Maten van windenergiecentrales. Voor- en nadelen van het ontvangen van elektriciteit uit een windturbine

Inhoud:

Wind wordt onder alle volkeren altijd gezien als een manifestatie van goddelijke kracht. Deze kracht is duidelijk en in sommige gevallen enorm. Naarmate de mensheid zich ontwikkelde, leerde zij, naast haar verering van de goden van het luchtelement, dit ook voor haar eigen behoeften te gebruiken. Voor alle naties werd het zeil de basis voor beweging op het water, en er verschenen windmolens. Voor een korte periode, naar historische maatstaven, met het begin van het gebruik van warmte als basis voor de werking van de meeste mechanismen, nam het gebruik van wind af.

Maar tegenwoordig, met de komst van milieuproblemen, herleeft de belangstelling voor het benutten van de kracht van de wind snel en krachtig. Moderne technische oplossingen maken het mogelijk om de energie van luchtstromen effectief om te zetten in elektriciteit. Hoewel duurder in vergelijking met andere technologieën die worden gebruikt in de belangrijkste soorten energiecentrales. Er zijn er drie: thermische, nucleaire en waterkrachtcentrales. Tegenwoordig hebben windenergiecentrales hun plek op de elektriciteitsmarkt gevonden. We zullen hierover later in het artikel meer in detail praten.

Van geschiedenis tot moderne tijd

Archeologische studies geven aan dat Babylonische ambachtslieden duizenden jaren geleden windmachines creëerden om moerassen in landbouwgrond te veranderen. Deze mechanismen werden gebruikt om water op te scheppen en de grond af te tappen. De Chinezen gebruikten ongeveer tegelijkertijd soortgelijke machines in hun rijstvelden. En de eerste windmolens verschenen onder oude Egyptische ondernemers. In de loop van de tijd verschenen er molens in Europa en verder naar het oosten rond de 12e eeuw.

De ontwikkeling van de elektrische technologie kon niet anders dan ingenieurs op het idee brengen om de molenstenen van de molen te vervangen door een elektrische generator. Dit gebeurde in de jaren dertig van de vorige eeuw. Problemen op de brandstofmarkten en ongelukken bij kerncentrales hebben de ontwikkeling van windenergiecentrales gestimuleerd. Tegenwoordig neemt hun aantal snel toe, zoals blijkt uit de onderstaande statistieken:

De elementen zijn echter onvoorspelbaar. En voor het luchtelement bestaat er zo'n definitie als volledige kalmte. Dit betekent dat zelfs op open zee, waar de lucht voortdurend in beweging is, het voorkomt dat de wind verdwijnt. Daarom is een windenergiecentrale alleen effectief op een plek waar zo min mogelijk rust optreedt. Dergelijke plaatsen komen het meest voor nabij de zeekust, op heuvels, in bergen en in sommige specifieke gebieden.

Hoe het werkt en hoe het werkt

De basis van een windenergiecentrale is de waaier (turbine). Het meest efficiënte ontwerp is een driebladige propeller-waaier die hoog boven de grond is gemonteerd. De werking van een energiecentrale met een dergelijke waaier wordt geïllustreerd in de onderstaande afbeelding:

Om maximale efficiëntie te verkrijgen, controleren speciale mechanismen de positie van de rotor en de bladen. Ze worden automatisch geselecteerd op basis van de richting en sterkte van de wind. Er zijn andere ontwerpen van waaiers, de zogenaamde trommeluitvoeringen. Bijvoorbeeld degenen waarvoor de richting van de wind er niet toe doet. Dit is vooral het resultaat van de creativiteit van individuele liefhebbers.

Het grootste nadeel van alle modellen zonder propeller is een lager rendement. Een elektriciteitscentrale met een propellerwaaier heeft een rendement van iets minder dan 50%. En het grootste nadeel van alle windenergiecentrales is zonder uitzondering de wind zelf. Zijn kracht is onderhevig aan frequente veranderingen. Als gevolg hiervan verandert de waaiersnelheid en verandert tegelijkertijd het gegenereerde elektrische vermogen. Om de windenergiegenerator met het elektriciteitsnet te verbinden, is daarom extra elektrische apparatuur vereist.

Meestal zijn dit accu's met omvormers. De generator laadt eerst de batterijen op, en voor dit proces is de uniformiteit van de stroomsterkte niet relevant. De overdracht van elektriciteit naar het netwerk wordt uitgevoerd door een omvormer, die de lading die zich in de batterij heeft opgehoopt, omzet. Een bijkomend voordeel van het propellerontwerp is de bestuurbaarheid. Als de windkracht te groot wordt, wordt de aanvalshoek van het blad tot een minimum beperkt. Hierdoor neemt de windbelasting op de turbine af.

Maar het is niet altijd mogelijk om een ​​windenergiecentrale tegen defecten te beschermen. Er zijn orkanen aan de kust die de waaier kapot maken. Dergelijke gevallen worden hieronder gedemonstreerd.

Een modern windpark is een enorm bouwwerk. Daarom is het effect van harde wind erop zeer merkbaar. Een goede visuele weergave van de omvang van een dergelijke energiecentrale wordt gegeven door de onderstaande afbeelding.

De hoogte waarop de elektrische generator zich bevindt is gemiddeld vijftig meter. Hoe hoger je gaat, hoe sterker en stabieler de wind waait. Om het grootste vermogen te verkrijgen, zijn tientallen elektrische generatoren geïnstalleerd. Van de windparken op land bevindt de krachtigste zich in de Verenigde Staten. Hieronder vindt u wat korte informatie daarover.

