Устройство ветряной электростанции: Принцип действия и устройство ветрогенератора (общие понятия)

Принцип действия и устройство ветрогенератора (общие понятия)

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

• для автономной работы;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с солнечными батареями;
• параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

• установка экологически чистая;
• отсутствует потребность её заправки топливом;
• не накапливаются какие-либо отходы;
• устройство работает очень тихо;
• имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

особенности, цена, преимущества и недостатки.| UA Energy

К сожалению, ископаемое топливо не безгранично. С каждым годом запасов становится все меньше. Чтобы не наступил момент полного истощение ресурсов человечество дошло до альтернативной энергетики. Другими словами, теперь человек может получать электричество из энергии солнца, ветра, воды.
В этой статье мы рассмотрим что такое ветряная электростанция и как она работает, какие типы ВЭС существуют, разберем все их достоинства и недостатки. Кроме того мы приведем примеры известных мировых и украинских производителей ветряков, которые можно найти на рынке.

Принцип работы ветровой электростанции

Вне зависимости от типа электростанции, ее принцип работы заключается в одном: поток ветра определенной силы раскручивает лопасти ветрогенератора. Буквально происходит следующее — подвижная часть вращается, передавая это же вращение непосредственно на генератор. Благодаря этому в системе и образуется электропоток. 

Далее он заряжает установленные аккумуляторы, которые подключены к инверторам. Они, в свою очередь преобразовывают полученный ток в обычное напряжение, которое необходимо для питания приборов, оборудования и техники. Для получения большего объема мощности отдельные ветрогенераторы соединяют в сеть, образуя при этом ветровую электростанцию.

Если же разделить ВЭС на два основных типа, то они бывают роторными и крыльчатыми. Первые оснащены вертикальной осью вращения, за счет чего более удобные в работе, малошумные и не привязаны к направлению ветра. Но, в свою очередь, роторные станции считаются менее эффективными и производительными и чаще всего устанавливаются на мелких, частных станциях.

Для выработки энергии в больших, промышленных масштабах, используют крыльчатые установки. Однако же в обслуживании и монтаже куда сложнее. Крыльчатые ветряки важно располагать в правильно направлении ветра для получения большей производительности.

Уcтpoйcтвo и виды вeтpoвых элeктpocтaнций

ВЭС вырабатывает электроток благодаря энергии ветра. Промышленные и крупные ветровые станции состоят из нескольких больших ветряков, которые соединены в одну сеть. Их мощности хватает для обеспечения электричеством сел, поселков и городов. Мелкие станции вырабатывают меньше мощности, но даже ее может хватить на удовлетворение энергопотребности небольшого массива. 

По функциональности ветровые электростанции можно разделить на:

• стационарные;
• мобильные.

В зависимости от расположения ВЭС бывают:

• наземные;
• прибрежные;
• плавающие;
• офшорные.

Также станции можно разделить по типу конструкции:

• роторные;
• крыльчатые.

Преимущества и недостатки ВЭС

Самым основным достоинством ветровой станции является независимость от ископаемого топлива. Для работы и генерации электричества ВЭС использую полностью бесплатный источник — ветер. К тому же, ветропарк не наносит природе никакого урона, как, например, гидроэлектростанции. То есть, можно сказать, что ВЭС — экологически чистая и безвредная методика получения энергии.

Однако можно выделить и некоторые недостатки, среди которых основным можно выделить высокую стоимость оборудования. В результате это влияет и на цену конечного продукта — ветровой энергии. Говоря о финансовой стороне стоит упомянуть долгую и практически отсутствующую окупаемость оборудования. Кроме того для сбережения энергии также требуется большое количество аккумуляторов, поскольку ветер не всегда есть, что провоцирует перебои в генерации. Среди минусов можно также назвать высокий шум от работы ветряков и низкий уровень КПД, который практически невозможно увеличить. 

Вeдyщиe мировые производители 

Поскольку рынок альтернативной энергетики непрестанно растет и развивается, существует огромное количество компаний, специализирующихся на строительстве ветрогенераторов. Среди большого количества компаний мы выделили пятерку самый популярных и надежных.

Датская компания Vestas

Предприятие Vestas Wind Systems A/S одним из первых начало производство, установку и обслуживание ветрогенераторов еще в 1986 году. С тех пор она добилась колоссальных успехов в отрасли альтернативной энергетики. Vestas являются одним из самых крупных застройщиков ветроэлектростанций. На счету предприятия около 10 тысяч МВт мощности со всех произведенных единиц.

Немецкое производство Nordex

Компания была основана в 1985 году, еще до того как в первой половине 90-х годов увеличился спрос на ветряные турбины в мире. С самого начала Nordex сосредоточились на больших и мощных турбинах. Всего за два года, в 1995, компания установила самую большую в мире ветряную турбину N54 на 1000 кВт. С серийно выпускаемыми мульти-мегаваттными ветряными турбинами Generation Gamma, компания может предложить высокоэффективные ветряные турбины для наземного использования. С 2013 года Nordex выпускает Delta Generation для сильных, средних и слабых ветров.

Немцы Superwind

Она просто разрабатывает, проектирует и производит свою продукцию наивысшего качества, чтобы удовлетворить потребности клиентов. Компания тесно сотрудничает с системными интеграторами и высококвалифицированными дистрибьюторами по всему миру.

Испанская компания Ecotecnia

Ecotècnia была производителем и установщиком ветряных турбин, основанным в 1981 году с главным офисом в Барселоне. Первым ветрогенератором компании была установка мощностью 30 кВт, разработанная в 1984 году при финансовой поддержке Министерства науки Испании. Со временем и активным развитием компания увеличила выходную мощность своей ветряной турбины до 1,67 МВт. А к 2007 году Ecotècnia установила ветряные электростанции с общей мощностью более 1 ГВт. Основным продуктом, которые завоевал весь мир, является морская ветряная турбина Haliade мощностью 6 МВт, одна из самых мощных турбин на Земле.

Французское предприятие Vergnet

Компания Vergnet, основанная в 1989 году, обладает более чем 25-летним опытом инженерного совершенства. Главный офис находится в Орлеане, Франция. В штате компании числится 166 сотрудников в 10 офисах по всему миру, работающих в более чем 40 странах. На сегодняшний день Vergnet установили более 900 ветровых турбин, выполнили более 45 МВт солнечных проектов и разработали ряд уникальных гибридных энергетических решений, включая первый в своем роде Hybrid Wizard™. Всемирная ветроэнергетическая ассоциация (WWEA) вручила Vergnet престижную премию World Wind Energy Award 2013, ежегодно присуждаемую отдельным лицам и организациям, которые внесли огромный вклад в использование энергии ветра во всем мире.

Украинские производители ветровых турбин

Украинское производство еще не настолько развито, чтобы конкурировать с иностранными компаниями. Однако одно из самых крупных производств ветряных мельниц не для промышленного использования принадлежит предприятию FLAMINGO AERO. Мощность из ветрогенераторов варьируется от 0,8 до 20 кВт. 

Также стоит выделить фирму Winder, которая уже на протяжении 14 лет обеспечивает ветряными генераторами частные дома и небольшие предприятия.

Но несомненным лидером украинского рынка смело можно назвать «Фурлендер Виндтехнолоджи». Они первые и единственные на территории стран постсоветского пространства, кто производит ветрогенераторы мультимегаватного класса. 

Самая большая электростанция

Самый крупный по габаритам и производимой мощности ветрогенератор в мире считается Энеркон Е-126 (Enercon E-126). Производитель гиганта — немецкая компания, специализирующаяся на проектировании, строительстве и монтаже ветровых электростанций. Первый такой ветряк был установлен еще в 2007 году в немецком городе Эмден. Тогда его мощность составляла 6 МВт. Позже, в 2009 году, провели модернизацию турбины, увеличив мощность до 7,58 МВт. Отметим, что какой бы ни был надежный ветрогенератор, его мощность все равно колеблется в зависимости от погодных условий.

Но что остается неизменным, так потрясающие размеры. Ветряк имеет высоту основной колонны в 135 метров, а диаметр подвижного ротора равен 127 метрам. То есть, если лопасть поднимается вверх, общая высота сооружения достигает 198 метров. А вес ветряка равен 6000 тоннам.

На фото ниже мы покажем размеры этого гиганта. На первой картинке может показаться, что лопасть ветряка просто огромна, однако это только ее половина. 

На втором фото представлена целая лопасть Энеркона. 

Также представлены фото, где ветряк можно сравнить с другими вещами, привычного нам размера.

Oбзop пoпyляpных моделей мировых производителей

Датская компания Vestas выпускает ветротурбину V112. Отличительной особенностью этой модели является то, что предприятие производит как морскую турбину, которую можно размещать на шельфовой зоне, так и береговую. Представляют собой турбины Vestas огромные промышленные ветряки, у которых диаметр ротора равен 112 метрам, а номинальная мощность — 3000 кВт. Ветряк функционирует на разной скорости ветра — от 4 до 23 м/с. Шесть таких ветряков были установлены в 2017 году во Львовской области, на ВЭС “Старый Самбор-2”.

Еще один промышленный ветряк, но уже украинского производства от компании “Фурлендер Виндтехнолоджи”. WTU-2.0 имеет номинальную мощность в 2 мВт, а диаметр ротора достигает 100 метров. Минимальная скорость ветра, при которой работает ветряк, 3 м/с, а максимальная — 25 м/с. 22 ветряка WTU-2.0 от “Фурлендер Виндтехнолоджи” были введены в эксплуатацию в Казахстане.

