ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ та ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ
Понеділок, 27.02.2017, 21:03
Меню сайту
Категорії розділу
Тема №1 [13]
Енергія і енергоефективність у світі праці та професії
Тема №2 [10]
Енергоспоживання та екологічні проблеми
Тема №3 [5]
Потенціал енергоефективності у побуті
Тема №4 [2]
Потенціал енергоефективності в галузі
Джерельна база [7]
Рекомендовані інформаційні джерела
Контроль знань [15]
Позаурочна робота [8]
Конкурси, олімпіади, проекти
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Головна » Файли » Тема №1

Відновлювальні джерела енергії: вітроенергетика
18.10.2014, 20:42

ВІТРОЕНЕРГЕТИКА

За різними оцінками, щорічні темпи її зростання складають від 25% до 50%. Значні темпи розвитку вітроенергетики пояснюється тим, що їй властиві найменші питомі капіталовкладення в порівнянні з іншими видами ВДЕ. Сумарна світова встановлена потужність великих ВЕУ й ВЕС, за різними оцінками, становить від 10 до 20 ГВт. Зростає не тільки сумарна потужність вітряних установок, але і їхня одинична потужність, що перевищила 1 МВт. Сьогодні вітроенергетика використовується більш ніж у 30 країнах. Світовими лідерами із застосування енергії вітру є США, Німеччина, Нідерланди, Данія, Індія. У багатьох країнах виникла нова галузь - вітроенергетичне машинобудування. Очевидно, і в найближчій перспективі вітроенергетика збереже свої передові позиції.

За даними Європейської вітроенергетичної асоціації, у 2010 року потужності ВЕС у країнах Європи в середньому становлять 10% від загального енерговиробництва. Це дає змогу заощадити 13 млрд євро, які не підуть на придбання органічного палива. Але головне, у навколишнє середовище не буде викинуто 523 млн т вуглецю, що забезпечить на третину виконання вимог Кіотського протоколу.

 

СТОРІНКАМИ ІСТОРІЇ

Історія виникнення та розвитку вітроенергетики

Сила вітру – це одне з найстародавніших використовуваних людством джерел енергії. Мореплавці використовували силу вітру для морських подорожей під вітрилами ще за 3500 років до нової ери. Прості вітряки були широко поширені в Китаї 2200 років тому. На Середньому Сході, в Персії, близько 200 року до н.е. почали використовуватися вітряки з вертикальною віссю для перемелювання зерна. Перші персидські вітряки виготовлялися з в'язанок очерету, які прикріплялися до дерев'яної рами, що оберталася, коли дув вітер; стіна навколо вітряка спрямовувала потік вітру проти лопатей.

В XI столітті в Європі почали поширюватися вітряки, що завозилися мандрівними купцями та лицарями з хрестових походів. Ці перші млини постійно вдосконалювалися, спочатку голландцями, потім англійцями, і врешті набули конструкції з горизонтальною віссю. Жителі Голландії виявили, що вітром дуже зручно користуватися для відкачування води, щоб осушити землю, що для цієї країни, яка розташована в низинах і тому потерпає від повеней, є дуже актуальним. Найбільш активно в допромисловій Європі вітряки використовувались у XVІІІ столітті, коли лише в одній Голландії їх було понад сто тисяч. З їхньою допомогою мололи зерно, качали воду й пиляли дрова. Згодом більшість вітряків, нездатних конкурувати з дешевим і надійним викопним паливом, було замінено паровими двигунами. Однак і сьогодні вітряки використовуються досить широко.

В історії Сполучених Штатів вітряки відіграли дуже важливу роль в освоєнні Заходу Америки наприкінці XIX століття. Вони були життєво необхідні першим поселенцям Великих рівнин. Вітряки поставляли воду на залізницю та пасовища, в місця, віддалені від рік і джерел води. Пізніше вітряки стали використовувати у віддалених від населених пунктів господарствах для вироблення електричної енергії. За останні 100 років американці створили понад 8 мільйонів вітрових установок для водопідняття, призначених у більшості випадків для пасовищ і худоби.

