются на крышах высоток для подачи электричества в городские квартиры.

Чтобы получить от ветрогенератора максимальную отдачу следует проанализировать особенности установок разного типа, их основные плюсы и минусы, условия эксплуатации, возможное негативное воздействие. После этого уже можно переходить к выбору конкретной модели.

БУДЕТ ЛИ РАБОТАТЬ ВЕТРОГЕНЕРАТОР? – ОПРЕДЕЛЯЕМ СКОРОСТЬ ВЕТРА для МЕСТНОСТИ

Наклон земной оси и разнообразие форм ландшафта приводят к отличию скорости ветра в разных регионах. А для ветрогенератора именно этот параметр является главнейшей эксплуатационной характеристикой, которая определяет возможность его использования для получения электроэнергии. Поэтому выбор ВЭУ начинается с нахождения значения среднегодовой скорости ветра для данной местности.

Используется для этого карта ветров или ветроэнергетический кадастр. Приводимые в них числа указаны для расстояния от поверхности в 10 метров. Чтобы попасть в зону более сильных ветров и избежать влияния турбулентности, ВЭУ нередко устанавливают на иной высоте.

Ветрогенераторы

Для чувствительных к завихрениям горизонтально-осевых установок нижний край ветроколеса должен быть минимум на 2 метра выше ближайшего препятствия. Вертикально-осевые ветрогенераторы могут работать при турбулентностях потоков воздуха и располагаться на небольшой высоте. Перерасчет скорости ветра производится согласно формуле:

vh = vo(h/ho)k где vo – известная справочная скорость ветра на высоте ho = 10 м;
h – высота реального расположения агрегата;
показатель степени k – это эмпирический уровень шероховатости подстилающей поверхности.

Структура ландшафта, то есть подстилающая поверхность, способна оказывать значительное влияние на движение воздушного потока и, соответственно, на работу ВЭУ. Деревья, высокие ограды, нагромождения камней, постройки и т.д. вызывают возникновение турбулентности и завихрений, которые приводят к потерям мощности потока.

Максимальная выработка электроэнергии достигается при близком к ламинарному ровном течении над гладкой поверхностью, примером которой может служить водная гладь. На практике для расчета можно использовать значения k, полученные в проектно-конструкторском технологическом бюро «Конкорд»:

Значение k Структура ландшафта
0.440 Крупные города и мегаполисы с высотными строениями.
0.405 Большие города с кварталами высоких построек.
0.370 Небольшие города; поселки городского типа; села; сельскохозяйственные угодья с высокими оградами и/или отдельно стоящими постройками, лесопосадками и сильно пересеченной местностью.
0.335 Сельскохозяйственные угодья с расположенными на них группами строений и имеющие ограждения высотой 8 метров на удалении от 250 метров.
0.300 Сельскохозяйственные угодья с расположенными на них отдельными постройками и имеющие ограждения высотой 8 метров на удалении от 500 метров.
0.275 Сельскохозяйственные угодья с расположенными на них отдельными постройками и имеющие ограждения высотой 8 метров на удалении от 1250 метров.
0.245 Открытое пространство сельскохозяйственных угодий с одиночно располагаемыми строениями.
0.120 Ландшафт с полностью открытым пространством и мягкой поверхностью наподобие скошенной травы, взлетно-посадочной полосы и т.п.
0.000 Поверхность воды

НЕГАТИВНЫЕ ЯВЛЕНИЯ при РАБОТЕ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ

При всех неоспоримых достоинствах при работе ВЭУ обоих типов также имеют место определенные негативные явления – они становятся источниками аэродинамических и механических шумов. Первые возникают в результате движения в воздушном потоке лопастей ротора и проявляется в виде генерации ультра- и инфразвука. Возникает это явление по причине срыва потока с лопастей.

Поскольку у быстро вращающихся лопастей толщина неравномерна по длине, то интенсивность аэродинамических шумов выше, чем у вертикально осевых ВЭУ. Однако в современных установках за счет подбора профиля лопастей эта проблема практически решена и на расстоянии 200 метров инфразвук уже ниже порога восприятия человеком.

Ветрогенератор

Поглощению механических шумов мощных горизонтально-осевых установок уделяется особое внимание. А вот для маломощных агрегатов этот вопрос не на повестке дня. К тому же для упрощения конструкции у них ориентация ветроколеса зачастую осуществляется поворотом за счет давления воздушного потока на флюгер-хвост, что приводит к возникновению завихрений. В результате они создают больше шума при работе.

