Bouw van industriële windstations. Zonnewindenergiecentrale - algemene informatie

Ontwerp, werkingsprincipe en werking van windenergiecentrales

Kan iemand van jullie uitleggen wat voor soort fenomeen wind is? Waarschijnlijk niet. Iedereen weet echter wat het is. Vanuit fysisch oogpunt is wind een complex natuurlijk proces. Het is moeilijk voor te stellen, maar recentelijk is wind vanuit economisch oogpunt beoordeeld. Bovendien neemt de belangstelling voor het gebruik van windenergie voortdurend toe. Windenergie is goedkoop en hernieuwbaar. Hierdoor is de wind aantrekkelijk geworden vanuit het oogpunt van bouwstations die er gebruik van maken. De categorie hernieuwbare energiebronnen omvat waterstroming, eb en vloed, en zonnestraling. Windenergie wordt gebruikt in windenergiecentrales en heeft zijn eigen kenmerken. Wind wordt tegenwoordig vooral gebruikt om elektriciteit op te wekken. Het is vermeldenswaard dat windenergie duurder is dan elektriciteit opgewekt door kern-, thermische of waterkrachtcentrales. In sommige regio's met harde wind is het echter goed om windturbines te gebruiken in combinatie met traditionele energiebronnen. Windenergiecentrales zullen ook nuttig zijn als er geen gecentraliseerde elektriciteitsnetten zijn.

Windenergie werd duizenden jaren voor Christus in het oude Babylon gebruikt. Deze oude stad beleefde haar hoogtepunt in de zesde eeuw voor Christus. e. En tijdens deze periode werden er veel belangrijke ontdekkingen gedaan. Er verscheen bijvoorbeeld een apparaat voor het droogleggen van moerassen. Boeren in het oude Egypte gebruikten windenergie in molens om meel te malen. Ondertussen werd in het oude China water uit rijstvelden gepompt met behulp van gemechaniseerde apparaten met door de wind rondgedraaide bladen. Op het Europese continent verschenen de eerste door windenergie aangedreven mechanismen in de 12e eeuw na Christus.

Tegelijkertijd vond een echte doorbraak in het gebruik van windenergie pas in de vorige eeuw plaats. Er verschenen windenergiecentrales waarbij de wind niet alleen de wieken liet draaien, maar ook de elektriciteit opwekte die nodig was om allerlei apparaten te laten werken. Dankzij dit is de populariteit van "windmolens" sterk toegenomen. Ze begonnen te verschijnen in de buurt van particuliere huizen en industriële faciliteiten. Hierna kwamen er meerdere generaties windparken uit. Allereerst begonnen ze te verschijnen in kustgebieden waar harde wind waait. Laten we eens kijken naar wat windenergiecentrales zijn.

Werkingsprincipe en ontwerp

Een windenergiecentrale heeft een vrij eenvoudig werkingsprincipe. De wind drijft een rotor met bladen aan, die is verbonden met de generatoras. In sommige gevallen is het rechtstreeks verbonden, maar vaker via een transmissiesysteem. Tegenwoordig zijn er ook ontwerpen van windgeneratoren waarbij de wind de wieken niet laat draaien, maar met een zuiger op een plaat drukt. De hoeveelheid elektriciteit die in een windpark wordt opgewekt, is afhankelijk van de diameter van de wieken en de rotatiesnelheid van de wind.

Hoe meer de wind de wieken laat draaien, hoe meer elektriciteit er wordt opgewekt. Maar de opwekking van elektriciteit is niet alleen afhankelijk van de windsnelheid. Ook de hoogte waarop de windgenerator hangt heeft een grote invloed. Dichter bij de grond neemt de windkracht af en wordt de snelheid langzamer doordat landschapselementen interfereren. Daarom moet het windwiel zo hoog mogelijk worden geïnstalleerd.

Er zijn 3 hoofdtypen windenergiecentrales:

Propeller;
Trommels;
Carrousel.

Bij propellerinstallaties bevindt de as zich in een horizontale positie ten opzichte van de wind. Ze hebben een speciale stabilisator aan de achterkant van het windwiel. Het dient om de constructie langs de wind te bewegen. Deze optie is de meest economische van alle windenergiecentrales. De rotatiesnelheid bij deze installaties is afhankelijk van het aantal messen. In de meeste gevallen van de 3 bedraagt het rendement van propellerkrachtcentrales 48%.