У старих вітряків лопаті були дерев'яними і могли використовувати близько 7% енергії вітру. Завдяки новаторській праці Томас Перги, який наприкінці XIX століття провів близько 5000 експериментів з різними видами "колеса" (тобто ротора), дерев'яні лопаті поступилися місцем лопатям з вигнутого металу, що збільшило ефективність установок вдвічі – до 15%.

Використовували енергію вітру з давніх часів і в Україні. 1917 року тут було близько 30 тисяч вітряків, потужність яких становила близько 200 тис. кВт.

Перша в Радянському Союзі вітроелектростанція потужністю 8 кВт була побудована в 1929-1930 р. біля Курська, згідно проекту інженерів А. Г. Уфімцева і В. П. Ветчинкіна. Через рік в Криму була побудована велика ВЕС потужністю 100 кВт., яка була для тої епохи найбільшою вітроелектростанцією в світі. Вона успішно проробила 1942 р., втім в епоху війни була зруйнована. Разом з цим широко використовувалися невеликі вітрогенератори, потужністю до декількох кіловат. Річне виробництво вітродвигунів потужністю до 5 кВт на Херсонському заводі сільськогосподарських машин досягало 2 тисяч в рік. Взагалі ж в 30-х роках розвитку вітроенергетики в Радянському Союзі приділялася значна увага, досліджувалися і розроблялися нові типи вітродвигунів. Але в 40-х роках навчилися використовувати атомну енергію, в 1954 році під Москвою була побудована перша в світі атомна електростанція, і в цій ейфорії нових можливостей про використання енергії вітру забули на 40 років.

У кінці 80-х років, в умовах після Чорнобильської катастрофи і одночасно наростаючої енергетичної кризи, зростає статус вітроенергетики в світі як екологічно чистого джерела енергії. У Радянському Союзі оновилися роботи над створенням ефективних вітрогенераторів потужністю 30, 60, 100, 250, 1000 і навіть 1500 кВт. У 1986 році під Києвом була споруджена перша експериментальна ВЕС потужністю 160 кВт. У 90-х роках планувалося будівництво ряду вітроелектростанцій поблизу Ленінграда (25 мВт), в Казахстані (15 мВт), Криму (12,5 мВт), Дагестані (6 мВт), однак після розвалу СРСР ці плани не реалізувалися.

Значні успіхи в створенні ВЕС були досягнуті і за кордоном. У багатьох країнах Західної Європи побудовані досить великі установки в 100-200 кВт. У Франції, Данії і в деяких інших країнах були введені в експлуатацію ВЕС із номінальними потужностями понад 1 МВт.

Найширший розвиток вітроенергетика отримала в США. Ще в 1941 р. там була побудована перша ВЕС потужністю 1250 кВт. У 1978 р. в США була створена перша експериментальна ВЕУ мегаватного класу з розрахунковою потужністю 2 МВт. Услід за цим в 1979-1982 р. в США побудовані і випробувані 5 ВЕУ, потужністю 2,5 МВт. Найбільша для того часу ВЕУ «Гровіан» потужністю 3 МВт була побудована в Німеччині в 1984 р., але, на жаль, вона виконала лише декілька сотень годин. Побудовані трохи пізніше в Швеції ВЕУ Wts-3 і Wts-4 потужністю 5 і 4 МВт були встановлені в Швеції і США і проробили 20 і 10 тис. годин відповідно.

У Канаді ведуться роботи згідно створення великих вітрових установок із вертикальною віссю (ротор Дарині). Одна така вітроустановка потужністю 4 МВт проходить випробування з 1987 р. Протягом 1993-2001 р. в світі було побудовано близько 25 ВЕУ класу «мегават».

Сьогодні в деяких промислово розвинених країнах потужність вітроелектростанцій досягає помітних значень. Так, в США виробляється більше 1,5 млн. кВт. вітрові електростанції, в Данії виробляють близько 3% спожитої країною енергії; найбільша потужність ВЕУ в Швеції, Нідерландах, Великобританії і Німеччині.

У міру вдосконалення обладнання ВЕУ і наростання обсягу їх випуску вартість ВЕУ, а отже і вартість виробленої ними електроенергії знижуються. Якщо в 1981 р. вартість електроенергії виробленої ВЕУ, складала приблизно 30 американських центів за 1 кВт/год, то нині вона складає 6-8 центів. З урахуванням того, що лише в 2001 р. в США велися роботи на чотирьох великих вітрових фермах із спільною потужністю приблизно 200 МВт, стає ясно, яке плановане Департаментом Енергетики США зниження вартості вітрової електроенергії.