Het grootste aantal energiecentrales wordt aan de kust gebouwd. Ze worden kustgebieden genoemd. Maar omdat kustgrond duur is, is het zinvoller om in de ondiepe wateren van het zeeplateau te bouwen. Dergelijke energiecentrales worden offshore genoemd. Vanwege de hoge bouwkosten bedroeg de capaciteit van 's werelds grootste offshore-energiecentrale, gebouwd voor de kust van Engeland, echter 630 MW, wat meer dan twee keer minder is dan die van zijn tegenhanger op het land.

Een verdere ontwikkeling van offshore-energiecentrales zijn drijvende windenergiecentrales. Maar ze zijn de grootste en duurste, en om deze reden zijn ze in feite zeldzaam. Hoogstwaarschijnlijk zullen ze nooit de belangrijkste elektriciteitsbron worden uit de kracht van de zeewind. Om hogere economische indicatoren te verkrijgen, wordt wind gebruikt op een hoogte van meer dan honderd meter. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een speciaal op aerostaten gebaseerd ontwerp, het zogenaamde stijgende windpark.

Maar omdat het draagvermogen van de ballon beperkt is, komt het maximale vermogen van de energiecentrale qua massa overeen met een vermogen van 30 kW. Ze zal voor meerdere huizen kunnen zorgen. Hun aantal zal afhangen van de wijze van elektriciteitsverbruik. Het nadeel van een drijvende elektriciteitscentrale is dat deze riskant is. Het kan worden weggeblazen door harde wind, en het voorkomen ervan is problematisch.

Milieuproblemen van windparken

Waaiers hebben één onoverkomelijk nadeel. Ze zenden infrageluid uit. En het heeft een schadelijk effect op alle levende organismen, inclusief de mens. Als de energiecentrale zich ver van woningen bevindt, zoals op zee of in de bergen, wordt de menselijke factor verwijderd. Maar de impact op het ecosysteem blijft bestaan. Een Duitse inwoner getuigt van hoe problematisch infrageluid van windenergiecentrales is:

In dit land worden overal windturbines geïnstalleerd, waar het grondgebied het ook toelaat. Duitsland heeft kerncentrales verlaten en is van alle landen het meest actief op het gebied van de bouw van windenergiecentrales. De opkomst van dergelijke nieuwe gebouwen dwingt mensen die in de buurt wonen om naar nieuwe woonplaatsen te verhuizen. Maar niemand wil hun huizen kopen. Er ontstaan ​​dus problemen in de samenleving. De optimale plaats voor windenergiecentrales is dus het zeeplateau.

Al gelezen: 5.097

De energie-industrie gaat vol vertrouwen met haar taak om, maar de schaal van ons land is zodanig dat het nog niet mogelijk is om alle afgelegen of moeilijk bereikbare gebieden volledig van elektriciteit te voorzien. Dit is te wijten aan veel factoren die onder de huidige omstandigheden te duur of technisch onhaalbaar zijn.

Daarom moet er steeds meer aandacht worden besteed aan alternatieve bronnen die aan de behoeften van achtergebleven regio's kunnen voldoen zonder de deelname van backbone-netwerken. Een veelbelovende richting is windenergie waarbij gebruik wordt gemaakt van vrije energie.

Ontwerp en typen windenergiecentrales

Windenergiecentrales(WPP’s) gebruiken windenergie om elektriciteit op te wekken. Grote stations bestaan ​​uit vele, verenigd in een enkel netwerk en voeden grote gebieden - dorpen, steden, regio's. Kleinere zijn in staat kleine woonwijken of individuele huizen te creëren. Stations worden geclassificeerd op basis van verschillende criteria, bijvoorbeeld op functionaliteit:

• mobiel,
• stationair.

Per locatie:

• kust
• offshore
• grond
• drijvend.

Per type constructie:

• roterend,
• vaan.

Vaanstations zijn de meest verspreide ter wereld. Ze zijn zeer efficiënt en kunnen voldoende hoeveelheden elektriciteit produceren om consumenten in de hele energiesector te voorzien. Tegelijkertijd heeft de distributie van dergelijke stations een specifieke configuratie en is deze niet overal te vinden.

Werkingsprincipe

Zoals reeds vermeld, hebben windparken een rotor- of vaanontwerp. Rotary stations hebben in de regel apparaten met. Ze zijn in veel opzichten handiger dan gevleugelde exemplaren, omdat ze tijdens het gebruik niet veel lawaai maken en geen installatie in de richting van de wind vereisen. Tegelijkertijd zijn rotorconstructies minder efficiënt en kunnen ze worden gebruikt op kleine privéstations.

Vleugelapparaten kunnen een maximaal effect produceren. Ze gebruiken de resulterende energie veel efficiënter dan roterende monsters, maar vereisen een goede oriëntatie ten opzichte van de stroom, wat de aanwezigheid van extra apparaten of apparatuur betekent.

Alle typen werken volgens hetzelfde principe: de windstroom draait het bewegende deel, dat de rotatie naar de generator overbrengt, waardoor er een elektrische stroom in het systeem ontstaat. Het laadt de batterijen op, die omvormers van stroom voorzien die de resulterende stroom omzetten in een standaardspanning en -frequentie die geschikt is voor consumentenapparaten.

Om een ​​groot aantal consumenten te bedienen, zijn individuele windgeneratoren aangesloten op een systeem, waardoor stations worden gevormd - windparken.