Bij trommel- en draaimolenparken ligt de as met de wieken in een verticaal vlak. Dit type installatie wordt gebruikt in gevallen waarin de windrichting er niet toe doet. Het koppel van dergelijke apparaten is groter dan dat van propellerinstallaties. Maar het rendement is lager (10─15%). Aan de ene kant ziet alles er goed uit, maar aan de andere kant is de werking van windgeneratoren sterk afhankelijk van externe factoren waar we geen invloed op hebben.

Het grootste probleem is de variabiliteit van de wind. Daarom moeten windenergiecentrales bij hun werk rekening houden met deze factor. Daarom bevatten ze, naast de windgenerator zelf, batterijen voor het opslaan van energie, een omvormer voor het regelen van de lading en een omvormer voor het omzetten van spanning. Dat wil zeggen, bijna allemaal dezelfde hulpcomponenten als in zonnesystemen.

Een ander probleem bij windparken is dat te veel wind de installatie kan beschadigen.

Maar desondanks zijn windturbines in sommige delen van onze planeet winstgevend om te gebruiken om elektriciteit op te wekken. In dit geval is de ideale optie wanneer de windgenerator werkt in combinatie met een huishoudelijk elektriciteitsnetwerk of een brandstofgenerator. Dan is er constant elektriciteit, ook als het buiten rustig is. Er zijn veel gevallen waarin windturbines samen met zonnepanelen worden gebruikt.

Ontwikkeling van windenergie in de wereld en in Rusland

Ontwikkelde landen zijn leiders in de bouw van windenergiecentrales. Duitsland en de Europese landen in het algemeen lopen voor op de rest van de planeet. Er zijn windparken in de Scandinavische landen en Zuid-Europa. In de Aziatische regio is China koploper in het gebruik van windenergie. Veel van hun bouwprojecten omvatten de installatie van windgeneratoren daarin.

In Amerika, zowel in het zuiden als in het noorden, worden windenergiecentrales al tientallen jaren gebruikt om huizen en boerderijen van elektriciteit te voorzien. Hier slaagden ze erin de traditionele energiebronnen te verdringen. De Verenigde Staten ontvangen ongeveer 1/5 van alle windenergie op aarde.

In Rusland is de afgelopen jaren ook begonnen met de bouw van windenergiecentrales. Er zijn verschillende regio's waar ze zijn gebouwd:
Basjkortostan (station Tyulkildy);
Kalmukkië (windpark Kalmyk);
Regio Kaliningrad (windpark Zelenograd);
Krim. Er zijn 5 stations op het schiereiland, waarvan zeer grote;
Moermansk;

Republiek Sakha-Jakoetië.

De groei van het gebruik van windenergie in het land is niet zo intens als in de westerse landen, maar er wordt wel een positieve dynamiek waargenomen.

Experts voorspellen een verdere toename van de capaciteit. In westerse landen wordt hieraan steeds meer budgetgeld besteed voor de ontwikkeling van alternatieve energie. Inclusief de bouw van windenergiecentrales. Zij vinden het vooral belangrijk dat dergelijke installaties het milieu niet vervuilen.

Fabrikanten en prijzen
De belangrijkste leveranciers van windenergiecentrales op de markt zijn bedrijven uit Europese landen en de VS.
Duitsland. Siemens, Repower, Enercon (de op een na grootste fabrikant ter wereld qua productievolume), Nordex;
Denemarken. Vestas (een van de marktleiders);
Spanje. Bedrijven Gamesa en Ecotechnia;
VS. AlgemeenElektrisch;

India (Suzlon);

In ons land kunnen we verschillende van de volgende fabrikanten van windenergiecentrales onderscheiden:

Vetro Svet LLC;
Sapsan-Energy LLC;
LMV Windenergie;
SKB Iskra LLC;
EnergyWind LLC.

Een kleine hoeveelheid apparatuur voor het omzetten van windenergie wordt geproduceerd in fabrieken van het militair-industriële complex.

In de onderstaande tabel vindt u de geschatte prijzen voor windenergiecentrales.

Vermogen, kW	Uitgangsspanning, Volt	Toepassingsgebied	Prijs, duizend roebel
Vermogen, kW	Uitgangsspanning, Volt	Toepassingsgebied	Prijs, duizend roebel
3	48	Hoofd- of hulpstroombron in kleine huizen	90-100
5	120	Hoofd- of hulpstroombron in grote huisjes	230-250
10	240	Kan worden gebruikt om kleine boerderijen en supermarkten van energie te voorzien	400-450
20	240	Kan elektriciteit leveren aan een klein pompstation	700-800
30	240	Zo'n eenheid kan elektriciteit leveren aan een gebouw met vijf verdiepingen	900-1000
50	380	Gebruikt in industriële installaties	3000-3500

De mensheid heeft lang geleerd de kracht van de wind in haar voordeel te gebruiken. Hadden de mensen aan het begin van de vooruitgang nog geen idee van de massabeweging van lucht over het aardoppervlak, dan leerden ze onmiddellijk met de komst van de eerste schepen de kracht van de wind als trekkracht te gebruiken. Windmolens werden een logische voortzetting van het gebruik van wind ten behoeve van de mens.