У багатьох розвинених країнах існують Державні програми розвитку поновлюваних джерел енергії, в тому числі і вітроенергетики. Завдяки цим програмам фінансуються науково-технічні, енергетичні, екологічні, соціальні і освітні програми. Генераторами проектів поновлюваних джерел енергії в Європі є дослідницькі центри (Riso, SERI (у даний час NREL), Sandia ecn, TNO, NLR, FFA, D(FV) LR, CIEMAT і ін.), університети і зацікавлені компанії.

У 1994 році в Мадриді для конференції «Генеральний привід розвитку поновлюваних джерел енергії в Європі» країнами Європейського Союзу була прийнята декларація. У ній були сформульовані цілі згідно досягненню 15% рівня використання поновлюваних джерел енергії в спільному вжитку енергії в країнах Європейського Союзу до 2010 р. У 1994 р. в країнах Європейського Союзу встановлені потужні сонячні батареї, міні гідроелектростанції і вітроенергетичні установки.

Поставлені цілі досягаються вирішенням задач в області політики, пільгового податкового законодавства, державної фінансової підтримки внаслідок науково-технічних програм, пільгового кредитування, створення інформаційної мережі, системи освіти, стажувань, просування високих технологій, створення робочих місць для виробництвах.

Прогноз складений на підставі аналізу темпів приросту встановленої потужності різних видів поновлюваних джерел енергії в країнах Європейського Союзу. Частка вітрової енергії досить бути згідно песимістичній оцінці 15%, згідно оптимістичній оцінці 16%.

Найбільш ефективними згідно нарощуванню сумарних потужностей вітростанцій є програми країн Європи, Китаї, Індії, США, Канади.

Щорічна потужність встановлених вітростанцій в країнах Європи складає 400 МВт. Більше 10 найбільших банків Європи інвестують вітроенергетичну індустрію. Більше 20 великих Європейських приватних інвесторів фінансують вітроенергетику.

Вітроенергетичний потенціал України

За кордоном вітрова енергетика стала одним з напрямків використання нетрадиційних відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), які найбільш динамічно розвиваються в Данії, Англії, США, Австралії, Новій Зеландії, Франції, Німеччині. Там експлуатується понад 1 млн. вітроустановок одиничною потужністю 5-200 кВт.

Причиною виникнення вітрів є поглинання земною атмосферою сонячного випромінювання, що призводить до розширення повітря і появи конвекційних течій. В глобальному масштабі на ці термічні явища накладається ефект обертання Землі, що спричиняє появу напрямків вітру.

При виборі будь-якої височини для розміщення ВЕУ її висота не є єдиним критерієм, котрий визначає доцільність будівництва. До додаткових вимог відносяться:

  • відкритість місцевості: для запобігання гальмуванню вітрового потоку височини повинні знаходитися на відстані не менш як 2-3 км;

  • височини повинні бути в розрізі колоноподібної, конусоподібної форми;

схили повинні бути пологими, з нахилом не більше 20°.

Дослідження показали, що при створенні ефективних вітроелектричних станцій недоцільно використовувати велику кількість ВЕУ, котрі розкидані по площі на обмеженій ділянці місцевості навіть з високою аеродинамічною якістю підстилаючої поверхні, бо це значно підвищує параметр шорсткості і зменшує економічний ефект використання ВЕУ. Тому треба використовувати одиничні ВЕУ середньої чи великої потужності.

За даними Міжгалузевого науково-технічного центру вітроенергетики Національної академії наук України, територія нашої країни має значні ресурси вітрової енергії, які оцінюються у 30 ТВт х год./рік.

На території України придатними для будівництва ВЕС вважаються площі до 7 тис.км2, це - карпатський, приазовський, донецький, західнокримський, гірнокримський, керченський регіони, Харківська й Полтавської області. За розрахунками науковців, при максимальному використанні сили вітру в цих регіонах можна було б одержувати електроенергію в обсягах, які б надавали можливість забезпечити до 50% загального енергоспоживання країни.