Voor- en nadelen van windenergiecentrales

De voordelen van windparken zijn onder meer:

• onafhankelijkheid van fossiele hulpbronnen;
• Er wordt gebruik gemaakt van een absoluut gratis energiebron;
• milieuvriendelijke methode - er wordt geen schade toegebracht aan het milieu.

Tegelijkertijd zijn er ook nadelen:

• de oneffenheid van de wind veroorzaakt bepaalde problemen bij het opwekken van energie en dwingt het gebruik van een groot aantal; batterijen;
• windmolens maken geluid als ze in werking zijn;
• laag, het is erg moeilijk om het te verhogen;
• de kosten van apparatuur en dienovereenkomstig elektriciteit zijn veel hoger dan de prijs van netwerkelektriciteit;
• De terugverdientijd van apparatuur neemt aanzienlijk af naarmate de capaciteit toeneemt. .

Het gebruik van kleine stations kan energie leveren aan een beperkt aantal consumenten, dus voor grote nederzettingen of regio's zijn grote apparaten nodig. Tegelijkertijd vereisen krachtige windturbines passende windstromen en uniformiteit van de beweging ervan, wat niet typisch is voor de omstandigheden in ons land. Dit is de belangrijkste reden voor de lage prevalentie van windturbines in vergelijking met Europese landen.

Economische rechtvaardiging voor de bouw van een windpark

Vanuit economisch oogpunt heeft de bouw van een windpark alleen zin als er geen andere vormen van energievoorziening zijn. De apparatuur is erg duur, onderhoud en reparatie vereisen constante kosten en de levensduur is beperkt tot 20 jaar, en dit is onder Europese omstandigheden. Voor Rusland kan deze periode met maar liefst een derde worden verkort. Daarom gebruik van windparken economisch ineffectief.

LEES OOK: Betrouwbare windturbine met lage snelheid: wat is het en hoe kan de energie van zwakke wind worden gebruikt?

Aan de andere kant wordt het gebruik van windparken, bij volledige afwezigheid van alternatieve opties of bij aanwezigheid van optimale omstandigheden die een hoogwaardige en uniforme werking van windturbines garanderen, een volledig acceptabele manier om energie te leveren.

Belangrijk! We hebben het specifiek over grote stations die hele regio’s bevoorraden. De situatie met huishoudelijke of privéstations ziet er aantrekkelijker uit.

Capaciteit van industriële stations

Industriële windparken beschikken over een zeer hoog vermogen en kunnen grote nederzettingen of regio's van energie voorzien. Bijvoorbeeld, Het Gansu-windpark in China heeft 7965 MW, Enercon E-126 produceert 7,58 MW, en dit is niet de limiet.

Er moet meteen worden opgemerkt dat we het hebben over leiders op het gebied van windenergie; andere modellen produceren veel minder energie. Wanneer ze echter worden gecombineerd tot grote stations, zijn windturbines in staat een voldoende hoeveelheid elektriciteit te produceren. De gecombineerde complexen genereren een totaal vermogen van 400-500 MW, wat gemakkelijk te vergelijken is met de productiviteit van waterkrachtcentrales.

Kleine stations hebben bescheidener indicatoren en kunnen alleen worden beschouwd als puntbronnen die een beperkt aantal consumenten bedienen.

Toonaangevende mondiale fabrikanten

In aantal de beroemdste fabrikanten van windgeneratoren en apparatuur voor de windenergie-industrie omvat bedrijven:

• Vesta's,
• Nordex,
• Superwind
• Panasonic
• Ecotecnia,
• Vergnet.

Russische fabrikanten zijn nog niet klaar om met deze bedrijven te concurreren, omdat de kwestie van het creëren van hoogwaardige en productieve windgeneratoren in Rusland nog niet voldoende aan de orde is gesteld.

Geografie van toepassing

Windenergie is het meest verspreid aan de westkust van de Atlantische Oceaan, vooral in Duitsland. Er zijn de beste omstandigheden: soepele en harde wind, optimale klimaatindicatoren. Maar de belangrijkste reden voor het wijdverbreide gebruik van windenergiecentrales in deze regio was het gebrek aan mogelijkheden voor de bouw van waterkrachtcentrales, waardoor de regeringen van de landen in deze regio gedwongen werden de beschikbare methoden voor het opwekken van elektriciteit te gebruiken. Tegelijkertijd zijn er installaties in de Baltische regio, Denemarken en Nederland.

Rusland loopt op dit gebied nog steeds achter; de afgelopen tien jaar zijn er amper een tiental windparken in gebruik genomen. De reden voor deze vertraging ligt in de grote ontwikkeling van waterkracht en het gebrek aan goede omstandigheden voor de exploitatie van industriële windenergiecentrales. Er is echter een toename in de productie van kleine installaties die energie kunnen leveren aan individuele landgoederen.

Feiten en misvattingen

De lage prevalentie van windenergiecentrales en het gebrek aan ervaring ermee hebben aanleiding gegeven tot veel misvattingen over de eigenschappen en impact van windenergiecentrales op het menselijk lichaam. Er bestaat dus een wijdverbreide overtuiging dat het geluidsniveau dat wordt geproduceerd door een werkende windgenerator ongebruikelijk hoog is. Er is inderdaad sprake van enige ruis, maar het niveau is veel lager dan algemeen wordt aangenomen. Het geluid van industriële modellen op een afstand van 200-300 m wordt dus op dezelfde manier op het gehoor waargenomen als het geluid van een werkende huishoudelijke koelkast.

