Энергия атмосферных источников

Ветроэнергетика

Одним из первых источников немускульной энергии, которую применил человек, был ветер. Так, только в России в начале XX века суммарная мощность всех ветряных мельниц равнялась 1 млн. кВт.

Сегодня во многих странах вновь стали обращать серьезное внимание на ветровую энергию. В США к 2000 году планируется покрывать 20% потребности в электрической энергии за счет ветра, в Швеции – 40%. Средняя же мощность всех ветров на Земле около 4400 млрд. кВт, что в 900 раз больше установленной мощности всех существующих электростанций.

В России средняя мощность ветров около 100 млн. кВт.

Широкомасштабному практическому использованию ветра для выработки электроэнергии на современном этапе развития технологий пока еще мешает ряд факторов. К ним относятся:

§ рассеянность ветровой энергии по всему атмосферному пространству;

§ малая плотность энергии ветрового потока;

§ большие размеры современных ветроустановок;

§ непостоянство скорости и направления ветра;

§ несовпадение по времени выработки электроэнергии и потребности в ней.

Конструкция классического современного ветроагрегата упрощенно может быть представлена следующим образом: на горизонтальной оси вращается с частотой 60…150 об/мин ротор ветродвигателя, имеющий 2 или 3 лопасти с диаметром вращения от 6 до 50 м; на этой же оси установлен редуктор, повышающий частоту вращения до 750…1500 об/мин и передающий это вращение электрогенератору. Весь ветроагрегат помещается на башню высотой до 100 м (рис. 60).

В действительности ветроэнергетическое устройство представляет собой более сложный комплекс, в который входят ветроагрегат с ветродвигателем и одной или несколькими рабочими машинами (генератором, компрессором, насосом и т.д.), аккумулирующее устройство, дублирующий двигатель, система автоматического управления и регулирования.

Максимально достижимая мощность ветроустановки с горизонтальным валом в настоящее время оценивается в 5 тыс. кВт при диаметре вращения лопастей до 120 м. Экспериментальная установка таких габаритов была построена в Германии, проработала неделю и вышла из строя ввиду разрушения конструкций.

Рис. 60. Ветроагрегат

Более перспективным считается создание башенных ветроагрегатов (рис. 61). На металлической или бетонной башне высотой 170…300 м размещаются в 10 – 12 ярусов блоки из двух ветрогенераторов относительно небольшой (100 – 200 кВт) мощности.

Автоматически управляемые платформы принимают оптимальное направление относительно потока воздуха на данной высоте. Для уменьшения вибрации башни роторы каждой пары агрегатов вращаются в противоположные стороны.

Растяжка

Рис. 61. Башенный ветроагрегат