De volgende ronde van interesse in het beheersen van luchtmassa's en het aanpassen ervan om de mens te dienen vond plaats rond de eeuwwisseling van de 19e en 20e eeuw. Toen verscheen er een hulpmiddel dat windenergie omzet in energie, dat wil zeggen een windenergiecentrale. Zoals altijd was de reden voor de oprichting ervan de wens om geld te besparen. In dit geval waren het de traditionele brandstofbronnen, die weliswaar populair bleven, maar voortdurend in prijs stegen.

Met de bloei van de industrie werden windmolens voortdurend aangepast en tegen de 21e eeuw kregen ze dat herkenbare uiterlijk dat zelfs een kind onmiskenbaar van andere eenheden kan onderscheiden.

Maar iets herkennen aan zijn uiterlijk is één ding, maar begrijpen hoe het werkt is iets anders. Laten we deze leemte opvullen.

Werkingsprincipe van een windenergiecentrale

Windturbine, of omvormer, heeft een werkingsprincipe dat identiek is aan dat van andere windturbines: de kracht van de wind roteert de bladen van het windwiel, dat via een tandwielsysteem koppel overbrengt op de generatoras. Afhankelijk van het ontwerp wordt windenergie ook overgebracht naar een elektrische generator of waterpomp.

Iemand die bekend is met de basisprincipes van de natuurkunde kan gemakkelijk begrijpen dat de hoeveelheid opgewekte energie recht evenredig is met de diameter van het windwiel en de grootte van zijn bladen. Hoe meer wind tegelijkertijd op het blad inwerkt, hoe sterker het rendement in de vorm van elektriciteit.

De oplossing voor het probleem van het behalen van een maximaal rendement beperkt zich niet alleen tot de omvang. Luchtstromen gedragen zich verschillend op verschillende hoogtes. Dichtbij de grond neemt hun kracht af en vertraagt hun snelheid doordat het terrein de beweging van de wind vertraagt. Hoe hoger het windwiel is, hoe krachtiger de luchtstroom die erop slaat.

Ontwerp van een windenergiecentrale

Het zou een vergissing zijn om te geloven dat het uiterlijk van de omvormer er alleen uitziet als een windmolen op een minder uitgebreide basis. Momenteel zijn er drie hoofdtypen windparkontwerp:

propeller De roterende as bevindt zich in dit geval horizontaal ten opzichte van de windrichting. Dankzij het stabilisatieblad aan de achterkant van het windwiel kan de hele constructie het in de richting van de wind bewegen. Het meest economische van alle soorten windparken. De rotatiesnelheid van dergelijke eenheden is omgekeerd evenredig met het aantal bladen, dus het optimale aantal is drie. Ze hebben het hoogste rendement (0,48) van windenergie;
trommels;
carrousel

In beide gevallen bevindt de as die de messen roteert zich verticaal. Dit type omvormer wordt geïnstalleerd op plaatsen waar de windrichting niet zo belangrijk is (bijvoorbeeld in de bergen).

Dergelijke krachtcentrales hebben een aanzienlijk hoger koppel dan propellerkrachtcentrales. De efficiëntie varieert van 0,10 tot 0,15.

Het massale gebruik van omvormers is momenteel een wondermiddel voor verschillende moderne beschavingsziekten (meer daarover hieronder). Tegelijkertijd is de werking van windenergiecentrales afhankelijk van veel factoren waar de mens geen invloed op heeft.

Problemen in verband met de werking van windenergiecentrales

Het grootste probleem is de onregelmatige werking van de energieleverancier, dat wil zeggen de wind zelf.. Windenergiecentrales zijn rechtstreeks afhankelijk van deze factor, en de werking van knooppunten die op deze manier elektriciteit ontvangen, kan niet continu zijn. De situatie wordt nog verergerd door het feit dat de kracht van de wind zowel gunstig als schadelijk kan zijn; een toename van de windkracht kan omvormers beschadigen.

Er kan maar één conclusie worden getrokken: voor het bereiken van een kolossaal economisch effect door het gebruik van luchtstromen betaalt de mensheid door te vertrouwen op hun grillen, moeilijk te voorspellen en volledig onvoorspelbaar in de tijd. Dit roept de vraag op over de wenselijkheid van het gebruik en de installatie ervan in het algemeen. Waarom hebben mensen zo'n gewetenloze en niet-punctuele assistent nodig, en ook een wilde? Het antwoord ligt in de geschiedenis van de beschaving, die alles al lang geleden heeft berekend.