У січні в Україні максимум часу можливого використання енергії вітру спостерігається в приморській зоні, південному Степу і в Донбасі (600 годин на місяць), а також в Карпатах і Криму.

Мінімум вітрової ефективності припадає на середню течію Дніпра і північно-західну частину України (500 годин). У квітні-липні в Причорномор’ї можливо не менше 550 годин за місяць, стільки ж на Полтавщині. В жовтні інтенсивність циркуляції атмосфери збільшується, і енергетична ефективність вітру приблизно дорівнює січневій.

Співвідносно до середніх швидкостей вітру розподіляється і кількість енергії. В районі Донбасу і Причорноморської низовини запаси вітрової енергії дорівнюють 2-2,5 тис. кВт·год на 1 м2 площі, яка обдувається. В Поліссі й на Волино-Подільському плато – 1-1,2 тис. кВт·год.

Використання енергії вітру потребує спорудження величезної кількості баштових установок, що можуть змінити пейзаж, викликати ускладнення для повітряного транспорту. Відмічається, що вітродвигун потужністю 0,1 МВт може викликати викривлення сигналів телебачення на відстані до 0,5 км. При використанні енергії вітру для виробництва електроенергії необхідне її акумулювання, бо цей вид енергії, як і сонячний, характеризується сезонною і добовою нерівномірністю, тобто необхідний екологічний аналіз цього боку їх застосування. Спорудження вітрових і сонячних установок в пустельних місцевостях, використання їх енергії для водозабезпечення цих місць може дати додатковий ефект в господарському освоєнні та інтенсифікації використання цих земель, відновленні та створенні рослинних ландшафтів

Сьогодні в Україні побудовано 13 вітроелектростанцій: 10 в АР Крим (з яких працюють тільки 6), по одній ВЕС у Донецькій і Миколаївській областях, а також одна станція поблизу м. Трускавець у Карпатах.

Особливо актуальним є розвиток вітроенергетики для Кримського півострова. До 93% всієї електроенергії сюди надходить з материкової частини України від ДП «Енергоринок». Решта електроенергії видобувається за допомогою вітроелектростанцій. Сьогодні на півострові працюють 6 ВЕС. Це установки старого зразка, що мають одиночні потужності до 600 кВт. Для порівняння: у Європі планується промислове виробництво вітроенергетичних установок одиничною потужністю 6 МВт, а найпоширеніша застосовувана потужність одного вітряка становить 2-3 МВт. В Україні ж тільки освоюється випуск установок одиничною потужністю до 2 МВт, до цього випускалися вітроелектростанції по 110-600 кВт. На відміну від країн СНД, тільки Україна сьогодні має налагоджене серійне виробництво ліцензійних ВЕУ. У їхньому виробництві беруть участь 20 заводів колишнього військово-промислового комплексу, а зборку вітротурбін для ВЕУ здійснює Дніпропетровський «Південний машинобудівний завод».

Рис. 1. Вітроенергетичний потенціал України

Україна здатна ефективно використовувати енергію вітру в окремих зонах при середньорічній швидкості вітру понад 4-5 м/с. Такі швидкості, достатні для будівництва ВЕС мають: Хмельницька і Волинська області, Азово-Чорноморське узбережжя (Донецька і Херсонська), зони на Кіровоградщині та Дніпропетровщині, вітрові зони в Харківській області, Криму (Керченський і Тарханкутський півострови, окрайка Ай-Петринської яйли, повернута до Чорного моря), Карпатах.

Як бачимо, найбільш привабливі міста та області для вітроенергетики в Україні - приморські (лідер - Євпаторія), волинські, а також Луганськ, Полтава та Харків.

Зони смерчей та бур в Україні (швидкість вітру понад 50 м/с): Львівська та Волинська області, Крим, південь Київщини, Дніпропетровська, Запоріжська, Донецька, Херсонська и Черкаська області.

Території, де часто виникають бурі (швидкість вітру від 30 м/с): Закарпаття, Івано-Франківська, Луганська, Тернопільська, Хмельницька, Полтавська та Кіровоградська області.

У світі Україна займає 14 місце за встановленою потужністю вітроагрегатів. Тоді як Росія - лише 34-те.

