На сегодняшний день значительное внимание во всем мире уделяется нетрадиционным источникам энергии. Это связано с решением проблемы энергосбережения и экономии традиционных источников энергии и экономии традиционных источников энергии и с высокой степенью экологической чистоты возобновляемых источников энергии.
Альтернативными источниками энергии являются энергия ветра, энергия солнца, геотермальная энергия, энергия приливов и отливов.
Одним из наиболее перспективных видов возобновляемой энергетики является ветроэнергетика, которая стала самостоятельной отраслью энергетики во всем мире.
Энергию ветра в электрическую энергию превращают с помощью ветротурбин. Ветротурбины поглощают энергию ветра при помощи двух или трех лопастей, подобных пропеллеру и установленных на роторе генератора для выработки электричества. Турбины устанавливаются на башнях высотой 30 и более метров над землей, что дает преимущество в использовании более сильного и менее турбулентного ветра, обеспечивающего повышенную производительность генераторов в комфортных условиях работы. Ветровые генераторы объединяют в ветровые энергетические станции. Мощность коммерчески используемых агрегатов составляет 5 МВт.
Преимущества ветроэнергетической техники
К преимуществам ветроэнергетической техники можно отнести сравнительно небольшие затраты на сооружение установок, непродолжительные сроки ввода в эксплуатацию, широкий диапазон использования энергии. Такие станции не требуют дорогостоящего топлива и практически не оказывают вредного воздействия на окружающую среду. Ветровые электростанции (ВЭС) подходят для производства как малого, так и большого количества энергии. Чтобы увеличить мощность ветровой фермы, достаточно лишь добавить больше ветровых турбин.
Принцип работы современных ветровых станций
Современные ветровые станции работают следующим образом.
1. Компьютер автоматически осуществляет контроль над каждой турбиной.
2. Компьютер управляет поворотом ротора, состоящего из трех лопастей и ступицы, находящейся в нише внутри, чтобы направить его на ветер.
3. Ротор вращается (в зависимости от типа ветротурбины) со скоростью 11…22 оборота в минуту. Когда дует ветер, наклон лопасти настраивается в соответствии с изменениями скорости ветра. В целях безопасности, если скорость ветра превышает 25 м/с, турбина автоматически выключается.
4. Лопасти приводят в действие главный вал, который при помощи коробки передач приводит в действие генератор, преобразовывая механическую энергию в электрическую.
5. Электричество идет по кабелю через башню турбины и, перед тем как попасть на главную подстанцию, проходит через ряд трансформаторов и под¬земных распределительных линий.
6. На подстанции электрическое напряжение повышается и подается к электрической линии. Увеличение напряжения повышает эффективность передачи энергии к домам и предприятиям.
Используя энергию ветра, необходимо учитывать его различные параметры. Помимо среднегодовой и максимальной скорости надо знать порывистость, плотность, турбулентность, температуру ветрового потока.
К зонам ветровой активности относятся острова Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, районы Нижней и Средней Волги и Каспийского моря, побережье Охотского, Баренцева, Балтийского, Черного и Азовского морей. Такие зоны также есть в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале. Осенью и зимой. Осенью и зимой там наблюдается наиболее сильный ветер, именно в этот период существует наибольшая потребность в тепле и электричестве. Эти районы не относятся к центральному энергоснабжению, там будет целесообразно использовать ветровые электростанции для обеспечения их теплом и светом.
В наше время уже успешно работают Маркинская ВЭС (АО «Ростовэнерго»), ВЭС на о. Беринга (АО «Камчатэнерго») и Куликовская ВЭС (АО «Янтарьэнерго»). В Краснодарском крае действуют более 30 ветроагрегатов с еди¬ничной мощностью 4 кВт.
Проблемы и решения по модернизации ветроэнергетики
Несмотря на экономичный и безопасный способ производства энергии, существует многое, что требует улучшения.
Во-первых, ветряные электростанции недостаточно надежны для современной жизни. Если будет несколько безветренных дней, весь город останется без энергии.
Во-вторых, звуки от вращающихся турбин и производственных генераторов слишком громкие, чтобы ветряные электростанции располагать вблизи города или поселка.
В-третьих, на большей части территории преобладают ветра с малой плотностью энергии, следствием чего является невысокая частота вращения первичного двигателя — ветроколеса. Это обстоятельство обуславливает применение между ветроколесом и электрогенератором достаточно сложной трансмиссии. Исключение мультипликатора позволило бы существенно уменьшить стоимость ветроэнергетической установки. Осуществить это невозможно при использовании специализированного низкооборотного генератора.