Voor- en nadelen van windenergiecentrales

Voordelen van windparken

Eenvoud van ontwerp.
De unit, die eenvoudig van opzet is, kan worden bediend door mensen zonder speciale opleiding. Het werkingsprincipe is duidelijk voor iedereen die een cursus natuurkunde op schoolniveau onder de knie heeft. Er zullen geen vragen zijn over de werkzaamheden.
Hernieuwbaarheid (onuitputtelijkheid) van een energiebron.
Het opwekken van elektriciteit door het gebruik van bio- of synthetische brandstof is afhankelijk van de beschikbaarheid van deze brandstof zelf. De geringste onderbreking van de energievoorziening maakt alle thermische centrales onbruikbaar. De wind is overal en herinnert voortdurend aan zijn aanwezigheid. Het zal alleen verdwijnen met de lucht.
Economisch.
Op deze manier elektriciteit produceren is een visueel hulpmiddel voor de droom van elke zakenman: maximale winst behalen met minimale investeringen. Het vermogen van één windpark varieert van 10 tot 1000 W en deze parameters zijn alleen afhankelijk van het zakelijke inzicht van de eigenaar.
In bijzondere gevallen geen alternatief.
Er zijn vrijwel geen gebieden meer op de planeet die niet door mensen zijn ontwikkeld, wat niet gezegd kan worden over het voorzien van deze plaatsen van alles wat ze nodig hebben (voornamelijk energie). Moeilijke berggebieden, taiga, noordpoolgebied of woestijn: overal zal de levering van elektriciteit met behulp van conventionele methoden maanden, zo niet jaren duren. De aanwezigheid van windenergiecentrales lost dit probleem voor eens en voor altijd op.
Milieuvriendelijkheid.
Elke productie die gebaseerd is op de omzetting van brandstof in energie stoot enorme hoeveelheden schadelijke onzuiverheden uit in de atmosfeer. De plaag van onze planeet is al jaren de opkomst van broeikaszones die alle levende wezens vernietigen. Omvormers zijn niet schadelijk voor het milieu en dragen bij aan het behoud van het klimaat en de menselijke gezondheid.
Beschikbaarheid.
De wind waait overal. Het kan verschillende waarden hebben ten opzichte van zeeniveau of andere parameters. Maar één ding blijft onveranderd: het bestaat.
Compactheid.
Omvormers zijn lichtgewicht. Ze zijn gemakkelijk te vervoeren en te installeren, zowel ver van de bewoonde wereld als letterlijk in de stedelijke centra van de grootste metropolen, waar een felle strijd woedt om elke vrije vierkante meter ruimte.
Onafhankelijkheid extern en intern.
Hoe grappig het op het eerste gezicht ook mag klinken, de aanwezigheid van een ontwikkeld netwerk van windenergiecentrales draagt ertoe bij dat kleine staten minder afhankelijk worden van monopolisten op de olie- en gasmarkt. Als we de situatie op kleinere schaal projecteren, dan is de eigenaar van een dergelijke windturbine bij het exploiteren van een windpark voor zijn eigen binnenlandse behoeften minder blootgesteld aan het risico van veranderingen in zijn budget als gevolg van stijgende brandstofprijzen.

Nadelen van windparken

De nadelen van windenergiecentrales zijn eerder subjectief dan objectief, maar er moet wel rekening mee worden gehouden elk specifiek geval van installatie van installaties.

Afhankelijkheid van de wind.
Het kan zijn dat er soms geen wind is, of dat de kracht onvoldoende is. Dit zal leiden tot een volledige stopzetting van de elektriciteitsvoorziening en daarmee samenhangende problemen.
Vanaf prijs.
Apparatuur voor een windpark kost geld, en een eenmalige herstructurering van het park om elektriciteit uit de lucht op te wekken is duur. Naast de stations zelf zijn energieopslagapparaten nodig: batterijen met een beperkte levensduur.
Lawaai in de buurt van woongebouwen.
In de buurt van woningen is geluid aanwezig, maar dit zorgt alleen voor overlast als er een groot aantal windparken tegelijk in bedrijf is. Meestal krachtige elektriciteitscentrales maken lawaai.
Het natuurlijke landschap veranderen.
Vanuit esthetisch oogpunt voegt de overvloed aan masten met roterende wieken natuurlijk geen schoonheid toe aan de omringende natuur. De vraag is wat de natuur uiterlijk meer ontsiert.
Radio- en tv-interferentie.
Er zijn gevallen van belemmering van de werking van televisie- en radio-ontvangers geregistreerd en de statistieken ervan worden voortdurend bestudeerd.
Grote gebieden.
Terwijl het plaatsen van compacte windenergiecentrales in de stad rendabel is, is het volledig vervangen van biobrandstof op het platteland alleen mogelijk als op grote schaal omvormers worden ingezet. Dit vereist de installatie ervan in grote hoeveelheden, wat leidt tot het gebruik van grote oppervlakken.