Также рекомендуем:   ОФОРМЛЕНИЕ ГИРЛЯНДАМИ – НОЧНОЕ ВОЛШЕБСТВО МАГИИ СВЕТА

За рубежом публикациями о генерации ветропарками вредного для здоровья людей инфразвука, механических шумов и вибраций перестали пугать аудиторию еще в средине 80-х годов ХХ столетия. Но в странах СНГ противники ветроэнергетики все еще продолжают рассказывать о том, что из-за этих эффектов территорию ветроэлектростанций покидают мелкие грызуны, насекомые, а затем иная живность и она становится почти безжизненной.

У вертикально-осевых ВЭУ толщина лопастей постоянна и вращаются они медленнее, а возникающие ультра- и инфразвуковые колебания распространяются вниз и вверх вдоль оси вращения ротора. В результате при работе подобных агрегатов и так невысокая интенсивность аэродинамических шумов практически неощутима. А ротор Н-Дарье славен отсутствием инфразвука. Механический фон от большинства таких установок также не особо слышен. Однако геликоидный ротор шумит довольно сильно, причем лопастями, а не подвижными частями механизмов.

ветрогенератор

Сильное беспокойство у защитников окружающей среды вызывает гибель птиц и летучих мышей. Так согласно опубликованным в Wildlife Society Bulletine исследованиям, только в 2012 году ветрогенераторы убили 573 тыс. птиц и 888 тыс. летучих мышей. ВЭУ даже стали называть «птичьими блендерами».

Однако как выяснилось позже, основной причиной столь массовой гибели стало размещение ветропарков на путях миграции или вблизи мест гнездования птиц и возле пещер, в которых зимуют летучие мыши. В других регионах число умерших от столкновений с ВЭУ птиц не столь катастрофично. По оценкам за год только охотники отстреливают до 100 млн. пернатых, около 65 млн. убивают применяемые человеком пестициды и приблизительно 1 млрд. находят свою смерть в лапах домашних кошек.

Ветрогенератор

СРАВНЕНИЕ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ РАЗНОГО ТИПА

 Горизонтально-осевые  Вертикально-осевые
Эффективно работают при скорости ветра 8-12 м/с. Можно вполне успешно использовать при ветре 3-5 м/с (большая часть территории Европы, Беларуси, Украины, России).
Ограничение рабочего диапазона максимальной/буревой скоростью при сильных порывах ветра. Значение буревой скорости гораздо выше – могут работать при урагане или песчаной буре (до 60 м/с).
Наиболее эффективно используют энергию ветра. При малых мощностях (до значений порядка 10 кВт) соизмеримы по эффективности с горизонтально-осевыми.
Стартовая скорость ветра 3-6 м/с (ведущими производителями разработаны ВЭУ, для которых 2-3 м/с). Самозапуск при слабом ветре. У большинства роторов Дарье ненадежный самозапуск (часто их дополняют ротором Савониуса).
Требуется поворот перпендикулярно направлению потока воздуха. Система ориентации часто выходит из строя. Генерируют электроэнергию при любом направлении ветра. Не требуется системы ориентации.
У современных моделей генерируемые при работе аэродинамические шумы ослаблены до низкого уровня. Интенсивность ультра- и инфразвука невысока и нет их распространения в стороны от установки (только вверх и вниз).
Установки конструктивно сложнее, очень требовательны к динамической устойчивости, балансировке, расчету прочности. ВЭУ конструктивно проще и устойчивее. Ротор жестко закреплен на опоре, что исключает возникновение автоколебаний и снижает вибрацию. Могут устанавливаться на крышах зданий, мостах, маяках, кораблях.
Занимают больше площади, на которую ограничивается доступ людей. Существенно компактнее. Мощность можно наращивать за счет дополнительных ярусов, которые не увеличивают занимаемую площадь.

Несмотря на целый ряд явных преимуществ ВЭУ вертикально-осевого типа, встречаются они заметно реже. Обусловлено это тем, что до недавнего времени основные усилия были направлены на наращивание мощности генераторов. К тому же для проектирования горизонтально-осевых установок использовались уже существующие теоретические наработки и опыт проектирования авиационной техники.

ветрогенератор

Маломощные кВт класса ветрогенераторы для автономного электроснабжения стали активно устанавливаться относительно недавно. Но востребованность в них постоянно растет, что стимулирует разработчиков усовершенствовать вертикально-осевые модели. Пока же их стоимость остается ощутимо завышенной.

 
Если Вам понравилась статья сообщите о ней друзьям:
Нет комментариев

Опубликовано в рубрике Электрика

 

Прокомментировать

 
:wink: :twisted: :roll: :oops: :mrgreen: :lol: :idea: :evil: :cry: :arrow: :?: :-| :-x :-o :-P :-D :-? :) :( :!: 8-O 8)