Таблиця 5

Швидкість вітру містами України (http://www.invertors.ru/skorost_vetra.htm)

Міста

Середня швидкість вітру, м/с

Повторюваність градацій швидкості вітру за рік, %

За опалювальний сезон

За три найбільш холодних місяці

<1

2 - 5

>5

Бердянськ

5,9

5,9

19

44

23

Вінниця

3,5

3,7

32

52

6

Євпаторія

6,7

6,8

11

53

22

Житомир

3,9

4

36

47

8

Запоріжжя

4,4

4,3

26

51

12

Івано-Франківськ

3,2

3,2

44

38

10

Київ

3

3

35

55

3

Кіровоград

4,8

5,1

21

49

15

Луцьк

4,5

4,8

24

52

13

Львів

4,5

4,8

28

46

12

Миколаїв

4,7

4,8

23

48

16

Одеса

6,3

6,3

6

57

19

Полтава

5,7

5,9

12

54

19

Рівно

5,4

5,8

21

46

20

Сімферополь

3,7

3,6

31

51

9

Тернопіль

3,9

4

29

53

8

Ужгород

2,4

2,4

46

45

2

Феодосія

5,1

5,2

20

46

19

Харків

5,5

3,1

21

41

22

Херсон

4,6

4,8

24

49

13

Чернігів

3,9

4,1

25

56

7

Чернівці

4

3,9

32

48

11

Усі без винятку українські ВЕС (Донузлавська, Сакська, Новоазовська, Тарханкутська, Трускавецька) оснащуються ліцензійними вітроагрегатами, виготовленими Південним машинобудівним заводом, і перебувають на етапі будівництва. На цьому ліцензійному обладнанні досягнута вартість виробництва вітрової електроенергії на світовому рівні - чотири центи за кіловат. Жодна інша електростанція (ГЕС, ТЕС, АЕС) не виробляє електроенергії до повного завершення будівництва, позаяк рентабельність і прибутковість досягаються лише при експлуатації 100 відсотків їхньої проектної потужності. До того ж у вартість виробництва електроенергії на ГЕС, ТЕС, АЕС не входять затрати, пов'язані з затопленням заплав річок, витрати на утилізацію золи, збереження і переробку ядерних відходів.

Середньорічна швидкість вітру в приземному шарі на території України досить низька – 4,3 м/с. Багато вітрогенераторів починають виробляти промисловий струм починаючи з швидкості вітру 5 м/с. Якщо враховувати, що вони можуть використовувати енергію вітру до висоти 50 м (на деякій висоті від поверхні швидкість вітру зростає), то енергетичний потенціал на території України складає гігантську величину - 330 млрд. кВт і перевищує встановлену потужність електростанцій України в 6 тисяч разів. Зрозуміло, ніхто не допускає думки про спроможність його цілковитого використання, та все одно ця величина вражає. Хоча, слід зазначити, що це орієнтовні розрахункові дані, оскільки прямі вимірювання швидкості вітру на висотах вище за щоглу флюгера поодинокі.

Вітрові умови району щодо використання вітру визначаються вітроенергетичним кадастром, який включає різні показники швидкості вітру, обумовлені результатами багатолітніх спостережень: середньорічні і середньомісячні швидкості вітру; повторюваність швидкості вітрових напрямів протягом року, місяця, доби. За оцінками експертів, Україна має ще великий вітропотенціал (за оптимістичним прогнозом, до 1000 млн. кВт). Комплексна програма розвитку вітроенергетики України, яка зараз реалізується, передбачає потужність вітроелектростанцій (ВЕС) – 16 млн. кВт, зокрема в західному регіоні – 3 млн. кВт. Сьогодні потужність ВЕС в Україні складає менше ніж 50 МВт, тоді як загальна потужність усіх електростанцій – 54 млн. кВт – у тисячу разів більша. Проте в перспективі ми можемо мати значно більшу частку ВЕС в енергетичній системі України.