Zoals uit de verstrekte informatie blijkt, hebben windenergiecentrales veel grotere voordelen dan nadelen. Nadat je alles hebt afgewogen, alle noodzakelijke berekeningen hebt gemaakt en zeker bent geworden van de noodzaak om een windpark te gebruiken, vraag je je af waar je dezelfde windturbines kunt krijgen.

Fabrikanten van windenergie

De belangrijkste spelers op deze markt komen uit Europa. Dit zijn Duitsland (Repower, Siemens, Nordex, Enercon - dit bedrijf staat op de tweede plaats in de wereld), Denemarken (Vestas - de wereldmarktleider), Spanje (Ecotechnia, Gamesa).

Tot de wereldleiders behoren ook de VS (General Electric), Japan (Mitsubishi) en India (Suzlon).

Al deze bedrijven produceren apparatuur met een vermogen variërend van 0,5 tot 6.000 kW.

In Rusland zijn enkele van de grote particuliere fabrikanten van windparken Vetro Svet LLC, Sapsan-Energia LLC, LMV Wind Energy, SKB Iskra LLC, EnergyWind LLC, enz. Hun productie wordt ook uitgevoerd in de industriële faciliteiten van het militair-industriële complex ondernemingen.

Wil je het weten?

Als je van de modernste oplossingen in het interieur houdt, inclusief verlichting, dan zul je deze leuk vinden.

Moet u het milieuprobleem op onze planeet volledig begrijpen? Nuttig materiaal op de link.

Geografie van de toepassing van windenergiecentrales

Evenals onder fabrikanten is Duitsland de leider in de bouw van windparken. Europa ervaart over het algemeen een hausse in de bouw van windturbines, hun aantal groeit in Scandinavische landen en Griekenland.

In Azië komt de grootste praktische belangstelling uit China. Het bouwprogramma voorziet in de verplichte installatie van dergelijke installaties tijdens de bouw van nieuwe gebouwen.

Noord- en Zuid-Amerika maken al tientallen jaren op grote schaal gebruik van windenergie en verdringen actief de traditionele vormen van elektriciteit in de landbouw. De Verenigde Staten bevatten een vijfde van de windenergie in de wereld.

De afgelopen jaren is Rusland actief betrokken geweest bij het bouwproces van windparken, en vandaag kunnen we praten over de lancering van opmerkelijke faciliteiten als:

Tylkildy (Basjkortostan).
Windpark Kalmyk (Kalmukkië).
Windturbine van Zelenograd (regio Kaliningrad).
Krim. Er zijn 5 (waarvan 3 de grootste van het land) windmolenparken op het Krim-schiereiland.
Vermeldenswaard zijn de windparken die in Moermansk en de Republiek Sakha zijn geïnstalleerd.

De op basis van de gegevensverwerking verkregen conclusies stellen ons in staat de actieve groei van het gebruik van windenergiecentrales in ons land te voorspellen.

De trend van de afgelopen jaren om de capaciteit van windparken te vergroten leidt onweerlegbaar tot de volgende conclusies: er zal in nog grotere volumes vraag naar windenergie zijn, en daar moet je van tevoren op voorbereid zijn.

Dat is de reden waarom landen over de hele wereld steeds meer begrotingsmiddelen uitgeven. Investeren in deze industrie is een garantie dat de wereld de productie niet zal stopzetten als de natuurlijke hulpbronnen opraken. Bij gebruik van VEU zijn er geen afbraakproducten, wat erg belangrijk is.

Wij moeten hier nu op voorbereid zijn. Dit is wat de mensheid heeft begrepen.

Al gelezen: 5 192

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 één 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
zwevend.

Per type constructie:

roterend,
vaan.

Vaanstations zijn de meest verspreide ter wereld. Ze zijn zeer efficiënt en kunnen een voldoende grote hoeveelheid 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 rotorontwerpen minder efficiënt en kunnen ze worden gebruikt op kleine privéstations.

Wing-apparaten kunnen een maximaal effect leveren. 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. Dat is waarom gebruik van windparken economisch ineffectief.