Een ander probleem dat onredelijk wordt overdreven door onwetende mensen is het ontstaan ​​van onoverkomelijke interferentie met radio- en televisiesignalen. Dit probleem werd opgelost voordat gebruikers er weet van hadden: elke krachtige industriële windmolen is uitgerust met een hoogwaardig radio-interferentiefilter dat de invloed van het apparaat op de ether volledig kan elimineren.

Mensen die in de buurt van turbines wonen, zullen zich voortdurend in de schaduwflikkeringszone bevinden. Dit is een term die verwijst naar het ongemakkelijke gevoel van knipperende lichtschermen. Roterende bladen creëren dit effect, maar de betekenis ervan wordt sterk overdreven. Zelfs de meest gevoelige mensen kunnen zich altijd eenvoudigweg van een turbine afwenden als ze er toevallig in de buurt zijn.

Het opwekken van elektriciteit met behulp van windenergiecentrales is altijd van belang geweest voor de mensheid. Windenergie wordt doorgaans geclassificeerd als hernieuwbare energie, naast zonne-energie, binnenwaterenergie, thermische energie en biomassa. Het potentieel van deze energie op de wereld overtreft de huidige behoeften dertig keer. De bouw van installaties die elektriciteit opwekken door de energie van de luchtstroom om te zetten, wordt over de hele wereld als een veelbelovende richting beschouwd, ondanks het lage rendement van 20-30%.

Ontwerp en belangrijkste soorten windgeneratoren

Het schema waarmee een windenergiecentrale wordt geassembleerd om elektriciteit op te wekken, is vrij eenvoudig. Windenergie wordt door een windgenerator en een gelijkrichter-lader (controller) omgezet in elektrische gelijkstroom, meestal 12/24/48 volt. De stroom wordt gebruikt om de accu op te laden (vergelijkbaar met een autoaccu), vervolgens wordt deze geleverd aan de omvormer, waar de gelijkstroom wordt omgezet in wisselstroom 220-230V.

Tegenwoordig zijn er feitelijk drie soorten windgeneratoren actief:

Met een verticaal georiënteerde rotatie-as;

Met horizontaal, loodrecht op de luchtstroom georiënteerd;

Met horizontaal, parallel aan de stroom georiënteerd.

Een windenergiecentrale met een verticale windgenerator is het eenvoudigst te vervaardigen en te installeren: u hoeft zich niet te concentreren op de richting van de wind, dus de belasting van de constructie is veel minder. De bladen van deze apparaten zijn verkrijgbaar in de vorm van kommen, turbines of S-vormig.

Met een horizontale rotatie-as wordt windenergie omgezet in sleep- of liftkracht. Het aantal bladen van deze apparaten kan van één tot vijftig zijn.

Binnen het raamwerk van de hoofdclassificatie zijn er veel verschillende, structureel verbonden of volledig nieuwe uitvindingen.

Windenergiecentrales voor thuis: haalbaarheid van keuze

Het stroomvoorzieningsproject voor een huis in aanbouw (of reconstructie) moet drie problemen oplossen:

Betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening;

Het verzorgen van het benodigde stroomverbruik;

Betrokkenheid van het vereiste aantal elektriciteitsbronnen.

In stedelijke gebieden, waar het elektriciteitsnet wordt ontwikkeld, geldt de kwestie van de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening alleen voor afgelegen gebieden of regionale steden en dorpen. Een windenergiecentrale voor een woning is in deze gevallen niet geschikt: storingen treden alleen op tijdens netwerkstoringen en worden hoogstens binnen een dag verholpen. Als aanvullende bron wordt meestal gekozen voor een diesel- (benzine) of gas-mini-energiecentrale.

Bij het regelen van een huisje in een afgelegen gebied of het bouwen van een boerderij waar geen elektriciteitsleiding in de buurt is, rijst de vraag over een stabiel schema voor het verkrijgen van elektriciteit. Meestal wordt het probleem als volgt opgelost: een diesel- (of benzine-) elektriciteitscentrale en als alternatieve bron (om de kosten van een energie-eenheid te verlagen) worden projecten waarbij wind- of zonne-energie wordt gebruikt met succes geïmplementeerd.

De windenergiecentrale moet de benodigde vermogensreserve leveren voor het daadwerkelijke verbruik. In dit geval kun je niet zonder een krachtige batterij en een betrouwbare omvormer. Als alternatieve bron wordt een dieselgenerator gebruikt.

Voor- en nadelen van het ontvangen van elektriciteit uit een windturbine

Voor gemiddeld huishoudelijk verbruik (verlichting, verwarming, huishoudelijke apparaten) is een vermogen van 500W tot 1000/1500W voldoende. Wanneer u een windgenerator installeert, moet u er rekening mee houden dat hoe hoger het vermogen dat deze genereert, hoe groter de bladen zijn en dus hoe hoger de prijs.

Meestal worden de volgende nadelen van windenergiecentrales geïdentificeerd:

Grote eenmalige initiële investeringen, vandaar de relatief hoge kosten per eenheid elektriciteit;

De afhankelijkheid van de installatie van de beschikbaarheid van dagen waarop de windsnelheid optimaal is (zes - zeven meter per seconde), het is met dergelijke indicatoren dat de installatie haar nominale (ontwerp) capaciteit bereikt;

Een autonome windenergiecentrale kan alleen werken met een batterij met grote capaciteit en een krachtige omvormer, en als aanvulling op windstille dagen is een dieselgenerator nodig, wat de kosten van het project aanzienlijk verhoogt;

Lange terugverdientijd: gemiddeld zeven tot tien jaar.