Держави світу, які сьогодні активно розвивають вітроенергетику, перейшли на потужності окремих генераторів від 1000 до 3 000 кВт, які мають коефіцієнт корисної дії близько 30% і більше. Натомість в Україні використовують генератори меншої потужності й менш ефективні. Розрахунки показують, що капіталовкладення на 1 кВт потужності за умови закупівлі імпортних машин – 1500 євро. Якщо налагодити їх виготовлення в Україні, то ця цифра зменшиться до 1100 євро. За таких умов середня собівартість виробленої електроенергії на вітроагрегатах буде коливатися від 1,7 до 2,0 цента, що є достатньою привабливою величиною. За терміну окупності 30 років електроенергію ВЕС можна продавати по 3 центи за кВт/годину. Проте, якщо термін окупності зменшити до 10 років, то ціну на електроенергію треба збільшити до 6 і більше центів, та й то у разі, коли кошти на будівництво вдасться залучити за нульовою річною ставкою. За 10% кредитів для окупності за 10 років тариф становитиме 7 центів за кВт/год і більше. До речі, в Німеччині новозбудовані вітроелектростанції продають електроенергію по 8,5 цента.

Львівська область має добрі перспективи розвитку вітроенергетики. У гірській частині середньорічна швидкість вітру на висоті 10 м становить 5,5-6 м/с; технічно досяжний потенціал вітру на висоті 30 м – 620 кВт / год / кв. м, на висоті 100 м – 1150 кВт / год. / кв. м. Це підтверджує також робота збудованої 1997 року Трускавецької вітроелектростанції на горі Бухів (Східницька ВЕС) потужністю 750. Перспективними вважають також рівнинні території Яворівського, Мостиського та Золочівського районів (середньорічна швидкість вітру на висоті 10 м – 4,5 м / с). Перспективними планами використання відновлювальних та нетрадиційних джерел енергії на Львівщині до 2020 року передбачається будівництво вітрових електростанцій загальною потужністю 400 МВт.

Щодо територій, на яких будівництво ВЕС мало б найбільшу ефективність, то це райони Орівського гірського хребта (Сколівський район) – 25...30 МВт, села Рибник (Дрогобицький район) – 4 МВт, села Опака (Дрогобицький район) – 6 МВт, села Ісаї (Турківський район) – 14 МВт, села Явора (Турківський район) – 35 МВт, Оровий та Верхній Оровий хребти (Старосамбірський район) – 65 МВт, а також пагорби в Золочівському районі.

Недоліки вітроенергетики

З ТОЧКИ ЗОРУ ЕКОНОМІКИ

Вітер дме майже завжди нерівномірно. Виходить, і, генератор працює досить нерівномірно, віддаючи то більшу, то меншу потужність, струм виробляється дуже змінною частотою, а часом і зовсім припиниться. Для вирівнювання струму застосовують акумулятори, але і дорого, і мало ефективно.

Інтенсивність вітрів сильно відрізняється і від географічного розташування турбіни. ВЕС доцільно будувати в таких місцях, де середньорічна швидкість вітру вище 3,5—4 м/с для невеликих станцій і вище 6 м/с для станцій великої потужності.

Як випливає з приведених вище цифр, потужність однієї вітроустановки не перевищує у виняткових випадках 4 Мвт, а в серійних установках - 200-250 кВт. Вітроагрегати - досить громіздкі споруди. Навіть дуже малий вітроагрегат "Сокіл", потужністю 4 кВт складається з щогли заввишки 10 м (з триповерховий будинок) і має діаметр трилопатевого ротора 12 м (колесо). ВЕС великих потужностей і розміри мають відповідні. Так, установка для 100 кВт. має ротор діаметром 37 м з масою 907 кг, а ротор установки «Гровіан» має розмах лопатей 100 м, відповідно висота башти теж 100 м, тобто вище 30-поверхового будинку! Розвиває вся ця велика установка порівняно невелику потужність - лише 3-4 МВт, а з урахуванням простоїв, середня потужність виявляється і ще нижчою - приблизно 1 МВт (таке спільність між номінальною і середньою потужностями ВЕС підтверджує наступний факт: у Нідерландах для частки ВЕС треба 0,11 % всіх встановлених потужностей, але виробляють вони лише 0,02% електроенергії). Таким чином, для заміни лише однієї АЕС потужністю 4 млн. кВт. потрібно було побудувати чотири тисячі таких монстрів з відповідними витратами сталі і інших матеріалів. При таких кількостях, потрібно удосконалювати якість вітроустановок, але виникають проблеми зовсім іншого роду.

