Классификация ветроустановок. Параметры ветрового потока

Ветроэнергетические установки классифицируются по двум основным признакам — геометрии ветроколеса и его положению относительно направления ветра. В настоящее время технические средства включают два основных типа промышленных ВЗУ: горизонтальные - с горизонтально осевой турбиной (ветроколесом), когда ось вращения ветроколеса параллельна воздушному потоку. Ветроколеса с горизонтальной осью делятся на однолопастные, двухлопастные, трехлопастные, многолопастные.

Вертикальные - с вертикально осевой турбиной (ротором), когда ось вращения перпендикулярна воздушному потоку. С вертикальной осью различают следующие конструкции роторов: чашечный анемометр, ротор Савониуса, ротор Дарье, также имеются конструкции с концентраторами (усилителями) ветрового потока, такие, как ротор Масгрува, ротор Эванса, усилители потока специальной конструкции. Следует отметить, что ветроколеса с вертикальной осью вращения, в отличие от ветроколес с горизонтальной осью, находятся в рабочем положений при любом направлений ветра. Однако, их принципиальными недостатками являются большая подверженность усталостным разрушениям из-за возникающих в них автоколебательных процессов и пульсации крутящего момента, приводящих к нежелательным пульсациям выходных параметров генератора. Из-за этого подавляющее большинство ветроагрегатов выполнено по горизонтально-осевой схеме, хотя продолжаются всесторонние проработки различных типов вертикально-осевых установок.

По мощности ВЗУ условно делятся на: малой мощности - до 100 кВт, средней - от 100 до 500 кВт, большой (мегаваттного класса) - 0,5-4 МВт и более.

Говоря о малой ветроэнергетике, назначение которой - обеспечение водоподъёма для сельскохозяйственньїх целей, получение тепла и электропитания отдельных потребителей в неэлектрофицированных районах и т.п., во многих странах налажено серийное производство ВЭУ малой мощности. Например, в России НПО "Ветроэн" серийно выпускает установки мощностью 4 кВт с диаметром колеса 6 м и водоподъемный агрегат «Ромашка». Они не требуют больших территорий, малую ветроэнергетику развивать везде, где имеются для этого соответствующие условия.

Параметры ветрового потока:

Мощность ветрового потока пропорциональна плотности воздуха, площади поперечного сечения потока и скорости ветра в третьей степени. В силу кубической зависимости от скорости мощность ветра является крайне непостоянной величиной, изменяющейся в широких пределах. P=1/2pSV3.

Энергия ветра, отнесенная к единице площади земной поверхности, может быть определена по формуле: wуд=Pуд * дt

Среднегодовая удельная энергия ветра (энергия, протекающая за год через 1 м2 поперечного сечения) является интегральной характеристикой. Она зависит еще и от повторяемости скоростей ветра, т.е. от того, какую долю годового времени дул ветер с той или иной скоростью.

Располагая данными о среднегодовых скоростях, вертикальном профиле ветра, а также о повторяемости скоростей, можно дать энергетическую характеристику ветрового потока в любом пункте.

При оценке энергетических ресурсов обычно рассматривают потенциальные, технические и экономические ресурсы. Под потенциальными ветроэнергоресурсами понимается суммарная энергия движения воздушных масс, перемещающихся за год над данной территорией.