Немецкая компания Enercon выпускает три модели наземных ветряков E66 разной мощности: 1500 кВт, 1800 кВт и 2000 кВт. Диаметр их ротора неизменен, несмотря на разную производимую мощность, и равен 66 метрам. Трехлопастные ветряки работают при минимальной скорости ротора в 8 об/мин и максимальной в 22 оборота в минуту. 

Также в Германии есть предприятие, выпускающее небольшие ветряки, схожие больше для частного использования. Как пример — Nordex N27, которые включают в себя турбины разной мощности: 150 кВт, 225 кВт и 250 кВт. Диаметр роторной подвижной части достигает 27 метров. Это старые модели, которые теперь сложно найти на рынке новыми и продаются они в основном в состоянии б/у. Средняя цена варьируется между 22 и 25 тысячами евро.

Невероятную производительность также имеет ветровой генератор Siemens SWT-7.0-154. Его мощность достигает 7 МВт, а диаметр движущейся части — 154 метра. Гигант работает при минимальной скорости ветра в 3 м/с и при максимальной в 25 м/с. Трехлопастный ветряк работает на прямом приводе и на одном генераторе. Стоимость формируется индивидуально для заказчика, исходя из объемов производства и количества ветряков.

Ветрогенераторы. Устройство и виды. Работа и применение

Электричество сегодня считается чем-то обыденным, ведь оно есть в каждом доме. И никто не задумывается, откуда оно берется. Электричество в основной массе вырабатывается электростанциями, работающими на нефти, природном газе, ядерном топливе или угле. Эти традиционные источники представляют определенную опасность для окружающей среды, вследствие чего все большее внимание уделяется альтернативным видам энергии. К последним можно отнести ветрогенераторы, которым для выработки электричества нужен лишь ветер.

Устройство

Конструктивно ветрогенераторы в большинстве случаев предполагают наличие следующих элементов:

• Лопасти турбины (пропеллер).
• Турбина (вращающаяся часть).
• Электрогенератор.
• Ось электрогенератора.
• Инвертор, преобразующий переменный ток в постоянный, для возможности зарядки батареи.
• Механизм вращения лопастей.
• Механизм вращения турбины.
• Аккумулятор.
• Мачта.
• Контроллер вращения(анемометр).
• Демпфер.
• Датчик ветра и анемоскоп.
• Хвостовик анемоскопа.
• Гондола и ряд других элементов.

В зависимости от вида ветрогенератора конструкция и входящие в него элементы могут разниться. К примеру, промышленные устройства также предусматривают наличие системы молниезащиты, силового шкафа, поворотного механизма, надежного фундамента, системы пожаротушения, системы изменения угла атаки лопасти, телекоммуникационной системы для передачи информации о работе ветрогенератора и так далее.

Принцип действия

Ветрогенератор представляет устройство, преобразующее энергии ветра в электрическую энергию. Прародителями современных видов ветрогенераторов являются ветряные мельницы, которые применялись для получения муки из зерен. И принцип их работы изменился ненамного: лопасти вращают вал, который передает необходимую энергию на другие элементы.

• Ветер вращает лопасти, передавая крутящий момент через редуктор на вал генератора.
• При вращении ротора образуется трехфазный переменный ток.
• Полученный ток направляется на аккумуляторную батарею через контроллер. Аккумуляторы применяют для создания стабильности работы ветрогенератора. Генератор заряжает аккумуляторы при наличии ветра. При его отсутствии всегда можно взять энергию с аккумулятора, чтобы потребитель не прекращал получать электричество.
• С целью защиты от ураганов в ветрогенераторах применяется система с уводом ветроколеса от ветра при помощи складывания хвоста, либо торможения ветроколеса электротормозом.
• Для зарядки аккумуляторов ставится контроллер между ветряком и АКБ. Он отслеживает зарядку АКБ, чтобы не испортить аккумуляторы. При необходимости он может сбрасывать лишнюю энергию на определенный балласт, к примеру, большой резистор или тэны для отопления.
• В аккумуляторах имеется лишь постоянное низкое напряжение рядностью 12/24/48 вольт. Однако потребителю нужно напряжение в 220 вольт, именно поэтому ставится инвертор. Это устройство преобразует постоянное напряжение в переменное, создавая напряжение в 220 вольт. Естественно, что можно обойтись и без инвентора, но придется использовать электрические приборы, специально рассчитанные на низкое напряжение.
• Преобразованный ток направляется потребителю, чтобы питать отопительные батареи, освещение, телевизор и иные устройства.

В промышленных ветряках могут применяться и другие элементы, которые обеспечивают автономную работу устройства.

Типы и виды ветрогенераторов

Классифицировать ветряки можно по материалам, количеству лопастей, шагу винта и оси вращения.

Выделяют два основных типа ветрогенераторов по оси вращения:

1. С горизонтальной осью круглого вращения, то есть крыльчатые.
2. С вертикальной осью вращения, то есть «лопастные» ортогональные, «карусельные».

Горизонтальные классические ветрогенераторы имеют пропеллер (в большинстве случаев трехлопастной), а вертикальные ветряки обладают ветроколесом, которое вращается вертикально.

По количеству лопастей ветряки могут быть:

• Трехлопастные и двухлопастные.
• Многолопастные.

Вращение многолопастных ветряков начинается при слабом ветре, тогда как для двухлопастных и трехлопастных устройств требуется более сильный ветер. Однако каждая
дополнительная лопасть создает дополнительное
сопротивление ветроколеса, вследствие чего достигнуть рабочих оборотов генератора становится сложнее.

По материалам лопастей ветряки могут быть:

• Парусные генераторы.
• Жесткие лопасти ветрогенератора.

Парусные лопасти дешевле и проще в изготовлении, однако, когда необходима стабильная и надежная работа для автономного электроснабжения они не подойдут.

По шагу винта:

• Изменяемый шаг винта.
• Фиксированный шаг винта.

Изменяемый шаг винта дает возможность повысить диапазон эффективных скоростей работы. В то же время данный механизм неизбежно:

• Усложняет конструкции лопасти.
• Снижает общую надежность ветрогенератора.
• Утяжеляет ветроколесо и требует дополнительного усиления конструкции.

Применение

Устройства могут использоваться в различных местах. В большинстве случаев в открытые пространства, где большой потенциал ветров:

• Горы.
• Мелководье.
• Острова.
• Поля.

В то же время ветрогенераторы современных конструкций дают возможность задействовать энергию даже слабых ветров – от 4 м/с. Благодаря им можно решать задачи электроснабжения и энергосбережения объектов любой мощности.

• Стационарные ветряные электростанции в виде альтернативных источников энергии способны полностью обеспечить электрической энергией небольшой производственный объект или жилой дом. В периоды отсутствия ветра необходимый запас электроэнергии будет выбираться из аккумуляторных батарей. Они отлично могут сочетаться с фотоэлектрическими батареями, газовым или дизельным генератором.
• Ветрогенераторы могут использоваться и для экономии при наличии центральной электросети.
• Ветроустановки средней и малой мощности часто используются владельцами фермерских хозяйств и домов, удаленных от централизованных электросетей, в качестве автономного источника.

Достоинства и недостатки

К преимуществам можно отнести:

• Энергия ветра является возобновляемой энергией. Ветер создается бесплатно и постоянно, без ущерба окружающей среде. Энергия ветра доступна в любом месте на планете.
• Энергия ветра является достаточно дешевой.
• Ветряные турбины находятся на мачтах, им требуется минимум места. Благодаря этому их можно устанавливать совместно с иными объектами и строениями.
• Ветрогенераторы в процессе эксплуатации не производят вредных выбросов.
• Энергия ветра в особенности требуется в удаленных местах, куда затруднена доставка электричества иными привычными способами.

К недостаткам можно отнести:

• Сила ветра очень переменчива и непредсказуема, вследствие чего требуется дополнительный буфер для накапливания электроэнергии, либо дублирования источника.
• Высокая начальная стоимость создания и установки ветрогенераторов.
• Ветряные турбины создают шум, который сравним с шумом автомобиля, перемещающегося со скоростью 70 км/ч. Это отпугивает животных и создает определенный дискомфорт для людей.
• Вращающиеся лопасти представляют потенциальную опасность для птиц.

Похожие темы:

Ветровая электростанция: назначение и обслуживание

Ветряные генераторы предназначены для преобразования кинетической энергии движения воздушных масс в механическую работу генератора по выработке тока. Установки, объединенные в одну систему, образуют ветровую электростанцию.

Ветровая электростанция: назначение и устройство

Ветровая электростанция – это комплекс ветряных турбин, предназначенных для преобразования энергии движения ветряных масс в механическую работу генератора по выработке электрического тока.

Одна станция может включать в себя любое количество ветроэнергетических установок (ВЭУ). Самые крупные системы насчитывают сотни элементов.

Принцип работы каждой установки заключается в использовании кинетической энергии ветра для вращения подвижной части ветряка, соединенной с ротором генератора энергии. Находящийся внутри редуктор увеличивает скорость движения вала. Вследствие этой работы создается трехфазный переменный ток.

Для преобразования переменного тока в постоянный в конструкции предусмотрен контроллер. Постоянный ток заряжает аккумуляторные батареи, передающие ток на инвертор.

В инверторе постоянный ток снова преобразуется в переменный, но уже пригодный для использования в электроприборах. Его напряжение становится 220 В, а частота – 50 Гц.