Здавалося б, якщо вітер дме безкоштовно, виходить, і електроенергія повинна бути дешевою. Але це далеко не так. Річ в тім, що будівництво великого числа вітроагрегатів вимагає значних капітальних витрат, які входять складовою частиною в ціну виробленої енергії. При порівнянні різних джерел, зручно зіставляти питомі капіталовкладення, тобто витрати для виробництва 1 кВт виробленої потужності. Якщо ж врахувати, що вітер не завжди дме з потрібною швидкістю, і середня потужність виявляється в 3-4 рази менше максимальною, то реальні капзатрати складуть в 20 разів вище, ніж для АЕС.

З ТОЧКИ ЗОРУ ЕКОЛОГІЇ

Недолік 1: системи вітроелектростанцій займають дуже великі площі.

Для розміщення сотень, тисяч і тим більше мільйонів вітряків потрібні були б дуже великі території в сотні тисяч гектарів. Річ в тім, що вітроагрегати близько один до одного поміщати не можна, тому що вони перешкоджатимуть роботі один одному. Мінімальний проміжок між вітряками доводиться залишати не менше їх потрійної висоти. Ось, і вважайте самі, яке місце доведеться відвести для ВЕС потужністю 4 млн. кВт.

Недолік 2: згубна дія інфразвукового випромінювання на навколишнє середовище.

При цьому треба мати на увазі, що вже нічого іншого на цьому майдані виробляти не можна. Працюючі вітродвигуни створюють тонкий шум, і, що гірше, - генерують нечутні вухом інфразвукові коливання вагання з частотами нижче 16 Гц. Крім цього, вітряки розполохують птахів і звірів, порушуючи їх природний спосіб життя, а велике їх скупченні для одному майданчику - можуть істотно спотворити природний процес повітряних потоків з непередбаченими наслідками. Не дивно, що в багатьох країнах, в тому числі й в Ірландії, Англії і інших, жителі виражали протести напроти розміщення ВЕС близько населених пунктів і сільськогосподарських угідь, а в умовах густонаселеної Європи це означає - скрізь. Тому було висунуто ідею про розміщення систем вітряків у відкритому морі. Так, в Швеції розроблений проект, відповідно до якого передбачається в Балтійському морі встановити таку систему з 300 вітряків. На їх баштах заввишки 90 м будуть розташовані двохлопастні пропелери з розмахом лопастей 80 м. Вартість будівництва лише першої сотні таких гігантів складає більше 1 млрд. дол.., а вся система, для будівництва якої піде мінімум 20 років, забезпечить лише 2% споживаної Швецією електроенергії в даний час. Але це — поки лише проект. А тим часом в тій же Швеції почато будівництво однієї ВЕС потужністю 200 кВт на відстані 250 м від берега, який буде передавати енергію на землю по підводному кабелі. Аналогічні проекти були і у СРСР: пропонували встановлювати вітряки і для акваторії Фінської затоки, і для Арабатської стрілки в Криму. Крім складності і дорожнечі подібних проектів, їх дія створить серйозні перешкоди судноплавству, рибальству, а також спричинить ті ж шкідливі екологічні впливи, про які говорилося раніше. Тому і ці очікування викликають рух протесту. Наприклад, шведські рибалки зажадали перегляду проекту, тому що, згідно їх думці, підводний кабель, як і сама станція погано впливатимуть для риб, зокрема - для вугрів, які мігрують в тих місцях уздовж берега.

Великі вітродвигуни обертаються з швидкістю близько 30 оборотів у секунду. Це близько до частоти синхронізації телебачення. Тому великі вітродвигуни можуть мішати прийому передач на відстані до 1,6 км. При використанні лопатей із скловолокна, які виявилися дешевшими металевих, відстань перешкод зменшується приблизно удвічі. Та справа йде лише про великі вітродвигуни, і можна чекати, що це не буде проблемою для менших двигунів.

Лопаті вітродвигунів можуть убити птахів, але важко передбачити, в яких масштабах це відбуватиметься.