LEES OOK: Windpomp: apparaat en kenmerken

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 aanvaardbare methode van energievoorziening.

Belangrijk! We hebben het specifiek over grote stations die hele regio’s bevoorraden. De situatie met huishoudelijke of particuliere stations 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 dichtbij zijn.

Mineralen die uit de diepten van de aarde worden gewonnen en door de mensheid als energiebronnen worden gebruikt, zijn helaas niet onbeperkt. Elk jaar stijgt hun waarde, wat wordt verklaard door een verlaging van de productieniveaus. Een alternatieve en groeiende optie voor energievoorziening zijn windenergiecentrales voor thuis. Zij Hiermee kunt u windenergie omzetten in wisselstroom, waardoor het mogelijk is om in alle elektrische behoeften van alle huishoudelijke apparaten te voorzien. Het belangrijkste voordeel van dergelijke generatoren is hun absolute milieuvriendelijkheid, evenals het gratis gebruik van elektriciteit gedurende een onbeperkt aantal jaren. Welke andere voordelen heeft een windgenerator voor thuis, evenals de kenmerken van de werking ervan, zullen verder worden besproken.

Zelfs oude mensen merkten dat de wind een uitstekende assistent kan zijn bij het uitvoeren van veel werken. Windmolens, die het mogelijk maakten graan in meel te veranderen zonder hun eigen energie te verbruiken, werden de voorouders van de eerste windgeneratoren.

Windenergiecentrales bestaan uit een aantal generatoren die windenergie kunnen ontvangen, omzetten en opslaan in wisselstroom. Ze kunnen gemakkelijk een heel huis voorzien van elektriciteit die uit het niets komt.

Het moet echter wel gezegd worden de uitrustingskosten en het onderhoud ervan zijn niet altijd goedkoper dan de kosten van centrale elektriciteitsnetten.

Voordelen en nadelen

Voordat u zich dus aansluit bij de voorstanders van vrije energie, moet u zich realiseren dat windenergiecentrales niet alleen voordelen hebben, maar ook bepaalde nadelen. Aan de positieve kant Het gebruik van windenergie in het dagelijks leven kan als volgt worden onderscheiden:

de methode is absoluut milieuvriendelijk en is niet schadelijk voor het milieu;
eenvoud van ontwerp;
gebruiksgemak;
onafhankelijkheid van elektriciteitsnetwerken.

Minigeneratoren voor thuisgebruik kunnen gedeeltelijk elektriciteit leveren of een volwaardig alternatief daarvoor worden en transformeren in energiecentrales.

We mogen het echter niet vergeten gebreken, die zijn:

hoge kosten van apparatuur;
de terugverdientijd vindt niet eerder plaats dan na 5-6 jaar gebruik;
relatief kleine efficiëntiefactoren, waardoor macht eronder lijdt;
vereist dure apparatuur: een batterij en een generator, zonder welke het station op windstille dagen niet kan functioneren.

Om niet veel geld te verspillen, moet u, voordat u alle benodigde apparatuur aanschaft, de winstgevendheid van de energiecentrale beoordelen. Om dit te doen, berekent u het gemiddelde vermogen van het huis (dit omvat het vermogen van alle gebruikte elektrische apparaten), het aantal winderige dagen per jaar, en evalueert u ook het gebied waar de windturbines zullen worden geplaatst.

Belangrijkste structurele elementen

Het gemak van de constructie van de energiecentrale wordt verklaard door de primitiviteit van de structurele elementen.

Om windenergie te gebruiken, U heeft deze gegevens nodig:

windbladen – vangen de windstroom op en geven impulsen door aan de windgenerator;
windgenerator en controller – dragen bij aan de omzetting van de impuls in gelijkstroom;
batterij – slaat energie op;
omvormer - helpt gelijkstroom om te zetten in wisselstroom.

De mensheid is al sinds mensenheugenis bekend met het gebruik van windenergie. Er was eens een onbekende uitvinder die een zeil vastmaakte aan een lelijk drijvend vaartuig, en met zijn hulp werd eeuwen later de hele aarde verkend door nieuwsgierige zeilers. Zelfs vandaag de dag dienen windmolens mensen in veel landen goed.

Maar vandaag de dag betekent het gebruik van wind in de eerste plaats het opwekken van elektriciteit. Laten we proberen erachter te komen hoe eenvoudig, goedkoop en handig het is. Voor wie meteen het resultaat wil horen, de conclusie: windenergie zal nooit goedkoper worden dan energie uit andere bronnen: thermische, nucleaire of waterkrachtcentrales.