Обслуживание ветровых установок

Ветряные электроустановки имеют в своей конструкции множество подвижных элементов, которые преждевременно изнашиваются в условиях высокого коэффициента трения и сильных нагрузок. Например, это вращающиеся валы, подшипники, планетарные шестерни.

Их диаметр может достигать нескольких метров, а по мере совершенствования узлов и повышения производительности станций он становится еще больше.

Для увеличения надежности и срока службы таких высоконагруженных механизмов, постоянное обслуживание которых осуществлять достаточно затруднительно, применяют антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY 1003, которое не нуждается в обновлении на протяжении всего срока функционирования ВЭУ.

Оно образует на поверхности деталей устойчивый сухой слой, который обеспечивает кардинальное снижение трения сопряженных элементов и увеличение их ресурса. Благодаря этому установки работают дольше, а риск их отказов практически сводится к нулю.

На корпусе ветряного генератора устанавливаются площадки, на которых работает персонал в случае возникновения поломок оборудования. Зачастую устанавливается и поле для посадки вертолетов, так как мачта турбин может составлять сотни метров в высоту, а удаленность от поселений – сотни километров.

Ремонт может понадобиться в случае повреждения тормоза, ударов молнии, обледенения лопастей и других непредвиденных ситуаций. К тому же необходимо проводить периодический профилактический осмотр оборудования.

Ветряной генератор: основные виды

Есть большое количество классификаций, по которым разделяются ветроэнергетические станции. Наиболее распространенными являются географическое положение и конструкция подвижной части установки.

По расположению выделяют наземные, горные, прибрежные и шельфовые электростанции. В этих местах скорость ветра достигает максимальных значений, что позволяет повышать мощность генераторов.

По виду подвижной части выделяют крыльчатые и роторные аппараты. Первые состоят из лопастей, от их количества зависит мощность установки: чем меньше элементов, тем производительнее работает станция. Они вращаются по горизонтальной оси.

Вторые установки вращаются по вертикальной оси, что позволяет им эффективно работать при низких скоростях ветра без высокого уровня шума.

Чистая энергия ветра в Ваш дом!

Компания ЭнерджиВинд на рынке России и стран СНГ является единственным серийным производителем однолопастных ветрогенераторов. Наша разработка является уникальной и поэтому мы можем предоставить нашим покупателям ветряные электростанции по отношению к китайским трехлопастным моделям ветрогенераторов:

• с большей, чем в 2 раза скоростью вращения лопасти;
• с более низкими и выгодными ценами;
• с высоким качеством продукции;
• с гарантийными обязательствами;
• с долгим сроком службы;
• не требует топлива.

Если Вы используете бензогенераторы, то с установкой у себя дома нашей ветряной электростанции Вам не придется терпеть шум бензогенератора, мучаться с доставками топлива и постоянными заправками, а также при каждодневной работе Вам не придется через полгода — год ехать за новым, т.к. предыдущий сломался.

Ветряные электростанции в России с каждым годом становятся все более популярным альтернативным источником энергии для дома. В последние 5 лет мы наблюдаем повышение интереса к ветрякам.

Ведь окупаемость нашей установки с учетом ежегодного увеличения государством цен на энергию будет составлять от 7 до 12 лет. Таким образом использование энергии ветра позволит Вам сэкономить деньги на ближайшие 30-40 лет, а за 7-12 лет Вы полностью покроете стоимость ветрогенератора.

Хватит складывать деньги в чужой карман!

Будьте независимыми и принесите благо природе.  Пользуйтесь тем, чем судьба наградила Вас с рождения — Светом Солнца, Воздухом, Водой, Землёй!

Как работает наш ветряк?

На схеме показано как чистая энергия ветра поступает в Ваш дом и предоставляет возможность пользоваться электроприборами.

• При ветре около 3м/с лопасть ветрогенератора начинает вращаться и вырабатывать энергию, которая поступает на блок обработки электроэнергии и зарядки аккумуляторов (Блок ОЭЗА).
• С блока ОЭЗА энергия поступает на аккумуляторные батареи, которые нужны для того, чтобы у Вас всегда в доме было электричество и в безветренное время.
• С помощью инвертора энергия с аккумуляторов преобразуется в 220В, что дает возможность использовать электроприроборы в доме.

Работа мечты: обслуживание ветровых установок. | Статьи

28 мая 2019

Сейчас 11 утра в Ноймаркте-ин-дер-Оберпфальц, Бавария, Германия. Михаэль Кёрнер и Тимо Холуб вернулись в штаб-квартиру Max Bogl, одной из крупнейших частных строительных компаний Германии. Они вернулись из Урсенсоллена, города в 30 километрах, где сегодня утром проводили техническое обслуживание ветровых установок. Сегодня они работали рядом с офисом и поэтому смогли найти время, чтобы поговорить с Petzl о своей профессии. Большую часть времени они проводят, путешествуя по Германии, обследуя ветряные установки высотой до 143 метров (следят за тем, чтобы они находились в хорошем рабочем состоянии).

Михаэль, Тимо, в чем именно заключается ваша работа?

Михаэль: мы исправляем небольшие проблемы, такие как износ на гибридной или стальной башне. «Max Bogl Hybrid Tower» – это новейшая конструкция ветровой турбины, в которой нижняя часть выполнена из бетона, а верхняя – из стали. Наша работа довольно разнообразна. Мы работаем с бетоном, с металлом, проводим измерения… Сегодня, например, вместо того чтобы работать на высоте, мы были под землей. Проводили техническое обслуживание фундамента ветряной турбины.

Тимо: мы также занимаемся настройкой гибридных башен после их установки.

Означает ли это, что вы не принимаете участия в непосредственном строительстве башни?

Михаэль: нет, мы подключаемся к процессу сразу после строительства. Прежде чем стать техниками по обслуживанию ветровых башен, мы занимались их сборкой. Я, например, провел полтора года, собирая гибридные башни. Сегодня наша работа намного разнообразнее: мы работаем высоко над землей, под землей, внутри башни, снаружи, и даже за ее пределами.

Как вы решили стать специалистами по обслуживанию ветровых установок?

Михаэль: это был логичный шаг после работы в качестве сборщиков. Мы хорошо выполняли свою работу и знали все тонкости различных типов башен. Нам предложили работу в качестве специалистов по канатному доступу, и теперь мы занимаемся техническим обслуживанием ветровых установок и их компонентов.

Тимо: мы проходили специальное обучение для этой новой работы. По собственной инициативе прошли курс по веревочному доступу (1 уровень FISAT), а следующей весной пройдем курс 2 уровня. Это должно дать нам возможность выполнять еще более сложные работы по канатному доступу.

Сколько специалистов по обслуживанию ветровых установок работает в Max Bogl?

Тимо: в это трудно поверить, но в компании с 6000 сотрудников, нас – всего двое. Примерно пять лет назад компания Max Bogl начала свою деятельность в неизвестном мире строительства ветряных турбин, и в то время наши рабочие места были еще менее четко определены. В 2014 году было построено около 300 гибридных башен, в 2015 году — около 400 башен, а в 2016 году их число должно увеличиться*. Max Bogl самостоятельно управляет небольшой частью этих установок, а это значит, что компании также нужны специалисты по техническому обслуживанию. Часто заключаются контракты с внешними поставщиками услуг для выполнения работ на высоте.

* Интервью брали в 2016 году – прим. ред.

Какой ваш распорядок дня на работе?

Михаэль: В основном мы работаем командой из двух человек. У нас есть фургон (мастерская на колесах, если хотите), в котором есть все, что требуется для работы. На нем мы путешествуем от одной ветроэлектростанции до другой по всей стране, по четыре-пять дней в неделю. Мы редко знаем расписание поездок дальше, чем на неделю вперед. Наш график очень гибкий и часто меняется. Это возлагает серьезную ответственность на наши плечи, и требует большого доверия со стороны руководства.

Вы когда-нибудь попадали в действительно опасные ситуации?

Тимо: нет, на самом деле нет. Соблюдение правил техники безопасности является первоочередной задачей. А мы прошли в этой области специальное обучение. Однажды на работе нас неожиданно застала гроза в то время, когда мы были высоко на башне. В такую погоду мы не должны там работать. Но внизу находился специальный человек, чьей задачей было не только подавать нам инструменты, но и следить за погодой. Так что мы спустились сразу же.

Михаэль: ветер играет значительную роль в нашей работе. Когда вы находитесь в 140 метрах над землей, башня установки может раскачиваться с амплитудой до одного метра. Мы сами несем ответственность за анализ рисков и принимаем решения по прекращению работы в определенных условиях.

Как вы думаете, вы могли бы заниматься этой работой на протяжении всей своей карьеры?

Михаэль: да, безусловно, это идеальная работа! Каждый случай индивидуальный, каждый день – новый вызов.

Тимо: если честно, скорее всего нет. С точки зрения физических нагрузок, это вполне выполнимо. Но постоянное путешествие по стране – это не то, что я мог бы делать вечно. Мы слишком мало времени проводим дома с нашими семьями.

Какая работа вам больше всего не понравилась?

Михаэль: работа утомительна и не приносит удовольствия, например, когда в башне сломался лифт. В таком случае добраться до верха установки, это значит подняться минимум 100 – 150 метров. За день приходится подниматься на 400 или даже 500 метров. А если забыть на земле что-то из инструмента, то день превращается в неожиданный сеанс в спортзале.

А какая самая приятная работа на сегодняшний день?