СТОРІНКАМИ ІСТОРІЇ

Енергія вітру в механічних установках (млини, водяні насоси) використовується вже декілька століть. З 1930 р. інтенсивно розробляються різні конструкції вітроенергетичних установок (ВЕУ).

Однією з основних умов при проектуванні вітрових установок є забезпечення їх захисту від руйнування дуже сильними поривами вітру.

Перший вітровий електрогенератор був розроблений невідомим російським вченим в 1890 р. Потужність сучасних вітроелектростанцій коливається від десятків до декількох тисяч кіловат. Застосовують їх для різних цілей – освітлення, перемелювання зерна, зрошування полів, осушення боліт, роботи лісопилок та інших машин.

Виробництво вітрових двигунів потребує порівняно невеликих витрат. Інтенсивність їх роботи залежить від швидкості вітру. Середньорічна швидкість вітру в різних районах Землі різна. Для багатьох районів вона становить 5 м/с, що достатньо для функціонування вітрових електрогенераторів. Механічні вітрові генератори здатні працювати з середньою швидкістю вітру приблизно 3 м/с.

Велику роботу виконує інститут по розвитку сільських районів "Лас Гавиотас" в Колумбії, який фінансується ООН та урядом Колумбії. Конструктори розробили недорогий вітряний насос вентиляторного типу, здатний працювати при невеликій силі вітру і забезпечувати водою невеликі господарства та зрошувати їх поля.

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ?

  • Бельгійська фірма "Turbowіnds" випускає ВЕУ вертикально-осьового типу (потужність 13 кВт). Ця установка використовується для електрозабезпечення іригаційних систем у важкодоступних районах. Швидкість вітру розрахункова за потужністю – 12 м/с, пускова – 3,5 м/с, штормова – 50 м/с.

  • Фірма з Данії "Danіsh Wіnd Technology" розробила та випускає ВЕУ Wіndare, яку застосовують для вироблення змінного струму в автономному режимі роботи в суворих кліматичних умовах, включаючи сильні вітри (70 м/с). Максимальна потужність – 20 кВт. Початкова швидкість вітру – 4,5 м/с, розрахункова вихідна потужність – 14 м/с.

  • Фірма "ІEC Energy" (США) випускає ВЕУ WP-1 та WP-4 потужністю 1 та 4 кВт, що забезпечують електропостачання житлових приміщень, ферм, шкіл, нафтових промислів, майстерень, промислових підприємств, лабораторій.

  • Італійська фірма "Rіva Calzonі" розробила ВЕУ М7 (потужність 5,2 кВт) для роботи на автономного споживача, яка може бути використана для систем водопостачання та іригації, електрифікації населених пунктів у сільській місцевості та електрозабезпечення невеликих промислових виробництв. Швидкість вітру розрахункова за потужністю – 10 м/с, робоча – 3,9-20 м/с, штормова – 50 м/с. Модернізований вітроелектричний агрегат типу ВЕ-4 для електрозабезпечення автономних споживачів (потужність 4 кВт). Розрахункова за потужністю швидкість вітру – 10 м/с. Вітроелектричний агрегат ВЕ-16 для електрозабезпечення децентралізованих споживачів (потужність 16 кВт). Розрахункова швидкість вітру – 10 м/с. Вітроелектричний агрегат типу ВЕ-30 є модифікацією агрегату ВЕ-16 (потужність 30 кВт).

  • НВО "Азимут" розробив та випускає ВЕУ малої потужності для енергозабезпечення автономних споживачів (потужність 40 Вт). Розрахункова швидкість вітру – 8-9 м/с.

  • В Уфимському державному авіаційному технічному університеті розроблена ВЕУ потужністю 100 кВт. На острові Кріт заплановано встановлення вітроферми з 300 ВЕУ з потужністю 100 кВт кожна. При середньорічній швидкості вітру 8,7 м/с вітрокомплекс буде покривати 14% потрібної електроенергії.

Категорія: Тема №1 | Додав: haychina5230
Переглядів: 2012 | Завантажень: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]
Вхід на сайт
Кошик
Ваш кошик порожній
Пошук
Друзі сайту
  • uCoz Community
  • uCoz Manual
  • Video Tutorials
  • Official Template Store
  • Best uCoz Websites