Vereisten voor het kiezen van een locatie voor het monteren van de mast

Om een ​​windgenerator van welk vermogen dan ook te laten werken, is wind nodig. Voor Rusland wordt aangenomen dat de wind gemiddeld slechts 270-280 dagen per jaar waait. Kust- en berggebieden hebben verschillende statistieken, gunstiger. Dit is waar de belangrijkste ontwikkeling van windenergie als vrije energie plaatsvindt.

Hoe hoger de mast, hoe groter de snelheid van de luchtstroom. Typisch worden windturbines gemonteerd op een hoogte van minimaal vier meter vanaf het niveau van het huis (gemiddeld veertien tot vierentwintig meter). De installatieplaats wordt gekozen op een afstand van de woning die minimaal een veelvoud van drie bedraagt ​​tot de hoogte van de mast. Het apparaat wordt op een betonnen basis gemonteerd (wat vrij duur en arbeidsintensief is) of met behulp van spandraden.

Voor het installeren van een in productie vervaardigde windgenerator zijn gespecialiseerde organisaties betrokken. Meestal is dit de fabrikant zelf of distributeurs van buitenlandse bedrijven. Specialisten stellen een diagram van een windenergiecentrale voor, selecteren een locatie voor het installeren van de mast, installeren de apparatuur en lanceren deze.

DIY-windenergiecentrale

Onlangs, toen de stijging van de elektriciteitsprijs plaatsvond met een constantheid die de bevolking angst aanjaagt, neemt de belangstelling voor windenergiecentrales in Rusland toe. Een mini-windenergiecentrale (windturbine) wordt ontworpen, vervaardigd door ambachtslieden en geïnstalleerd zonder de hulp van specialisten.

De gemakkelijkst te vervaardigen wordt beschouwd als een windenergiecentrale met een installatie met een verticale rotatieas. Er is geen versterkte mast voor nodig, het is eenvoudig te berekenen, eenvoudig te installeren en vooral laag in prijs. De prijsstijging ontstaat doordat de accu de benodigde capaciteit heeft en een betrouwbare omvormer.

Een windmolen die is gemaakt om op een horizontale as te draaien, vereist een zorgvuldige bevestiging van de wieken (hun centrering), maar ziet er eleganter en verfijnder uit. De onderdelen zijn duurder om te vervaardigen en de extra uitrusting is dezelfde als bij een verticale installatie.

De ambachtslieden van vandaag geven er de voorkeur aan om windenergiecentrales volledig met hun eigen handen te maken, helemaal opnieuw. De generator is ontwikkeld op basis van een asynchrone motor, plus een gelijkrichter en een accu uit een auto. Als we ons beperken tot deze set, dan kan de opgewekte elektriciteit worden gebruikt om water in een boiler te verwarmen en een waterpomp aan te drijven (door de voedingsspanning op elkaar af te stemmen).

Met een omvormer met laag vermogen kunt u zelfs verlichting en andere eenvoudige elektrische apparaten inschakelen die geen hoogwaardige stroomkarakteristieken vereisen (een computer of tv kan alleen worden aangesloten op een omvormer die de noodzakelijke uitgangskarakteristieken heeft voor sinusoïdaliteit, frequentie, enz.).

Grote buitenlandse fabrikanten van windenergiecentrales: vergelijkende kosten van installaties

Het gebruik en daarmee ook de productie van windgeneratoren voor de opwekking van elektriciteit werd aan het einde van de negentiende eeuw voor het eerst onder de knie in Denemarken. Het gebrek aan eigen energiebronnen dwingt veel landen ertoe de energie uit luchtstromen te benutten en zowel krachtige (honderden megawatt) windturbines als windenergiecentrales voor thuisgebruik te bouwen. Hieronder vindt u een lijst met de bekendste bedrijven die hun producten over de hele wereld leveren.

Buitenlandse fabrikanten van windgeneratoren:

Denemarken Vestas - marktaandeel 12,7%;

China Sinovel, Goldwind, Guodian United Power, Ming Yang - marktaandeel 28,7% in het totaal van alle bedrijven;

Spanje Gamesa - marktaandeel 8%;

Duitsland Enercon, Siemens - totaal marktaandeel 14,1%;

VS GE Energy - marktaandeel 7,7%;

India Suzion - marktaandeel 7,6%.

Chinese installaties worden als de goedkoopste beschouwd. Afhankelijk van het vermogen kunnen ze worden gekocht voor een prijs van 18-20 duizend roebel. Opgemerkt moet worden dat dergelijke installaties (vermogen van 100-200 W) niet kunnen worden gerepareerd en meestal niet zijn uitgerust met een mast. Windenergiecentrales in het middenprijssegment uit China worden als betrouwbaar beschouwd en gaan ruim 15 jaar mee.

Deense, Spaanse en Duitse installaties zijn van hogere kwaliteit; de installatie en inbedrijfstelling worden al lang beheerd door gespecialiseerde organisaties, maar ze zijn duur. Van $1000 tot $2000-2500 met een vermogen van 200 W.

Windenergiecentrales in Rusland: prijzen en fabrikanten

De afgelopen twintig jaar is de belangstelling voor de productie van apparatuur voor windenergiecentrales toegenomen. Binnenlandse fabrikanten hebben goedkope apparaten ontwikkeld en met succes aan consumenten geleverd. Gemiddeld kunnen ze worden gekocht van 40-45 duizend roebel. met vermogen vanaf 300 W.