Тимо: хм, у нас было много замечательных дней на работе. Например, дни, когда туман расположен не слишком высоко от земли, а на высоте светит солнце. Поистине удивительный вид открывается в верхушки башни.

Михаэль: еще одна приятная часть работы – спуск вниз, для проверки вентиляционных отверстий башни. Висеть в воздухе и работать высоко над землей – это очень весело.

Спасибо за интервью!

Познакомимся поближе с сотрудниками компании.

Михаэль Кёрнер

Михаэль (27 лет) работает в Max Bogl техником по обслуживанию башен ветровых установок. Начал свою карьеру, занимаясь укладкой плитки. Так как он заядлый скалолаз, идея совместить работу и хобби пришлась ему по душе. Тогда он стал работать в Max Bogl на сборке башен ветровых установок. Он сам оплатил курс по веревочному доступу (FISAT, 1 уровень) и впервые начал заниматься работой на высоте. После полутора лет работы на сборке, его мечта стала реальностью: Тимо и Михаэль были первыми, кому предложили должности технических специалистов по обслуживанию башен в Max Bogl.

Тимо Холуб

Тимо (26 лет), как и Михаэль, является техническим специалистом по обслуживанию башен ветровых установок. Каменьщик по образованию, он начинал карьеру с арбористики. Специализировался на вырубке и вывозе опасных деревьев. К компании Max Bogl он присоединился примерно пять лет назад. Сначала он поработал в компании недолго, после чего отправился в путешествие на полтора года, гастролируя по всему миру. Во время поездки Тимо впервые открыл для себя Африку и вызвался добровольцем в детский дом в Танзании. Глубоко тронутый этим опытом, он создал в Германии некоммерческую организацию под названием «Lachende Kinder Tansania e.V» («Дети смеются в Танзании»), с которой он собирает пожертвования для детского дома. В течение последних двух лет он снова работает в Max Bogl, в дружной команде с Михаэлем.

Lachende Kinder Tansania e.V

Михаэль Вайксельгартнер, инженер по технике безопасности

Михаэль Вейксельгартнер (25 лет) — инженер по технике безопасности в Max Bogl, специализируется на ветровых установках. Во время учебы в университете он прошел дополнительные занятия по безопасности на рабочем месте. Сегодня он является руководителем отдела безопасности всех ветряных электростанций Max Bogl, проводя примерно 50% своего времени на строительных площадках по всей Германии, помогая руководителю проекта в вопросах, связанных с безопасностью, и обеспечивая соблюдение правил техники безопасности.

Он входит в команду из 16 инженеров в Max Bogl, чья роль заключается в обеспечении соблюдения на национальном уровне нормативных актов и соответствующих рекомендаций профессиональных ассоциаций. Для этого инженеры по безопасности оценивают риски для каждой должности, чтобы реализовать соответствующие меры защиты.

Например, чтобы попасть на территорию ветроэлектростанции, вам нужно надеть защитную обувь или ботинки, каску и жилет безопасности. Другие СИЗ, такие как средства защиты слуха, защиты глаз и защиты от падения, также должны использоваться в зависимости от производимых работ.

Интервью с Кнутом Фоппе, техническим представителем Petzl

Кнут Фоппе — инструктор и эксперт по технике спасательных работ при работах на высоте, а также технический представитель Petzl в Германии. Именно он разработал модель безопасности для гибридных ветрогенераторов Max Bogl.

Кнут, из чего состоит «модель безопасности ветропарка»?

Во-первых, я начинаю с определения и оценки рисков для заданной должности. Далее я работаю над процедурами безопасности, которые состоят из трех компонентов:

• Выбор подходящего оборудования для работников, которые занимаются сборкой башен.
• Обучение сборщиков технике защиты от падения.
• Подготовка плана эвакуации и спасения на случай аварии.

Max Bogl была первой компанией, построившей гибридные ветрогенераторы. Это означает, что никаких специальных процедур безопасности не было. Я отвечал за разработку как программы обучения персонала, работающего на гибридных вышках, так и специальных спасательных процедур. Сегодня в Max Bogl работают 200 сборщиков, которые все обучены использованию средств индивидуальной защиты от падения и процедурам спасения. Большинство из них имеют строительное образование в области работы с бетоном или с железобетоном.

Что включают в себя конкретные процедуры при спасательных работах?

Чтобы построить гибридные башни, гигантские бетонные цилиндрические блоки укладывают друг на друга с помощью крана. Монтажники внутри башни следят за тем, чтобы каждый блок был точно выровнен с тем, что под ним. Для этого они стоят на рабочей площадке высоко внутри башни. Сама площадка установлена с помощью крана.

На определенных этапах сборки невозможно добраться до земли по лестнице. В случае поломки крана спасатели и пожарные не могут просто попасть на землю. По этой причине монтажники должны иметь возможность самостоятельно проводить спасательные операции и наземную эвакуацию.

Кроме того, вам нужен план и процедуры для спасения коллег, которые не могут самостоятельно эвакуироваться. Если кто-то получил травму или упал с рабочей платформы и повис на страховочной привязи или находится без сознания, его коллеги должны быть в состоянии спасти его и безопасно эвакуировать на землю. Каждая команда оснащена спасательным набором, в том числе полиспастом JAG SYSTEM.

Какое обучение проходят сборщики ветрогенераторов в Max Bogl?

Чтобы работать над сборкой башен ветряных турбин, они проходят двухдневную программу обучения со мной. Они учатся тому, как использовать средства индивидуальной защиты от падения, как спускаться по веревке и как спасти кого-то, кто не может эвакуироваться самостоятельно. Затем они должны проходить практический курс повышения квалификации (один день), один раз каждые 12 месяцев. Чтобы принять участие в начальной программе обучения, им необходимо предоставить медицинскую справку и пройти обучение по оказанию первой помощи.

Совместимы ли рентабельность и безопасность на таком рабочем месте?

Да, эти два понятия не обязательно несовместимы. Если вы сделаете безопасность приоритетом, вы можете работать экономически эффективным образом, включив в уравнение стоимость несчастных случаев. Это особенно относится к таким профессиям, как работа на высоте.

Важно понимать, что безопасность не должна рассматриваться как проблема. Для этого все решения и оборудование должны быть функциональными, компактными и удобными. Работникам нужно уметь использовать это снаряжение, особенно в стрессовой ситуации, эффективно и безопасно.

Как устроена молниезащита ветрогенераторов (ветряков)?

Введение

Молниезащита ветряной электростанции является неотъемлемой частью, потребность в которой определяется из рисков, если речь идёт о безопасности обслуживающего персонала. Они детально описаны в ГОСТ Р МЭК 62305-2. Если риски находятся в приемлемых для человека рамках, то потребность в молниезащите ветряных электрогенераторов определяется в результате взвешивания экономических затрат. Сравниваются затраты на систему молниезащиты и материальный ущерб от потенциального удара молнии. Размеры ветроустановки определяются ее мощностью. Это может быть установка, которая устанавливается на кровле частного дома имея мощность менее 1 кВт, а может быть огромная установка, высотой до 198 метров, мощностью до 7,5 МВт, что вполне обеспечит электроэнергией небольшой городок. Таким образом обслуживание и способы защиты могут существенно отличаться. Тем не менее, ветроэлектрические установки (ВЭУ) являются высотными конструкциями, которые зачастую подвергаются прямым ударам молнии (рис.1). Грозовой разряд – это случайное явление, в отличии от рассчитанной вероятности на основе среднегодовых данных. Поэтому рассчитанный риск представляет собой всего лишь вероятностную характеристику, и соответственно, молниезащита ветряка в большинстве случаев обязательна!

Рисунок 1. Вспышка от прямого попадания молнии

В случае отсутствия системы молниезащиты ВЭУ, попадание грозового разряда может повлечь за собой повреждение систем управления, электросистемы, лопастей, а так же других механических деталей (рис.2). Следовательно, при проектировании ВЭУ необходимо тщательно рассмотреть и определить потенциальные риски и особое внимание уделить системе молниезащиты!

Рисунок 2. Последствия попадания прямого удара молнии

1. Внешняя молниезащита

1.1. Требования к внешней системе молниезащиты. Нормативно-технические документы

Молниезащита ветряного электрогенератора выполняется согласно требованиям и рекомендациям, которые определяются такими нормативами, как:

• ГОСТ Р 54418.24-2013;
• СО 153-34.21.122-2003;
• РД 34.21.122-87

Согласно ГОСТ Р 54418.24-2013, п.6.2 для ветрогенераторов приводится 4 уровня молниезащиты, которые определяются исходя из местности, где планируется разместить ВЭУ, и максимальных параметров грозового разряда (заряд мгновенного удара, пиковый ток, время действия) с учетом уровня по ГОСТ Р МЭК 62305-1, табл.5. Важно отметить, что категория молниезащиты установки при проектировании, и соответственно надежность, могут превышать значение I категории (0,99). Так же, если ВЭУ устанавливается в местности с повышенным количеством восходящих молний, возможно увеличение требований к сечениям систем перехвата молнии. Если в ходе анализа рисков не указаны особые требования для ВЭУ, то все ее элементы должны быть защищены в соответствии с I уровнем молниезащиты. При этом, в ходе анализа рисков может выясниться, что для некоторых ВЭУ или даже ветровых станций, уровень молниезащиты ниже I будет экономически пригодным. Также могут сложиться обстоятельства, что для разных элементов установки или системы могут устанавливаться разные уровни молниезащиты.

ПРИМЕЧАНИЕ: Согласно ГОСТ Р 54418.24-2013, п.9.2.3, НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ использование внешней изолированной молниезащиты для ВЭУ!