Daarom is het werken aan windenergiecentrales voor thuis alleen zinvol voor degenen die graag een kant-en-klare generator willen aanpassen die ze ‘per ongeluk’ hebben gekregen, of voor liefhebbers van schone energie die fanatiek de planeet willen redden van een milieuramp. Er zijn simpelweg geen andere redenen te bedenken om windenergie te gebruiken als de stroom wordt geleverd via externe elektriciteitsnetwerken.

Eerst wat informatie over de mogelijkheden van het gebruik van windenergie. Wanneer wind turbinebladen beïnvloedt, kan het energiewinningsrendement (efficiëntie) niet hoger zijn dan 59%. Een aantal wetenschappers (Lanchester, Betz, Zhukovsky) verkregen deze waarde in hun werken in 1920. Sindsdien staat deze bekend als de ‘Betz-limiet’.

Heeft het zin om de efficiëntie te berekenen? windgenerator, als het wordt aangedreven door een vrije bron van onbeperkte macht? Natuurlijk is dat zo! Als u de conversie-efficiëntie kent, kunt u het benodigde vermogen van de energiecentrale schatten en vervolgens hoeveel gewicht uw portemonnee zal verliezen na aankoop ervan.

Het maximale vermogen dat aan de wind kan worden “weggenomen” is gelijk aan het gebied waarop de wind inwerkt (het oppervlak van de propellerventilator), vermenigvuldigd met de windsnelheid in de derde macht en met het hierboven genoemde rendement, gelijk aan 0,6. Als we alle grootheden in het SI-systeem uitdrukken, zien we dat 1 m2 turbine bij een windsnelheid van 2 m/sec evenveel energie verbruikt als ... 4,8 W. Bij een windsnelheid van 8 m/sec (de nominale snelheid van de meeste windgeneratoren) zal de winning per oppervlakte-eenheid toenemen tot 307 W.

Nu stof tot nadenken: het werkelijke rendement voor thuisinstallaties mag niet hoger zijn dan 0,3. Openingstijden windenergie-installaties met een optimale windsnelheid variërend van 10 tot 15% per jaar in de klimatologische omstandigheden van de GOS-landen.

Daarom moet het vermogen van de windenergiecentrale, verkregen uit de formule, nog eens 4-5 keer worden verhoogd. In de praktijk wordt aanbevolen om een windenergiecentrale te installeren, waarbij de nadruk niet zozeer ligt op technische indicatoren, maar op financiële mogelijkheden, volgens het principe: "Hoe meer, hoe beter." U moet uw droom om een krachtige en tegelijkertijd compacte installatie te installeren onmiddellijk opgeven. Het één spreekt het ander in principe tegen.

Het ontwerp van een windenergiecentrale bestaat over het algemeen uit een generator, een gelijkrichter, een batterij en een omvormer voor het omzetten van de spanning naar de gebruikelijke waarde van 220V.

Alle blokken en elementen van de energiecentrale worden bewaakt en bestuurd door een microprocessorcontroller of eenvoudigere logische circuits. Studeren, de voorkeur moet worden gegeven aan die waarbij de snelheid waarmee de rotor begon te bewegen, de initiële snelheid van het opladen van de batterijen en de snelheid waarmee ze de bedrijfsmodus bereiken minimaal zijn. Hoe groter het bereik van de operationele windsnelheden, hoe groter de kans op het verkrijgen van energie. De kosten spelen in dit geval een ondergeschikte rol: waarom zou u een goedkopere installatie kopen als deze meerdere dagen per jaar in uw regio zal werken?

Nu is het tijd om de prijs te vragen van producten van bedrijven die kant-en-klare apparatuursets aanbieden. We zullen het hier helemaal niet hebben over zelfgemaakte windenergiecentrales. Zelfs de beste voorbeelden van industriële productie hebben een efficiëntie van niet meer dan 30%, en zelfgemaakte constructies gemaakt van hulpmaterialen kunnen alleen maar geluid produceren.

De hele verscheidenheid aan ontwerpen van windgeneratoren kan worden teruggebracht tot twee grote groepen: met een horizontale generatorrotor en generatoren met een verticale rotor.

Horizontale schoepengeneratoren hebben een hoger rendement en een lager materiaalverbruik. Maar ze vereisen het gebruik van masten van grotere hoogte, hebben complexe mechanische onderdelen en zijn lastig te onderhouden. Verticale stations zijn minder zuinig, hebben een hoger materiaalverbruik, maar werken in een groter bereik aan windsnelheden en zijn compacter.