Hieronder vindt u een lijst met binnenlandse fabrikanten die de productie onder de knie hebben en hun eigen modellen van windenergiecentrales produceren:

- "ResursPromAlliance" in Tsjeljabinsk;

- "Stroyinzjservis" in Rybinsk;

RKraft in Moskou;

- Kerncentrale “Energie-ecologische systemen” in Moskou;

LMP "Windenergie" in Khabarovsk;

- “Sapsan-Energia” in Moskou;

- “GRC Verticaal” in Miass;

- SKB Iskra in Moskou;

- “Vetro-Svet” in Sint-Petersburg.

Wind-elektrische installaties (WPP's) zetten de energie van bewegende atmosferische massa's, die tot op zekere hoogte overal ter wereld beschikbaar is, rechtstreeks om in elektriciteit. Dit is precies wat ten grondslag ligt aan het positieve economische en ecologische effect van het gebruik van windturbines.

Voordelen van windenergie

Moderne technologische oplossingen maken het mogelijk windgeneratoren te produceren met een vermogen variërend van enkele kW tot honderden MW. Dat wil zeggen dat windturbines elektriciteit kunnen leveren aan zowel hele industriële gebieden als individuele woonhuisjes. Naast puur economische voordelen heeft windenergie nog een onmiskenbaar voordeel: het legt een aanzienlijk lagere druk op de ecologie en de biosfeer van de aarde. Daarom bevestigt de gezaghebbende website “Alternative Energy” (http://altenergiya.ru/) terecht de diepe gedachten van V.V. Vernadsky, uitgedrukt in het midden van de twintigste eeuw:

…de verkoop van kleine windparken, die in vrijwel elke regio windenergie kunnen benutten (zelfs als er niet genoeg windenergie is voor industrieel gebruik), neemt voortdurend toe. Er wordt voorspeld dat dergelijke alternatieve energiebronnen steeds breder zullen worden gebruikt, zowel publiek als particulier, totdat ze uiteindelijk de traditionele energie op basis van fossiele brandstoffen zullen verdringen.

De economische voordelen van huishoudelijke windenergie (installaties met een vermogen van 3–15 kW) omvatten de volgende factoren:

• Onuitputtelijke energiebron;
• Ecologische schone energie;
• Snelheid van constructie van een windturbine;
• Korte terugverdientijd voor kapitaalinvesteringen;
• Er zijn geen speciale locaties vereist voor de installatie van apparatuur.

Het nadeel van kleine windturbines is praktisch één factor: de directe afhankelijkheid van het opgewekte vermogen van de druk van de luchtstroom, die in de meeste delen van de aarde niet stabiel is. Daarom is voor een stabiele en hoogwaardige stroomvoorziening van huishoudelijke apparaten extra apparatuur zoals batterijen en halfgeleidergelijkrichters vereist.

Studie van het energiepotentieel van het gebied

Als we naar de toekomst van de 21e eeuw kijken, is het gebrek aan alternatief voor de ontwikkeling van windenergie duidelijk. Daarom worden in geavanceerde landen studies uitgevoerd naar het potentieel van gebieden met de bedoeling deze te gebruiken voor de bouw van grote windturbines.

Alternatieve energiecentrales beslaan doorgaans grote gebieden. Dienovereenkomstig wordt allereerst aandacht besteed aan gebieden die, zelfs op de lange termijn, niet betrokken kunnen zijn bij andere economische activiteiten:

• Woestijnen;
• Berghoogten;
• Plankzones;
• Kustzones van zeeën en oceanen, en andere.

In het bijzonder biedt de populaire internetbron windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html de volgende informatie:

Er wordt een vooronderzoek gedaan naar de potentie van het gebied. Anemometers worden geïnstalleerd op een hoogte van 30 tot 100 meter en verzamelen gedurende een tot twee jaar informatie over de windsnelheid en -richting. De verkregen informatie kan worden gecombineerd tot kaarten van de beschikbaarheid van windenergie. Met dergelijke kaarten kunnen potentiële investeerders het rendement op de investering van het project evalueren

Capaciteiten van industriële windenergiecentrales

Industriële windturbines zijn er in een grote verscheidenheid aan capaciteiten, afhankelijk van het energiepotentieel van een bepaald gebied. Moderne technologieën maken het mogelijk om zelfs niet-gestandaardiseerde opwekkingsapparatuur op grote schaal te produceren met een terugverdientijd van 3 tot 5 jaar.

Tegenwoordig bevindt het grootste windpark op land zich aan de Tehachapi Pass in Californië. De totale capaciteit, vergelijkbaar met de capaciteit van grote thermische centrales, bedraagt ​​al 1550 MW. In de toekomst is het de bedoeling om het geïnstalleerde vermogen van het ALTA-windpark te vergroten tot 3000 MW. Er wordt gebruik gemaakt van windturbines van 1,5 en 3,0 MW.

Mogendheden die eigenaar zijn van grote gebieden zijn actief bezig met de ontwikkeling van offshore windenergie. Denemarken en Groot-Brittannië lopen op dit gebied voorop. Dergelijke windturbines worden 10 tot 50 km uit de kust geïnstalleerd in een zee met geringe diepte en zijn zeer efficiënt omdat daar een constante zeewind waait. Het grootste windpark onder degenen die actief zijn in offshore-zones van de wereld is het Britse station London Array met een operationele capaciteit van 630 MW.