1.2. Молниеотводы

Рисунок 3. Принципы молниезащиты для лопастей больших ВЭУ

Для защиты лопастей ВЭУ от молнии существует несколько вариантов. Так, для захвата молнии используются алюминиевые или медные проводники, которые могут быть установлены вдоль всей длины лопасти, на её задней кромке, снаружи или внутри нее. Некоторые конструкции (рис.3) имеют молниеулавливатели, которые располагаются на поверхности вокруг лопасти (тип В и Г), и каждый из них присоединяется к проводникам, которые протянуты вдоль ее кромок. Еще одним способом является применение клейких металлических и сегментных лент, однако, как показывает практика, через несколько месяцев они зачастую отклеиваются, поэтому их практически не используют. Наиболее распространенным решением является использование систем вертикальных молниеотводов, которые располагаются на кончиках лопастей (тип А и Б) и отводят ток к комелю, а для лопастей с тормозами в качестве вертикального молниеотвода используется медный провод вдоль внутреннего лонжерона (тип Б).

Ещё одной из важнейших частей ВЭУ является гондола, конструкция которой обязательно должна быть частью системы молниезащиты. Гондолы из стеклопластика должны иметь вертикальные молниеотводы, выполненные в виде клетки вокруг неё. Эта же сетка может использоваться как экран для защиты от воздействия магнитных и электрических полей извне.

1.3. Токоотводы

Любая молниезащита ветряного генератора, как и любого другого объекта не может обойтись без токоотвода. В больших ВЭУ для отвода тока используется пустая стальная мачта-опора. Её можно назвать клеткой Фарадея, так как электромагнитный экран является практически идеальным, из-за того, что электромагнитное поле практически замкнуто в месте соединения с гондолой. Поэтому во многих случаях внутреннюю часть таких пустотелых мачт можно обозначить уровнем молниезащиты I или II.

В качестве опор также используются железобетонные конструкции, которые применяются в качестве токоотводов. При этом отвод тока молнии должен происходить через две — четыре арматуры, которые должны быть соединены в основании и каждые 20 м по высоте, согласно СО 153-34.21.122-2003, п.3.2.2.3. Если количество арматур меньше требуемого, то дополнительно можно организовать искусственные токоотводы, например из стальной омеднённой или медной проволоки D8 мм.

2. Внутренняя молниезащита

2.1. Требования к внутренней системе молниезащиты. Нормативно-технические документы

Все элементы управления ВЭУ — электрические и электронные, обязаны защищаться от импульсных перенапряжений, потенциально возникающие от:

• исходящих токов лидера;
• разрядов молнии, касающихся ветроустановки;
• непрямых ударов молнии;
• электромагнитных импульсов, возникающих в результате переходных процессов при коммутациях.

Должны соблюдаться требования и рекомендации следующих нормативных документов:

• ГОСТ Р 54418.24-2013;
• ГОСТ Р 51992-2011;
• ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007;
• ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011;
• ГОСТ Р 52725-2007.

2.2. Подбор устройств защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП для ветрогенератора подбираются исходя из технических характеристик электронного/электрического оборудования. Можно выделить основные места установки ограничителей перенапряжения:

• ротор генератора;
• преобразователь;
• щит управления и распределительное устройство;
• линии связи;
• сигнальное освещение и датчики;
• системы измерения и автоматизации.

Согласно ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011, п.6.1.4 дополнительную защиту требуется устанавливать в местах, где имеется высокочувствительное электронное оборудование, в местах с электромагнитными полями внутри установки, а так же там, где расстояние от ввода питания до защищаемого оборудования слишком велико (в больших ветровых электростанциях).

Для защиты трансформаторов и высоковольтной системы в целом должны быть предусмотрены высоковольтные УЗИП, которые более известны под названием «грозозащитные разрядники». Потребность данных устройств определяется на основе определения рисков в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2, раздел 7 и прил.В). Разрядники для ветрогенератора должны соответствовать ГОСТ Р 52725-2007. Устанавливаются они на вводах в трансформатор (рис. 4).

a)

б)

Рисунок 4. Примеры размещения высоковольтных разрядников в двух типовых основных электрических цепях ВЭУ (а –АГ (асинхронный генератор) с беличьей клеткой; б – АГ с фазным ротором)

Для подробного подбора УЗИП для ветрогенераторной установки необходимо обращаться к специалистам, так как необходимо учитывать все технические характеристики оборудования для выбора того или иного УЗИП.

3. Требования к заземлению

Как ПУЭ-7, п.1.7.55, так и ГОСТ Р 54418.24-2013, п.9.1 рекомендуют использовать заземляющее устройство (ЗУ) одновременно для молниезащиты и заземления. Конструктивные требования к ЗУ, определяются государственными стандартами и правилами электротехническими, в зависимости от напряжения установок. При проектировании ЗУ для ветроустановки необходимо выдерживать требования согласно принятого уровня защиты.

Основные требования для ЗУ, согласно ГОСТ Р 54418.24-2013, п.9.1:

• стойкость коррозийная и прочность механическая;
• предотвращение повреждения оборудования;
• способность выдерживать электродинамические и тепловые нагрузки во время короткого замыкания;
• безопасность относительно шагового напряжения и напряжения прикосновения.

Сопротивление ЗУ не влияет на эффективность системы молниезащиты, однако влияет на работу всевозможного электронного оборудования, которое применяется в измерительных системах, системах автоматического управления и т.д. Поэтому рассчитывая систему заземления, величину полного сопротивления ЗУ нужно принимать минимальной, исходя из требуемых величин для используемого оборудования.

Выделяются два основных типа электродных ЗУ для ВЭУ:

1. Тип А – используется для зданий с измерительными устройствами, подсобных помещений. Для ветрогенераторов не рекомендуется, состоят из горизонтальных и вертикальных заземлителей, подключаются к двум и более молниеотводам.
2. тип Б – контур (кольцевой), контактирующий с землей не менее 80% от длины. Он должен иметь непосредственную связь с железобетонным фундаментом и присоединены к мачте ВЭУ.

Для снижения сопротивления ЗУ по типу Б могут применяться вертикальные электроды, требования к длине которых указаны на рисунке 5.

Рисунок 5. Длина вертикального электрода в зависимости от класса молниезащиты

4. Заключение

В заключение можно отметить, что молниезащита и заземление для ВЭУ – это задача, требующая тщательного подхода и изучения всех экономических и технических вопросов, таких как риски, определение класса молниезащиты для всех элементов ВЭУ, выбор УЗИП и ЗУ.

Ветроустановки часто устанавливаются на открытой местности с сильными ветрами, например в полях или в открытом море. В таких местах ВЭУ являются самыми высокими объектами, а это значит, что во время грозы удар молнии с большой вероятностью может прийтись именно на ВЭУ. Последствия ПУМ могут быть очень затратными, поэтому разработка молниезащиты и заземления является неотъемлемой частью работы при проектировании ветроэлектрических станций. Особое внимание уделяется ЗУ и УЗИП, так как эти системы обязательны при любых рисках! ЗУ должно отвечать требованиям по коррозийной стойкости, механической прочности, а также конструктивным требованиям согласно классу молниезащиты и иметь наименьшее сопротивление, которое требуется для работы электронного оборудования. УЗИП должны подбираться на основе технических характеристик оборудования, которое применяется в той или иной установке.

Требуется консультация по организации заземления и молниезащиты для вашего объекта? Обратитесь в Технический центр ZANDZ.ru!

Смотрите также:

Смотрите также:

Малые ветряные электрические системы | Министерство энергетики

Если у вас достаточно ветровых ресурсов в вашем районе и ситуация правильная, небольшие ветровые электрические системы являются одной из самых экономически эффективных домашних систем возобновляемой энергии — с нулевыми выбросами и загрязнением.

Небольшие ветряные электрические системы могут:

• Снизить ваши счета за электроэнергию на 50–90%
• Помогите вам избежать высоких затрат на продление линий электропередач в удаленное место
• Помогите источникам бесперебойного питания выдержать длительные перебои в работе сети .

Небольшие ветряные электрические системы также могут использоваться для множества других применений, включая перекачку воды на фермах и ранчо.

На наших страницах, посвященных планированию малой ветроэнергетической системы, а также об установке и техническом обслуживании небольшой ветровой электрической системы, есть дополнительная информация.

Как работает небольшая ветровая электрическая система

Ветер создается из-за неравномерного нагрева поверхности Земли солнцем. Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в чистое электричество.Когда ветер вращает лопасти ветряной турбины, ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение, чтобы привести в действие генератор. Большинство турбин имеют автоматические системы управления превышением скорости, чтобы ротор не выходил из-под контроля при очень сильном ветре. В нашей анимации по ветроэнергетике есть больше информации о том, как работают ветровые системы и какие преимущества они предоставляют.

Небольшая ветровая система может быть подключена к электрической сети через вашего поставщика электроэнергии или может быть автономной (вне сети).Это делает небольшие ветровые электрические системы хорошим выбором для сельских районов, которые еще не подключены к электросети.

Компоненты малой ветроэнергетической системы

Ветряная электрическая система состоит из ветряной турбины, установленной на опоре для обеспечения лучшего доступа к более сильным ветрам. В дополнение к турбине и башне, небольшие ветряные электрические системы также требуют компонентов балансировки системы.

Турбины

Большинство малых ветряных турбин, производимых сегодня, представляют собой машины с горизонтальной осью, направленными против ветра и имеющими две или три лопасти.Эти лезвия обычно изготавливаются из композитного материала, например из стекловолокна.

