19 Марта 2018

Ветрогенераторы – как альтернативный источник энергии

Ветряк

         Всем уже давно хорошо известно, что окружающая среда загрязняется с каждым днем все больше и больше. Атмосферный тепловой баланс Земли нарушается, количество чистого воздуха и воды сокращается. Особенно хорошо способствует этому тотальному уменьшению использование тех источников энергии, к которым мы с вами привыкли.

         Ценовая политика относительно энергии растет постоянно, поскольку человечество потребляет ее в огромных количествах, с каждым годом все больше. Альтернативные источники энергии – это своего рода «выгодные заменители». Переход на них стал необходимым, когда люди поняли, что рано или поздно нефть закончится, весь уголь выкопают и используют и т.д. Действительно, ресурсы нашей планеты не безграничны. Многие страны, в основном развитые, постепенно переходят на альтернативную энергию. Рассмотрим использование силы ветра в качестве источника энергии.

         Ветрогенераторы используют неограниченные естественные ресурсы для производства электричества экологически чистым способом. Их противники указывают на то, что они занимают много места, однако, нельзя забывать о том, что они могут сослужить планете хорошую службу. Разберем подробно устройство ветрогенератора.

         Этим машинам необходим ровный ветер, который бывает только высоко над землей, поэтому ветрогенераторы бывают высотой с 20 этажный дом с лопастями длинной с половину футбольного поля.

Производство ветряков: от мала до велика

         Около четырех месяцев уходит у людей на то, чтобы построить маленький ветрогенератор, и примерно 2 года будет создаваться большая ветряная электростанция, состоящая из 15-20 башен.

         Специалисты дают не более 25 лет срока службы одного ветряка. По окончанию эксплуатационного периода происходит демонтаж и замена башен. Стоит отметить, что многие государства подходят к процессу демонтажа с особой тщательностью, устраняя все остатки шнуров, кабелей, обломков и деталей, тем самым, очищая природу от реализованного ранее вмешательства людей.

         Строительный процесс делиться на несколько этапов:

  • На определенном месте создается небольшая площадка (обычно, требуется пространство 50х50 м);
  • На площадке размещается необходимое оборудование, бетонированный подиум для помещения на него лопастей, крепления для башни, краны для перемещения целых частей, стоянки для транспорта и т.д.;
  • Размещение здания, в котором будет производиться контроль всего оборудования и всех устройств на площадке.
  • Непосредственное строительство ветряков.

         Стоит отметить, что для производства лопастей используют листы стеклопластика. Все они пронумерованы, поскольку при производстве нужна определенная их последовательность. Каждый лист укладывается на свое место на дне матрицы внутри лопасти. Чтобы не допустить производственных дефектов, каждый лист стеклопластика должен быть плотно прижат к стенке лопасти, поэтому все пузырьки воздуха выдавливаются специальным инструментом. При сборке верхней части лопасти используют тот же пронумерованный стеклопластик.

         В разных местах лопасти может быть от 4 до 120 слоев используемого материала различной толщины, веса и плетения. Каждый слой должен быть расположен максимально точно, поэтому на укладку в целом выходит от 16 часов непрерывной работы, при том, что выполняют ее не менее 6 рабочих. Далее идет процесс соединения верхней части лопасти с нижней при помощи специальной эпоксидной смолы и клея. После застывания вещества, лопасть готова к присоединению к основной турбине.

конструкция ветряка

         В конструкцию ветрогенератора помимо наружных лопастей также входят:

  • Ротор - это основная часть всей установки, занимающаяся преобразованием ветровой энергии во вращательную.
  • Редуктор – занимается повышением вращательной скорости вала (стандартная скорость в среднем составляет до 18 оборотов в минуту, а редуктор повышает ее максимум до 3000 оборотов/мин.). Благодаря ему свою работу начинает генератор. Современные технологии дошли уже до того, что в некоторых разработках генератор подключается прямо к лопастям. Результирующая вращательная энергия преобразовывается в электрическую, благодаря используемым генератором магнитным полям.
  • Для того чтобы менять скорость ветра, в задней части турбины устанавливается флюгер с анемометром. Информация с устройств собирается при помощи специальной системы управления, чтобы в последующей работе максимизировать выработку энергии. Помимо этого, турбину постоянно нужно контролировать, ведь беспрерывно она не будет работать, поскольку бывает безветренная погода, следовательно, данные о наличии и скорости ветра требуются для управления установкой. Стоит также отметить уникальный механизм «рыскания», которая необходима для того, чтобы вовремя повернуть ветряк в направлении дующего ветра.
  • Изготовление башни ветряка производится с использованием труб из стали, хотя некоторые государства пользуются решетчатыми башнями. Высота одной такой современной башни колеблется от 60 до 100 метров.
  • Для электрической сети требуется напряжение. Его преобразует трансформатор. Его встраивают прямо в башне, либо у ее основания.