Dergelijke exotische typen windmolenparken als drijvend en zwevend worden ook ontwikkeld. Tot nu toe zijn dit installaties met één of een kleine groep generatoren met een vermogen van elk 40-100 kW. Maar in de loop van de tijd is het de bedoeling om de capaciteit van eenheden in drijvende energiecentrales te vergroten tot 6,3 MW. Met name Deense en Italiaanse bedrijven zijn al dicht bij deze capaciteiten gekomen.

Windparken voor het leveren van elektriciteit aan huisjes en kleine bedrijven en hun prijzen.

Om volledig te kunnen voldoen aan de behoeften van een landhuis, een kleine boerderij, een restaurant of een markt, volstaat het om een ​​installatie te hebben met een vermogen van 20 kW of zelfs minder. Voor een woongebouw wordt bijvoorbeeld het nominale vermogen van de generator gekozen met een snelheid van 1 kW per 12 m2 oppervlakte, als de wintertemperatuur niet onder de 18 C daalt met een gemiddelde dagelijkse windsnelheid van 6,3 m/s of meer.

De kosten van een energiecentrale voor huishoudelijke behoeften en kleine bedrijven zijn afhankelijk van het nominale vermogen van de elektrische generator en bedragen ongeveer 50 duizend roebel per 1 kW voor windenergiecentrales tot 3 kW, 40 duizend roebel/kW voor windenergiecentrales tot 10 kW en ongeveer 30 duizend roebel/kW – voor windenergiecentrales van meer dan 10 kW.

De terugverdientijd voor een autonome energiecentrale ligt binnen 5 – 7 jaar, dus 1 kW van het geïnstalleerde nominale vermogen van de generator per jaar kan zoveel energie opwekken dat dit overeenkomt met het verbranden van 2 ton hoogwaardige steenkool. In het bijzonder heeft de ESO-0020-windturbine met een nominaal elektrisch vermogen van 20 kW, gepresenteerd op de website “Educational materials of VGUES (http://abc.vvsu.ru/) de volgende parameters:

• De elektriciteitskosten bedragen $ 0,02/kWh;
• Jaarlijkse elektriciteitsproductie energie - meer dan 70.000 kWh;
• Terugverdientijd – tot 7 jaar;
• Levensduur – 20 jaar.

Video

De onuitputtelijke energie die luchtmassa's met zich meedragen heeft altijd de aandacht van mensen getrokken. Onze overgrootvaders leerden de wind aan de wieken en wielen van windmolens te binden, waarna deze twee eeuwen lang doelloos over de uitgestrekte gebieden van de aarde raasde.

Vandaag is er weer nuttig werk voor hem gevonden. Een windgenerator voor een privéwoning verandert van een technische nieuwigheid in een echte factor in ons dagelijks leven.

Laten we windenergiecentrales eens nader bekijken, de voorwaarden voor hun winstgevend gebruik evalueren en de bestaande variëteiten overwegen. In ons artikel krijgen thuisvakmensen informatie om over na te denken over het onderwerp zelfmontage van een windmolen en de apparaten die nodig zijn voor de effectieve werking ervan.

Wat is een windgenerator?

Het werkingsprincipe van een binnenlandse windenergiecentrale is eenvoudig: de luchtstroom roteert de rotorbladen die op de generatoras zijn gemonteerd en creëert wisselstroom in de wikkelingen. De opgewekte elektriciteit wordt opgeslagen in batterijen en indien nodig gebruikt door huishoudelijke apparaten. Dit is natuurlijk een vereenvoudigd diagram van hoe een thuiswindmolen werkt. Praktisch gezien wordt het aangevuld met apparaten die elektriciteit omzetten.

Direct achter de generator in de kabelrups bevindt zich een controller. Het zet driefasige wisselstroom om in gelijkstroom en stuurt deze naar het opladen van de batterijen. De meeste huishoudelijke apparaten kunnen niet op constant vermogen werken, dus achter de batterijen is een ander apparaat geïnstalleerd: een omvormer. Hij voert de omgekeerde werking uit: hij zet gelijkstroom om in huishoudelijke wisselstroom met een spanning van 220 volt. Het is duidelijk dat deze transformaties niet voorbijgaan zonder een spoor achter te laten en een behoorlijk deel van de oorspronkelijke energie wegnemen (15-20%).

Als de windmolen wordt gekoppeld aan een zonnebatterij of een andere elektriciteitsgenerator (benzine, diesel), dan wordt het circuit aangevuld met een automatische schakelaar (ATS). Wanneer de hoofdstroombron wordt uitgeschakeld, wordt de back-upbron geactiveerd.

Om maximaal vermogen te verkrijgen, moet de windgenerator langs de windstroom worden geplaatst. In eenvoudige systemen wordt het windvaanprincipe geïmplementeerd. Om dit te doen, wordt een verticaal blad aan het andere uiteinde van de generator bevestigd, waardoor het naar de wind draait.

Krachtigere installaties hebben een roterende elektromotor die wordt bestuurd door een richtingssensor.

Belangrijkste soorten windgeneratoren en hun kenmerken

Er zijn twee soorten windgeneratoren:

1. Met een horizontale rotor.
2. Met verticale rotor.

Het eerste type komt het meest voor. Het wordt gekenmerkt door een hoog rendement (40-50%), maar heeft een verhoogd niveau van geluid en trillingen. Bovendien vereist de installatie ervan een grote vrije ruimte (100 meter) of een hoge mast (vanaf 6 meter).

Generatoren met een verticale rotor zijn energetisch minder efficiënt (het rendement is bijna 3 keer lager dan dat van horizontale).