Рама турбины — это конструкция, на которой крепятся ротор, генератор и хвостовая часть. Количество энергии, которое будет производить турбина, в первую очередь определяется диаметром ее ротора. Диаметр ротора определяет его «рабочую площадь» или количество ветра, перехватываемого турбиной. Хвост удерживает турбину направленной против ветра.

Башни

Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, небольшая ветряная турбина устанавливается на башне.Как правило, чем выше башня, тем больше мощности может производить ветровая система.

Относительно небольшие вложения в увеличенную высоту градирни могут дать очень высокую доходность при производстве электроэнергии. Например, чтобы поднять 10-киловаттный генератор с 60-футовой башни до 100-футовой башни, необходимо увеличить общую стоимость системы на 10%, но он может производить на 25% больше энергии.

Большинство производителей турбин предоставляют комплекты ветроэнергетических систем, которые включают башни. Выделяют два основных типа башен: самонесущие (отдельно стоящие) и с оттяжками.Существуют также наклонно-опускающиеся башни с оттяжками. В большинстве домашних ветроэнергетических установок используются башни с оттяжками, которые являются наименее дорогими и более простыми в установке, чем самонесущие башни. Однако, поскольку радиус оттяжек должен составлять от половины до трех четвертей высоты башни, башни с оттяжками требуют достаточно места для их размещения.

Хотя откидные опоры более дороги, они предлагают потребителю простой способ обслуживания небольших легких турбин, обычно 10 киловатт или меньше.Опускающиеся башни также можно опускать на землю во время опасных погодных условий, таких как ураганы. Алюминиевые башни склонны к растрескиванию, и их следует избегать.

Баланс компонентов системы

Баланс компонентов системы, которые вам понадобятся для небольшой ветроэнергетической системы — помимо ветряной турбины и башни — будет зависеть от вашего приложения. Например, детали, необходимые для водяной насосной системы, будут сильно отличаться от того, что вам нужно для бытового применения.

Требуемый баланс компонентов системы также будет зависеть от того, является ли ваша система подключенной к сети, автономной или гибридной.

Большинство производителей могут предоставить вам системный пакет, который включает в себя все компоненты, необходимые для вашего конкретного приложения. Для приложений, подключенных к жилой сети, компоненты баланса системы могут включать следующее:

• Контроллер
• Аккумуляторные батареи
• Инвертор (блок кондиционирования)
• Проводка
• Электрический выключатель
• Система заземления
• Фундамент под башню.

Энергия ветра | Национальное географическое общество

Все, что движется, обладает кинетической энергией, а ученые и инженеры используют кинетическую энергию ветра для выработки электроэнергии. Энергия ветра, или энергия ветра, создается с помощью ветряной турбины, устройства, которое направляет энергию ветра для выработки электроэнергии.

Ветер обдувает лопатки турбины, прикрепленные к ротору. Затем ротор вращает генератор для выработки электричества. Есть два типа ветряных турбин: ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветровые турбины с вертикальной осью (VAWT).HAWT — наиболее распространенный тип ветряных турбин. У них обычно есть две или три длинных тонких лопасти, которые похожи на пропеллер самолета. Лопасти расположены так, что они обращены прямо против ветра. VAWT имеют более короткие и широкие изогнутые лопасти, которые напоминают лопасти, используемые в электрическом миксере.

Небольшие индивидуальные ветряные турбины могут производить 100 киловатт энергии, достаточной для питания дома. Небольшие ветряные турбины также используются в таких местах, как водонасосные станции. Ветряные турбины немного большего размера расположены на башнях высотой до 80 метров (260 футов) с лопастями ротора, длина которых составляет примерно 40 метров (130 футов).Эти турбины могут генерировать 1,8 мегаватт энергии. Еще более крупные ветряные турбины можно найти на башнях высотой 240 метров (787 футов) с лопастями ротора длиной более 162 метров (531 фут). Эти большие турбины могут генерировать от 4,8 до 9,5 мегаватт энергии.

После выработки электроэнергии ее можно использовать, подключать к электросети или хранить для будущего использования. Министерство энергетики США работает с национальными лабораториями над разработкой и улучшением технологий, таких как батареи и гидроаккумулирующие установки, чтобы их можно было использовать для хранения избыточной энергии ветра.Такие компании, как General Electric, устанавливают батареи вместе со своими ветряными турбинами, чтобы электричество, вырабатываемое за счет энергии ветра, можно было сразу же хранить.

По данным Геологической службы США, в США имеется 57 000 ветряных турбин как на суше, так и на море. Ветровые турбины могут быть автономными конструкциями или они могут быть объединены в так называемую ветряную электростанцию. В то время как одна турбина может генерировать достаточно электроэнергии для удовлетворения потребностей в энергии одного дома, ветряная электростанция может вырабатывать гораздо больше электроэнергии, достаточной для снабжения энергией тысяч домов.Ветряные электростанции обычно располагаются на вершине горы или в другом месте, где ветрено, чтобы использовать преимущества естественного ветра.

Самая большая оффшорная ветряная электростанция в мире называется Walney Extension. Эта ветряная электростанция расположена в Ирландском море примерно в 19 километрах (11 милях) к западу от северо-западного побережья Англии. Расширение Уолни занимает огромную территорию в 149 квадратных километров (56 квадратных миль), что делает ветряную электростанцию ​​больше, чем город Сан-Франциско, Калифорния, или остров Манхэттен в Нью-Йорке.Сеть из 87 ветряных турбин имеет высоту 195 метров (640 футов), что делает эти морские ветряные турбины одними из самых больших ветряных турбин в мире. Walney Extension имеет потенциал для выработки 659 мегаватт электроэнергии, чего достаточно для снабжения электричеством 600 000 домов в Соединенном Королевстве.

«Маленькая ветряная турбина» может собирать энергию от качающейся руки ходунка | Возобновляемая энергия

Ученые разработали «крошечную ветряную турбину», которая может поглощать энергию ветра, создаваемого во время ходьбы.

Представьте, что вы на несколько секунд потираете шарик о волосы — слышите ли вы потрескивание статического электричества, видите, как ваши волосы встают дыбом? По словам исследователей, работающих над устройством, эта энергия, питаемая контактом и разделением двух материалов, может быть запакована и сохранена для использования.

Китайские ученые надеются, что это устройство сможет генерировать устойчивую электроэнергию при низкой стоимости и эффективности. По словам исследователей, после того, как его поместили на качающуюся руку человека, воздушного потока достаточно для выработки энергии.

«Наша цель — решить проблемы, которые традиционные ветряные турбины не могут решить», — сказал в своем заявлении ведущий автор, д-р Я. Ян из Пекинского института наноэнергетики и наносистем. «В отличие от ветряных турбин, в которых используются катушки и магниты, где затраты фиксированы, мы можем выбирать недорогие материалы для нашего устройства».

Устройство состоит из двух пластиковых полосок в трубке, которые колеблются или хлопают вместе в присутствии воздушного потока. По словам исследователей, легкого ветерка со скоростью 1,6 метра в секунду достаточно для питания устройства, но лучше всего оно работает на скорости, обеспечивающей синхронное трепетание двух пластиковых полос, когда скорость ветра составляет от 4 до 8 м / с.

Устройство представляет собой простой и надежный метод генерирования небольшого количества энергии, которое затем можно использовать различными способами, например, для питания удаленных датчиков, камер наблюдения или даже метеостанции на вершине холма, которая в противном случае по словам Ричарда Кокрейна, доцента по возобновляемым источникам энергии из Университета Эксетера, который не принимал участия в исследовании.

«Мы не увидим, что это нововведение заменит большие турбины, но мы видим, что все большее количество подобных технологий используется для сбора энергии… обеспечения электроэнергией в местах, куда иначе получить электричество довольно сложно.”

На данный момент устройство способно питать 100 светодиодных ламп и датчиков температуры, заявили его производители. Он также имеет эффективность преобразования энергии ветра в 3,23%, что, по их утверждениям, превышает ранее сообщенные показатели по поглощению энергии ветра.

Видео показывает, как трибоэлектрический наногенератор применим в окружающей среде.

В своей статье, опубликованной в Cell Reports Physical Science, исследователи показывают, что частота колебаний зависит от скорости ветра, воздействующего на устройство, — отметил Кокрейн.

«Но что будет интересно, так это посмотреть, насколько чувствительна выходная энергия к этой частоте или скорости ветра. Нужна ли им определенная частота, чтобы получать от нее энергию? Если он колеблется ниже 24 Гц, может ли он вырабатывать энергию? »

Кроме того, когда что-то шатается вперед и назад, материалы устают, поэтому интересно было бы посмотреть, как долго эти устройства прослужат, сказал он.

«А как же тогда технология справляется со льдом, дождем, пылью и соленым ветром, дующим с моря? Было бы неплохо увидеть это доказанным, потому что с обычными турбинами это может быть проблемой.”

Между тем его создатели мечтают о большом. Они надеются объединить его с небольшими электронными устройствами, такими как телефоны, чтобы обеспечить устойчивую электроэнергию и, в конечном итоге, сделать устройство конкурентоспособным с традиционными ветряными турбинами, мощность которых сильно зависит от высокой скорости ветра.

Устройство обнаружения снижает смертность орлов на ветряной электростанции

Белоголовые орлы возле поля ветряных турбин в Айдахо. Предоставлено: Мунир Вирани.