Laten we eens kijken naar een voorbeeld van de meest interessante vertegenwoordigers van windenergiecentrales in elke groep. Van het grootste belang onder energiecentrales met een horizontale rotoropstelling tandwielloze lusgenerator "Windtronics".

Daarin wordt de luchtweerstand verminderd door het speciale ontwerp van de turbine, waarbij sterke permanente magneten aan de uiteinden van de bladen zijn bevestigd en 68 statorspoelen langs de rand zijn gemonteerd. Met deze oplossing is de rotor ook een generator van elektrische energie. Speciale kleppen op de bladen zorgen ervoor dat de turbine in beweging komt bij een windsnelheid van 0,2 m/sec. Tegenwoordig is deze waarde een record voor generatoren.

Met een snelheid van 0,9 m/sec. de turbine begint elektriciteit op te wekken. Andere typen generatoren kunnen bij deze windsnelheden niet eens bewegen. Het gewicht van het product is ongeveer 110 kg, de diameter is 1,8 meter, het geluidsniveau is niet meer dan 35 dB.

Dankzij het stijve ontwerp is de turbine bestand tegen windsnelheden tot 62,6 seconden. Jaarlijkse productiviteit van 1500 tot 2750 kW/u elektriciteit. Het Amerikaanse bedrijf “Honeywell Wind Turbine” komt compleet met de turbine met alle benodigde elektronica ontworpen om 2 generatoren of een extra zonnepaneel aan te sluiten. Het serieuze en enige nadeel van de windenergiecentrale is de prijs: $ 5.750 met een nominaal generatorvermogen van slechts 1,5 kW.

Een veelbelovende vertegenwoordiger van energiecentrales met een verticale generator kan worden overwogen "Eddy" turbines van Urban Green Energy. De generatoren zijn zeer compact, vrijwel geruisloos en kunnen zelfs in stedelijke omgevingen worden geïnstalleerd. Met een generatorgewicht van 95 kg neemt hij een oppervlakte in beslag van iets meer dan 2,5 m2.

De turbine kan in een uur worden geïnstalleerd en gaat tot 20 jaar mee. De generator is bestand tegen windbelastingen tot 193 km/u en produceert, afhankelijk van de aanpassing, 2000 tot 4000 kW/u aan energie per jaar. Het grootste nadeel is de hoge initiële windsnelheid voor de turbine - 3,2 m/sec. Er is nog geen informatie over de kosten van de generator.

Windgenerator "Eddy"

De oorspronkelijke vorm van de turbine, die doet denken aan rozenblaadjes, bracht de architecten op het idee om een energiecentrale te creëren in de vorm van een boom, met 3 tot 12 turbines op de takken gemonteerd "Power Flowers" - "bloemenboom" en trok brede publieke aandacht, waardoor er goede reclame ontstond voor Eddy Generators en het bedrijf UGE.

Windpark "Power Flowers" met generatoren "Eddy"

We kunnen heel lang praten over verschillende ontwerpen en modellen van energiecentrales, maar ze hebben één ding gemeen: een zeer hoge prijs. Uit een analyse van de voorstellen van bedrijven kan men bepaalde eenheidskosten van 1 kW apparatuurvermogen afleiden. Het kost ongeveer $ 2.000 zonder installatiewerk. Door nog eens € 500 toe te voegen voor installatie en configuratie, krijgen we de gemiddelde kosten van apparatuur die 2000-3000 kWh elektrische energie per jaar voor u zal produceren.

Volgens deskundigen is elektriciteit uit milieuvriendelijke bronnen 3 tot 4 keer duurder dan conventionele energie. Bij het gebruik van windenergiecentrales met laag vermogen kunnen de energiekosten een orde van grootte (tien keer) hoger zijn dan die van traditionele bronnen. Dit komt door de grote eenmalige kosten voor apparatuur en werkzaamheden bij de installatie, inbedrijfstelling en onderhoud van windenergiecentrales.

Om dit feit te verbergen gebruiken ze vaak de bewering dat met stijgende energieprijzen milieuvriendelijke bronnen winstgevend zullen worden. Dit negeert de overweging dat naarmate de energieprijzen stijgen, de kosten van apparatuur met een aanzienlijk materiaalverbruik ook zullen stijgen. En er zijn geen vooruitzichten om een dergelijke “vork” zelfs in de verre toekomst te verminderen.

Als u een onweerstaanbare wens heeft om een windenergiecentrale te installeren, moet u eerst kennis maken met het archief met weerberichten van de afgelopen jaren in uw regio. Dergelijke informatie is nu beschikbaar op internet en zal onmiddellijk duidelijkheid scheppen over de werkelijke mogelijkheden voor het gebruik van windenergie.