Hun voordelen zijn onder meer een eenvoudige installatie en een betrouwbaar ontwerp. Het lage geluidsniveau maakt het mogelijk om verticale generatoren op de daken van huizen en zelfs op grondniveau te installeren. Deze installaties zijn niet bang voor ijsvorming en orkanen. Ze worden gelanceerd vanuit een zwakke wind (van 1,0-2,0 m/s), terwijl een horizontale windmolen een luchtstroom van gemiddelde sterkte nodig heeft (3,5 m/s en hoger). Verticale windgeneratoren zijn zeer divers in de vorm van de waaier (rotor).

Rotorwielen van verticale windturbines

Door het lage rotortoerental (tot 200 tpm) is de mechanische levensduur van dergelijke installaties aanzienlijk groter dan die van horizontale windgeneratoren.

Hoe een windgenerator berekenen en selecteren?

Wind is geen aardgas dat door leidingen wordt gepompt, of elektriciteit die ononderbroken door draden ons huis binnenstroomt. Hij is wispelturig en wispelturig. Vandaag rukt een orkaan daken af ​​en breekt bomen, en morgen maakt hij plaats voor volledige rust. Voordat u uw eigen windmolen koopt of maakt, moet u daarom het potentieel van luchtenergie in uw regio beoordelen. Hiervoor moet de gemiddelde jaarlijkse windkracht worden bepaald. Deze waarde is op aanvraag op internet te vinden.

Nadat we zo'n tafel hebben ontvangen, vinden we de oppervlakte van onze woning en kijken we naar de intensiteit van de kleur, in vergelijking met de beoordelingsschaal. Als de gemiddelde jaarlijkse windsnelheid minder dan 4,0 meter per seconde bedraagt, heeft het plaatsen van een windmolen geen zin. Het levert niet de benodigde hoeveelheid energie op.

Als de windkracht voldoende is om een ​​windenergiecentrale te plaatsen, kunt u doorgaan naar de volgende stap: het selecteren van het generatorvermogen.

Als we het hebben over een autonome energievoorziening thuis, dan wordt rekening gehouden met het gemiddelde statistische elektriciteitsverbruik van 1 gezin. Het varieert van 100 tot 300 kWh per maand. In regio's met een laag jaarlijks windpotentieel (5-8 m/sec) kan een windturbine met een vermogen van 2-3 kW deze hoeveelheid elektriciteit opwekken. Houd er rekening mee dat in de winter de gemiddelde windsnelheid hoger is, waardoor de energieproductie in deze periode groter zal zijn dan in de zomer.

Een windgenerator selecteren. Geschatte prijzen

Prijzen voor verticale binnenlandse windgeneratoren met een capaciteit van 1,5-2,0 kW liggen in het bereik van 90 tot 110 duizend roebel. Het pakket voor deze prijs omvat alleen een generator met wieken, zonder mast en extra uitrusting (controller, omvormer, kabel, batterijen). Een complete energiecentrale inclusief installatie kost 40-60% meer.

De kosten van krachtigere windturbines (3-5 kW) variëren van 350 tot 450 duizend roebel (met extra apparatuur en installatiewerkzaamheden).

DIY-windmolen. Leuk of echte besparing?

Laten we meteen zeggen dat het niet eenvoudig is om met uw eigen handen een windgenerator te maken die compleet en effectief is. Een goede berekening van het windwiel, het transmissiemechanisme, de selectie van een generator die geschikt is voor kracht en snelheid is een apart onderwerp. We zullen slechts korte aanbevelingen doen over de belangrijkste fases van dit proces.

Generator

Autogeneratoren en elektromotoren van wasmachines met directe aandrijving zijn hiervoor niet geschikt. Ze zijn in staat energie uit het windwiel op te wekken, maar dit zal onbeduidend zijn. Om efficiënt te kunnen werken, hebben zelfgeneratoren zeer hoge snelheden nodig, die een windmolen niet kan ontwikkelen.

Motoren voor wasmachines hebben nog een ander probleem. Er zijn ferrietmagneten, maar de windgenerator heeft efficiëntere magneten nodig: neodymiummagneten. Het proces van zelfinstallatie en wikkelen van stroomvoerende wikkelingen vereist geduld en hoge precisie.

Het vermogen van een door uzelf samengesteld apparaat is in de regel niet groter dan 100-200 watt.

Onlangs zijn motorwielen voor fietsen en scooters populair geworden onder doe-het-zelvers. Vanuit windenergie-oogpunt zijn dit krachtige neodymiumgeneratoren die optimaal geschikt zijn voor het werken met verticale windwielen en het opladen van batterijen. Uit zo’n generator kun je maximaal 1 kW windenergie halen.

Motorwiel - een kant-en-klare generator voor een zelfgemaakte windenergiecentrale

Schroef

Het gemakkelijkst te vervaardigen zijn zeil- en rotorpropellers. De eerste bestaat uit lichtgewicht gebogen buizen gemonteerd op een centraalplaat. Over elke buis worden messen van duurzaam materiaal getrokken. De grote windkracht van de propeller vereist een scharnierende bevestiging van de bladen, zodat ze tijdens een orkaan opvouwen en niet vervormen.

Het roterende windwielontwerp wordt gebruikt voor verticale generatoren. Het is eenvoudig te vervaardigen en betrouwbaar in gebruik.

Zelfgemaakte windgeneratoren met een horizontale rotatieas worden aangedreven door een propeller. Thuisvakmensen monteren het uit PVC-buizen met een diameter van 160-250 mm. De messen zijn gemonteerd op een ronde stalen plaat met een montagegat voor de generatoras.