Устройства обнаружения, использующие камеры и алгоритмы искусственного интеллекта, могут снизить смертность орлов возле ветряных электростанций.

«Если [устройство] посчитает, что орел рискует столкнуться, он отключит турбину», — сказал Крис МакКлюр, директор по глобальной науке о сохранении в Peregrine Fund, организации по сохранению хищников.

По мере того, как во всем мире увеличивается количество ветроэнергетических объектов, исследования показали, что генераторы возобновляемой энергии могут вызывать гибель, когда орлы и другие дикие животные получают удар лезвиями. Некоторые исследователи изучают возможность использования акустики или других устройств, чтобы отпугнуть летучих мышей от машин, а другие разработали устройство, которое обнаруживает более крупных летающих диких животных в течение дня и автоматически отключает турбины.

Новое устройство, называемое системой IdentiFlight, включает в себя комбинацию из восьми камер, которые фиксируют область вокруг ветряных турбин. Алгоритмы искусственного интеллекта, запрограммированные в подключенном устройстве, могут распознавать крупных хищников. Когда птицы подходят слишком близко к турбинам, устройство обнаруживает хищников и автоматически выключает ветряную мельницу, чтобы уменьшить угрозу.

Устройство IdentiFlight на ветряной электростанции Top of the World в Вайоминге. Credit IdentiFlight

Предыдущие исследования показали, что камеры и искусственный интеллект могут правильно обнаруживать крупных хищников.Но ученые все еще не были уверены, действительно ли отключение турбин помогло снизить смертность от столкновений.

Чтобы определить, работают ли устройства, МакКлюр и его соавторы исследования, опубликованного недавно в журнале Journal of Applied Ecology , сравнили успех системы IdentiFlight, которая использовалась на ветряной электростанции Top of the World в Вайоминге, с поблизости ветряная электростанция Кэмпбелл-Хилл, которая не использовала устройства. Беркуты ( Aquila chrysaetos ) являются наиболее распространенными хищниками в этих районах, хотя стервятники-индейки ( Cathartes aura ), краснохвостые ястребы ( Buteo jamaicensis ), ястребы-ястребы ( Buteo regalis ) и Corvus corax).

Исследователи подсчитали, сколько орлов было фактически убито на этих участках, а также использовали статистические модели, чтобы определить, сколько из них могло погибнуть без обнаружения, поскольку падальщики могли съесть их туши до того, как их обнаружат.

На основе своего анализа они обнаружили, что количество убитых птиц снизилось на 60% на объекте Top of the World после того, как они установили систему IdentiFlight. Между тем, число смертей в Кэмпбелл-Хилл за исследуемый период фактически увеличилось, возможно, из-за более высокой популяции орлов в то время.

Ветряная электростанция Top of the World с системой IdentiFlight в центре переднего плана. Credit IdentiFlight

Сравнивая две ветряные электростанции, МакКлюр сказал, что на вершине мира было убито на 82% меньше орлов по сравнению с Кэмпбелл-Хиллом. Это сократилось до семи смертей орлов в год в Кэмпбилл-Хилл по сравнению с двумя на вершине мира.

МакКлюр сказал, что это хорошая новость для хищников, но столь частое отключение ветряных мельниц потенциально может снизить эффективность ветряных ферм.Он сказал, что в будущих исследованиях будет изучено, приведет ли сокращение безопасной зоны, в которой устройства IdentiFlight вызывают отключение турбин, к большему количеству смертей.

«Энергия ветра и охрана хищников становятся все более совместимыми по мере развития технологий», — сказал он.

В целом, по его словам, успех устройства не означает, что перспективные объекты ветрогенерации нужно просто строить где угодно. По его словам, места ветрогенерации по-прежнему должны стараться избегать горячих точек хищников, чтобы снизить вероятность их смерти.

«Это не панацея — это не значит, что мы можем начинать строить ветряные электростанции где угодно», — сказал он.

Щелкните здесь , чтобы прочитать заявление TWS о влиянии развития ветровой энергии на дикую природу и среду обитания диких животных.

Ветряки — обзор

15.2 Конфигурации ветряных машин

Было предложено несколько конфигураций ветряных машин, в том числе:

1.

тормозных турбин,

2.

подъемных турбин (с вертикальной или горизонтальной осью),

3.

Ветряные установки с эффектом Магнуса,

4.

Вихревые ветряные установки.

Практически все современные ветряные турбины относятся к лифтовому типу, и более 90% из них относятся к типу с горизонтальной осью.Эффект Магнуса и вихревые растения никогда не играли серьезной практической роли.

15.2.1 Ветряные турбины тормозного типа

В турбинах тормозного типа ветер оказывает силу в том направлении, в котором он дует, то есть он просто толкает поверхность, как это происходит в парусной лодке, плывущей по ветру. . Ясно, что поверхность, на которую падает ветер, не может двигаться быстрее, чем сам ветер.

Древний персидский ветряк представлял собой тягач. Рисунок 15.2 представляет собой эскиз такой мельницы, вид сверху.Он состоял из вертикальной оси, к которой крепились горизонтальные радиальные рычаги. Около концов этих рукавов была установлена ​​вертикальная завеса, и это была поверхность, на которую ветер оказывал свою полезную силу. Две стены направляли ветер, заставляя его дуть только с одной стороны устройства, создавая крутящий момент. Обратите внимание, что одна стена образует воронку, в которой собирается собранный ветер.

Рисунок 15.2. Вид сверху на древний персидский ветряк.

Ковшовый ветряк, схематически изображенный на Рисунке 15.3 ( слева ) — еще одно перетаскиваемое устройство с вертикальной осью. Он вращается, потому что выпуклая поверхность обеспечивает меньшее сопротивление ветру, чем вогнутая. Это устройство может быть дешево изготовлено любителями из бочки с маслом, разрезанной вдоль ее вертикальной оси. Работает неэффективно.

Рисунок 15.3. 2-ковшовая ВЭУ, (слева) . Поток воздуха в роторе Савониуса, (справа) .

Улучшить производительность можно, смещая ковши, как показано на рис. 15.3, ( правый ) так, чтобы между ними оставался зазор.Воздух ускоряется при прохождении зазора, уменьшая лобовое сопротивление выпуклого ковша. Затем он продувается с обратной стороны ковша, помогая создать крутящий момент. Этот тип устройства называется ротором Savonius и фактически использует определенную подъемную силу (в дополнение) для лобового сопротивления.

Турбины Савониуса не могут конкурировать по эффективности с чисто лифтовыми машинами, но их легко построить и найти применение в качестве датчиков в анемометрах и в качестве стартеров для вертикально-осевых подъемных машин.

15.2.2 Лифтовые ветряные турбины

В лифтовых машинах ветер создает силу, перпендикулярную направлению, в котором он дует. Знакомые винтовые ветряки — горизонтально-осевые, подъемные. Все подъемные турбины аналогичны парусникам, плавающим в поперечном направлении. Парусник (или лопасть турбины) может двигаться значительно быстрее, чем сам ветер. На рис. 15.4 показаны такие турбины.

Обратите внимание, что вал с приводом от гребного винта, который передает собранную энергию, находится высоко над уровнем земли.Обычно это требует одного из двух решений: либо электрический генератор размещается на вершине башни рядом с гребным винтом, либо длинный вал с соответствующими шестернями используется для передачи мощности генератору на уровне земли. Первое решение, хотя и требует усиленных опор, является предпочтительным из-за стоимости и трудностей передачи большой механической мощности по длинным валам. Установка генератора на вершине башни увеличивает массу той части системы, которая должна поворачиваться, когда ветер меняет направление.

Некоторые ветряные турбины имеют гребной винт перед генератором, а некоторые — за ним. Было обнаружено, что размещение выше по потоку снижает шум, производимый машиной.

Пропеллерная ветряная турбина, в которой используется наземный генератор, но не используется длинный вал, называется ветровой турбиной всасывающего типа. Он похож на обычную ветряную турбину, но вращающиеся лопасти действуют как центробежный насос. Лопасти полые и имеют перфорацию на конце, так что воздух выталкивается центробежным действием, создавая частичный вакуум около ступицы.Длинная труба соединяет ступицу со вспомогательной турбиной, расположенной на уровне земли. Напорный воздух приводит в движение эту турбину. Система не кажется достаточно многообещающей, чтобы оправдать дальнейшее развитие.

Одна конфигурация ветряной турбины не только позволяет размещать генератор на земле, но также избавляет от необходимости переориентировать машину каждый раз при изменении направления ветра — это ветряная турбина с вертикальной осью подъема. Схема, показанная в центре на рис. 15.4, представляет собой конструкцию, предложенную МакДоннелл-Дуглас и получившую название «Gyromill».«Он мог бы вырабатывать 120 кВт, но никогда не был коммерциализирован.

Одним из очевидных недостатков гиромиля является центробежная сила, которая заставляет крылья изгибаться наружу, оказывая на них значительную нагрузку. Элегантный способ избежать центробежных напряжений — сформировать крылья в форме, принимаемой вращающимся канатом, свободно прикрепленным к верхней и нижней части вращающегося вала. Это приводит к знакомой форме «взбивания яиц» и, конечно же, заставляет крыло работать только при напряжении.

Форма такой вращающейся веревки называется тропоскеином и очень похожа на цепную цепь . Однако есть разница. Контактная цепь — это «форма, которую принимает совершенно гибкий нерастяжимый шнур с одинаковой плотностью и поперечным сечением, свободно свисающий с двух фиксированных точек». На каждую единицу длины шнура действует одна и та же (гравитационная) сила. В случае тропоскина сила, действующая на каждый участок корда, зависит от расстояния участка от оси вращения.