Ветряк в море

         Прибрежные районы считаются одними из лучших местоположений для того, чтобы разместить на этой территории ветрогенераторы. Все это благодаря максимальной открытости данных районов местности. Бывают случаи, когда можно увидеть расположенный прямо в море ветряк. Для этого лопасти размещают на максимально доступной высоте, поскольку там сила ветра увеличивается в разы, а с ним и количество вырабатываемой энергии.

Ветряная электростанция: преимущества ее эксплуатации

  1. Одним из самых главных достоинств ветрогенераторов считается использование энергии ветра, то есть возобновляемой энергии. «Производство ветра» нашей планетой ведется постоянно, а значит, добыча энергии таким образом не потеряет актуальность никогда.
  2. Одной из самых дешевых в нашем мире является ветровая энергия, особенно, если размещение ветряков будет реализовано в крупных масштабах на больших территориях. При таком раскладе цена за КВт/час будет составлять примерно 5 центов.
  3. Для того чтобы уменьшить выбросы парниковых газов, тепловые электростанции заменяются ветрогенераторами.
  4. Ветер есть практически в любом уголке нашей Земли, поэтому добыча энергии при помощи ветряков может быть реализована в любом государстве.
  5. Процесс эксплуатации ветрогенераторов никогда не сопровождался вредными выбросами.
  6. Один ветряк располагается на длинной мачте и занимает при этом очень мало места, так как весь процесс происходит на высоте многоэтажки, поэтому рядом спокойно можно расположить дополнительные объекты, здания и т.д.
  7. Особенно полезными ветряки станут для тех мест, куда поставка электричества считается затруднительной задачей.
  8. Ветрогенераторы дарят рабочие места многим людям.
  9. Благодаря ветряным электростанциям, многие компании и частные организации перестают зависеть от предприятий, добывающих и продающих нефть, тем самым создают некую конкуренцию, в выигрыше от которой остаются конечные потребители.

Недостатки использования ветряных электростанций

  1. Зачастую очень сложно предсказать, с какой силой будет дуть ветер, в какую сторону и будет ли дуть вообще. Переменчивость и непредсказуемость - главные недостатки.
  2. Многие противники ветряков протестуют по причине того, что ветряки портят окружающий вид.
  3. Разработка карты ветров и предварительное проведение исследований занимает много времени и финансовых затрат, ведь нельзя же просто строить там, где хочется. Необходим грамотный расчет местности.
  4. Высокая стоимость производства одного ветряка, которая на сегодняшний день составляет около $1 млн.
  5. Понятное дело, что много ветряков у себя под окнами не поставишь, поэтому, зачастую, их располагают в отдаленных от потребителя местах, что добавляет дополнительные затраты на транспортировку накопленной энергии.
  6. Ветряные турбины вырабатывают избыточную энергию, что потребует внедрения дополнительных преобразователей (для преобразования в другой вид энергии), аккумуляторов.
  7. Исследования некоторых ученых показывают, что множество видов птиц меняют свои миграционные пути из-за расположения ветряков.
  8. Один ветряк шумит так, как будто джип едет на скорости 80 км/ч и представьте, если таких ветрогенераторов будет штук 20 рядом. Это огромный дискомфорт.
  9. Статистика показывает, что из-за лопастей одного ветряка в год погибает примерно 5 особей птиц.
  10. Некоторые считают, что ветряки могут создавать радиопомехи.

         Популяризация альтернативных источников энергии расширяется с каждым днем по всему миру. Даже всемирно известная компания Google пользуется возможностью получения энергии при помощи ветрогенераторов для обеспечения своего оборудования.