Реферат на тему:
“Проблеми і перспективи розвитку вітрових електростанцій”
Зміст:
Енергія вітру
Енергія вітру — це видозмінена енергія сонячного випромінювання, і поки світить Сонце, будуть дути і вітри. Таким чином, вітер — це теж поновлюване джерело енергії.
Люди використовують енергію вітру з незапам'ятних часів — досить згадати вітрильний флот, що був вже в древніх фіникян і інших народів, що жили одночасно з ними, і вітряні млини. У принципі, перетворити енергію вітру в електричний струм, здавалося б, неважко — для цього досить замінити мірошницький жернов електрогенератором. Вітри дують скрізь, можуть дути і влітку, і узимку, і вдень, і вночі — у цьому їхні істотні переваги перед самим сонячним випромінюванням. Тому цілком зрозумілим є численні спроби "запрягти вітер" і змусити його виробляти електричний струм.
Перша в Радянському Союзі вітрова електростанція потужністю 8 квт була споруджена в 1929-1930 р. під Курськом по проекту інженерів А.Г.Уфімцева і В.П.Ветчинкіна. Через рік у Криму була побудована більш велика ВЕС потужністю 100 квт, що була на той час самою великою ВЕС у світі. Вона успішно проробила до 1942 р., але у час війни була зруйнована. У даний час в країнах СНД випуска.ьбся серійні вітроагрегати потужністю 4 і 30 квт і готуються до випуску більш могутні установки 100 і навіть 1000 квт. Робляться перші кроки по шляху переходу від одиничних автономних ВЕС до систем зв'язаних у єдину мережу багатьох вітроагрегатів великої потужності. Перша така система повинна бути споруджена біля селища Дубки в Дагестані.
Значні успіхи в створенні ВЕС були досягнуті за кордоном. У багатьох країнах Західної Європи побудовано досить багато установок по 100-200 квт. У Франції, Данії й у деяких інших країнах були введені в лад ВЕС з номінальними потужностями понад 1 МВт (табл. 1).
Таблиця 1. Найбільш великі вітроенергетичні установки
Країна | Назва установки | Діаметр робочого колеса, м | Потужність, МВт
США | WTS-4 | 78 | 4
Канада | Eole | 64 | 4
Німеччина | Growian | 100 | 3
Великобританія | LSI | 60 | 3
Швеція | WTS-3 | 78 | 3
Данія | Elsam | 60 | 2
Одна з найбільш відомих установок цього класу "Гровіан" була створена в Німеччині, її номінальна потужність — 3 Мвт. Але самий широкий розвиток вітроенергетика одержала в США. Ще в 1941 р. там була побудована перша ВЕС потужністю 1250 квт, а зараз загальна потужність усіх ВЕС у цій країні досягає 1300 Мвт, причому серед них є гіганти з потужністю до 4 Мвт (табл.2.). Всього у світі в даний час нараховується близько 3 млн. вітроустановок, з них приблизно 3,5 тис. у країнах СНД.
Таблиця 2. Дані по ВЕС у різних країнах
Країна | Установлена потужність, МВт | Виробництво електроенергії, ГВт/рік | Частка від установлених потужностей країни, %
США | 1300 | 1700 | 0,18
Мексика | 265— | 1,0
Данія | 140— | 1,7
ПАР | 50— | 0,2
Нідерланди | 20 | 10 | 0,11
Країни СНД | 3 | 5 | 0,001
Вітроенергетичні установки (ВЕУ) досягли сьогодні рівня комерційної зрілості й у місцях зі сприятливими швидкостями вітру можуть конкурувати з традиційними джерелами електропостачання. З усіляких пристроїв, що перетворять енергію вітру в механічну роботу, у переважній більшості випадків використовуються лопатеві машини з горизонтальним валом, установлюваним по напрямку вітру. Набагато рідше застосовуються пристрої з вертикальним валом.
Вітрове колесо, розміщене у вільному потоці повітря, може в кращому випадку теоретично перетворити в потужність на його валу 16/27=0,59 (критерій Бетца) потужності потоку повітря, що проходити через площу перетину, яке захоплюється вітровим колесом. Цей коефіцієнт можна назвати теоретичним КПД ідеального вітрового колеса. У дійсності КПД нижче і досягає для кращих вітрових коліс приблизно 0,45. Це означає, наприклад, що вітрове колесо з довжиною лопасті 10 м при швидкості вітру 10 м/с може мати потужність на валу в кращому випадку 85 квт.
Найбільше поширення з установок, що приєднуються до мережі, сьогодні одержали вітроенергетичні установки (ВЕУ) з одиничною потужністю від 100 до 500 квт. Питома вартість ВЕУ потужністю 500 квт складає сьогодні близько 1200 діл/квт і має тенденцію до зниження.
Поряд з цим створюються ВЕУ і з істотно більшою одиничною потужністю. У 1978 р. у США була створена перша експериментальна ВЕУ мегаваттного класу з розрахунковою потужністю 2 Мвт. Слідом за цим у 1979-1982 р. у США минулому споруджені і випробувані 5 ВЕУ з одиничною потужністю 2,5 Мвт. Найбільша на тієї годину ВЕУ (Гровіан) потужністю 3 Мвт була споруджена в Німеччині в 1984 р., але, на жаль, вона проробила лише декілька сотень годин. Побудовані трохи пізніше у Швеції ВЕУ WTS-3 і WTS-4 потужністю відповідно 5 і 4 Мвт були встановлені у Швеції і США і проробили перша 20, а друга 10 тис.ч.
У Канаді ведуться роботи зі створення великих вітрових установок з вертикальним валом (ротор Дарье). Одна така установка потужністю 4 Мвт проходить випробування з 1987 р. Всього за 1993-2001 р. у світі було споруджено близько 25 ВЕУ мегаватного класу.
Розрахункова швидкість вітру для великих ВЕУ звичайно приймається на рівні 11-15 м/с. Взагалі, як правило, чим більша потужність агрегату, тім на велику швидкість вітру він розраховується. Однак у зв'язку з мінливістю швидкості вітру велику частину часу ВЕУ виробляє меншу потужність. Вважається, що якщо