Крыло с тропосковой оболочкой (правый рисунок на рис. 15.4 был впервые предложен французским инженером по имени Дарье, в честь которого назван этот тип ветряной турбины.

Рис. 15.4. Слева направо: турбина с горизонтальной осью (пропеллер) и две машины с вертикальной осью — «Гиромилль» и Дарье.

15.2.3 Ветровые машины с эффектом Магнуса

Машины с эффектом Магнуса были предложены, но выглядят бесперспективными. Среди прочего, «кривая» в бейсболе.

Когда питчер бросает кривую, он заставляет мяч вращаться, создавая асимметрию: одна сторона мяча движется быстрее по отношению к воздуху, чем другая, и, следовательно, создает «подъемную силу», которая изменяет траекторию полета мяча. . Аналогичный эффект возникает, когда вертикальный вращающийся цилиндр подвергается воздействию ветра. Результирующая сила, перпендикулярная направлению ветра, использовалась для перемещения парусников и ветряных машин.

15.2.4 Вихревые ветряные машины

Наконец, можно отобрать энергию ветра, заставив ее входить по касательной через вертикальную щель в вертикальный полый цилиндр.В результате воздух внутри вынужден вращаться, и возникающая центробежная сила вызывает появление радиального градиента давления. Центр этого столба воздуха, находящийся под давлением ниже атмосферного, всасывает наружный воздух через отверстия в нижней части цилиндра. Поступающий воздух приводит в движение турбину, соединенную с генератором. Вращающийся воздух выходит через открытую верхнюю часть цилиндра, образуя вихрь, непрерывно уносимый ветром. Этот тип машины был предложен Груманом.

Виды ветра — У.S. Управление энергетической информации (EIA)

• Горизонтально-осевые турбины
• Вертикально-осевые турбины

Размеры ветряных турбин сильно различаются. Длина лопастей — самый важный фактор в определении количества электроэнергии, которую может генерировать ветряная турбина. Небольшие ветряные турбины, которые могут привести в действие один дом, могут иметь электрическую мощность 10 киловатт (кВт). Самые большие действующие ветряные турбины имеют электрическую мощность до киловатт (10 мегаватт), а турбины большего размера находятся в стадии разработки.Большие турбины часто группируются вместе для создания ветряных электростанций или ветряных электростанций , которые обеспечивают энергией электрические сети.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Вертикально-осевой ветряк Дарье в Мартиньи, Швейцария

Источник: Лисипп, автор Wikimedia Commons (лицензия свободной документации GNU) (общественное достояние)

Горизонтально-осевые турбины аналогичны винтовым двигателям самолетов

Горизонтальные турбины имеют лопасти, как у воздушных винтов, и обычно имеют три лопасти.Самые большие турбины с горизонтальной осью имеют высоту 20-этажного здания и имеют лопасти длиной более 100 футов. Более высокие турбины с более длинными лопастями производят больше электроэнергии. Почти все используемые в настоящее время ветряные турбины являются турбинами с горизонтальной осью.

Вертикальные турбины похожи на взбиватели яиц

Турбины с вертикальной осью имеют лопасти, которые прикреплены к верхней и нижней части вертикального ротора. Самый распространенный тип турбины с вертикальной осью — ветряк Дарье, названный в честь французского инженера Жоржа Дарье, запатентовавшего эту конструкцию в 1931 году, — выглядит как гигантский двухлопастный взбиватель для яиц.Некоторые версии турбины с вертикальной осью имеют высоту 100 футов и ширину 50 футов. Сегодня используется очень мало ветряных турбин с вертикальной осью, потому что они не работают так же хорошо, как турбины с горизонтальной осью.

Ветряные электростанции или ветряные электростанции производят электроэнергию

Ветряные электростанции — это группы ветряных турбин, которые производят большое количество электроэнергии. Ветряная электростанция обычно имеет много турбин, разбросанных по большой площади. Одна из крупнейших ветряных электростанций США — Центр ветроэнергетики Хорс-Холлоу в Техасе, в котором по состоянию на конец 2019 года было 422 ветряных турбины, расположенных на площади около 47000 акров.Общая электрическая мощность проекта составляет около 735 мегаватт (или 735 000 киловатт).

Горизонтально-осевые ветряки на ветроэлектростанции

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Последнее обновление: 4 декабря 2020 г.

Производство энергии ветра с использованием энергии ветра ： Системы и решения ： Возобновляемые источники энергии

Производство энергии ветра означает получение электроэнергии путем преобразования энергии ветра в энергию вращения лопастей и преобразования этой энергии вращения в электрическую энергию с помощью генератора.Энергия ветра увеличивается пропорционально кубу скорости ветра, поэтому WTG следует устанавливать в зоне с более высокой скоростью ветра.
Мы работаем в партнерстве с производителями ветряных турбин, чтобы продавать ветровые турбины и строить электростанции, используя нашу торговую сеть. Мы также продолжаем разрабатывать электронные устройства, включая системы управления, с нашими знаниями и технологиями, культивируемыми на основе технологий проектирования и производства тепловых и гидравлических электростанций. самостоятельно участвует в ветроэнергетическом бизнесе.Занимая позиции обеих сторон, производителя и пользователя, мы предлагаем решения для удовлетворения потребностей клиентов в самых разных ситуациях.

Простая установка / эксплуатация ветряной электростанции, не требующая беспокойства об истощении запасов

В мире растет внедрение ветроэнергетики, которая имеет следующие характеристики:

• • Нет CO ₂ выбросы

• • Ветер — это безопасный источник энергии, существующий повсюду, и не нужно беспокоиться об истощении, как ископаемое топливо

• • Простое оборудование и удобство в эксплуатации

• • Незначительная привязанность к природе

В современном мире прогресс технологий для разработки более крупных WTG является значительным, и это приводит к увеличению выработки электроэнергии на одну единицу WTG и развитию большого поля WTG, называемого «ветряной электростанцией».Развиваются и технологии строительства морских ВТГ.

Высоконадежное ветроэнергетическое оборудование

Герметично закрытый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG), обеспечивающий повышенную эффективность выработки электроэнергии без необходимости во внешней системе возбуждения

При возбуждении постоянными магнитами генератор обеспечивает работу без обслуживания и снижает частоту отказов за счет удаления контактных колец для внешнего возбуждения.Благодаря отсутствию необходимости во внешней системе возбуждения эффективность выработки электроэнергии увеличивается. Благодаря использованию систем водяного охлаждения и внутреннего охлаждения с вентилятором, генератор не забирает воздух извне, что подходит для использования в среде с большим количеством мелких частиц в космосе или прибрежных / морских районах.

Генератор на 2 МВ ВТГ

Более длинный отвал обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра

Использование более длинного лезвия позволяет преобразовать больше энергии ветра в электричество.Для WTG типа U93 мощностью 2 МВт используются лопасти длиной 45 м и диаметром 93 м, что на 16% длиннее, чем у других производителей, что увеличивает площадь приема ветра и обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра.

Схема гондолы

Используются

ПМСГ с коробкой передач и полноразмерным преобразователем.

Внутренняя конструкция гондолы 2 МВ WTG

2 МВт WTG

WTG Toshiba мощностью 2 МВт можно охарактеризовать следующими характеристиками:

• • Модель: U88E

• • Высокая надежность достигается за счет среднескоростной передачи (1:72)

• • Малый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG)

• • Герметичный генератор с водяным охлаждением

• • Соответствие высоковольтной системе в системе полного преобразователя

* Стандарт МЭК: справочная скорость ветра 50 м / с, средняя скорость ветра 8.5 м / с, экстремальная скорость ветра (Ve50) 70 м / с.

* Проконсультируйтесь с нами, если скорость ветра превышает 70 м / с.

Toshiba для предприятий ветроэнергетики

Чтобы удовлетворить потребности клиентов, Toshiba предоставляет всестороннюю поддержку в самых разных бизнес-ситуациях, от геологических / экологических исследований и бизнес-планирования до проектирования, производства, строительства, ввода в эксплуатацию и ЭиТО после запуска генератора.

Комплексная поддержка при назначении участков-кандидатов –Планирование–

Мы поддерживаем наших клиентов от назначения участков-кандидатов, включая геологические или экологические исследования, решения законодательных / нормативных вопросов до планирования строительства.Также мы предоставляем упаковочные решения с аккумулятором / вторичной батареей для стабильной выходной мощности генератора и оптимизируем точку установки с помощью микросайтинга с CFD для сложных наземных структур.

Достижение высокой ветроустойчивости с помощью длинных лопастей — Дизайн / Производство —

^{※ 1}

У нас есть множество WTG с длинными лопастями, которые покрывают широкий диапазон выносливой скорости ветра, поэтому мы можем предоставить WTG, подходящие для каждой площадки.Мы также продолжаем разрабатывать большие WTG для береговых и морских объектов, чтобы снизить удельную стоимость.

Надлежащая установка и безопасное обслуживание

Мы предлагаем подходящие методы установки для каждого объекта.
Toshiba в сотрудничестве с производителями ветряных турбин и другими отечественными субподрядчиками предоставляет разнообразные меню периодического обслуживания, ремонта, капитального ремонта и гарантийного обслуживания для обеспечения безопасной и стабильной работы.Что касается поставки запчастей, у нас есть запас запчастей у местных субподрядчиков для бесперебойной поставки.