ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

 

В. Что такое ветроустановка и как она работает?

O. Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) преобразует кинетическую энергию ветра в механиче­скую или электрическую энергию, удобную для практического использования. Механическая энергия, главным образом, используется для подъема воды в сель­ских или удаленных местностях. Ветроэнергетические установки производят электрическую энергию для бытовых или промышленных нужд, работают в об­щей электрической сети или автономно, или совместно с другими автономными электростанциями. Существует два основных вида установок: ветроустановки с горизонтальной осью вращения (рис. 1) и ветроустановки с вертикальной осью вращения (рис. 2). Ветроустановки с горизонтальной осью составляют около 98% всех ветроустановок, подключенных к сетям энергосистем.

Ветроустановка включает следующие основные элементы и узлы: ротор или ветроколесо, который преобразует энергию ветра в энергию вращения вала; ка­бину или гондолу, в которой обычно расположен редуктор (некоторые турбины работают без редуктора), генератор и другое механическое и электрическое оборудование; башню, которая поддерживает ротор и кабину; электрическое и электронное оборудование: панели управления, электрические кабели, система заземления, оборудование для подключения к сети, система молниезащиты и др.; фундамент, определяющий устойчивость ветроустановки при воздействий нагрузки.

 

В. Что такое гибридная станция и где они применяются?

О. Гибридных систем придумано много. Название они получили потому, что в них используется несколько видов энергоисточников и/или аккумуляторов энергии. На сегодняшний день существуют и активно применяются следующие виды: ветро-дизель, ветро-солнце, ветро-солнце-дизель. Состав их ясен из названия. У всех перечисленных видов в составе используется аккумуляторная батарея. Гибридные системы обеспечивают энергией автономных потребителей не подключенных к сетям общего пользования. Большие ветро-дизельные установки в России работают на Чукотке (2,5 Мвт) и на о. Беринга (0,5 Мвт).

Ветро-солнце-дизельные станции имеют дополнительное преимущество. Т.к. ветровая и солнечная активность находятся, как правило, в противофазе (т.е. когда есть ветер –нет солнца и наоборот) то они дополняя друг друга делают выработку электроэнергии более равномерной.

 

В. Сколько электроэнергии вырабатывает ветроустановка?

О. Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (1 кВт = 1000 Вт), а электрическая энергия измеряется в ватт-часах (1 кВтч = 1000 Втч).

Одна электрическая лампочка мощностью 100 Вт за десять часов «съедает» 1 кВт-ч электроэнергии. Когда мы говорим, что мощность ветроустановки равна 10 кВт, это не значит, что она может отдавать такую мощность всё время. Она может отдавать эту мощность, если скорость ветра будет равна или больше номинальной, поэтому в год ветроустановка мощностью 10 кВт в среднем может выработать 15-20 тыс.кВт-ч.в зависимости от среднегодовой скорости ветра.

 

В. Сколько домов может обеспечить электричеством ветроустановка мощностью 10 кВт?

О. По той же причине, о которой говорилось выше ветроустановка развивает разную мощность из-за изменения скорости ветра. Поэтому в год, а в году мы имеем 8760   часов, установка мощностью 10 КВт вырабатывает 15 тыс. кВт-ч. В наших деревнях в самом лучшем случае одна семья потребляет   1,5-2,5 тыс. кВт-ч электроэнергии. Берем среднюю цифру 2 тыс. кВт-ч в год и получаем, что ВЭУ мощностью 10 кВт может обеспечить электричеством от 7 до 10 семей (домов) в год. Не забываем, что данные показатели рассчитаны для среднегодовой скорости ветра от 5 м/с и не учитывают продолжительных затиший.

 

В. Какова должна быть скорость ветра?

О. Ветроустановки малой и средней мощности стартуют при скорости ветра 2,5-4 м/с. Номинальная мощность достигается при скорости ветра 10-12 м/с и максимальная рабочая скорость 22-25 м/с.

 

В. Каково качество электроэнергии от ВЭС?

 О. Качество электроэнергии определяется установленным инвертором, которые делятся по типам на 2 вида: чистая синусоида и модифицированная. Приборы первого типа необходимы для питания техники чувствительной к частоте (компьютер, телевизор, муз. техника), в то время как приборы второго типа стоят намного дешевле и предназначены для питания освещения, насосов, отопления, итд.

 

В. Каков срок службы ВЭУ?

 О. Ветроустановки рассчитываются на срок службы 20 лет. В течение этого срока из основных механизмов возможна замена лопастей. Во всяком случае, этот вопрос (что подлежит замене в течение этого срока) должен оговариваться при заказе ВЭУ.

 

 

В. Как часто необходимо проводить техническое обслуживание ветроустановок?

О. Как правило, проверки отдельных систем ветроустановки предупреди­тельного характера проводятся 1-2 раза в год. Тоже относится и к смазке основных узлов.

 

В. Как выдерживают ветроустановки штормовой ветер?

О. При штормовом ветре (20-25 м/сек и более), ВЭУ останавливается. Тем не менее способность ВЭУ выдерживать штормовой ветер является очень важ­ной характеристикой, которую необходимо учитывать при размещении ВЭУ на конкретных площадках.

 

В. Сколько земли необходимо для малой ветроустановки?

О. Это зависит от мощности ВЭУ. Например для ВЭУ мощностью 1 кВт статочно 10 кв. метров, учитывая растяжки для крепления мачты. Если мачта ВЭУ без растяжек, то достаточно и 4-х кв. метров. Для ветроустановки мощностью 10 кВт для мачты с растяжками потребуется 30-40 кв. метров.

 

В. Почему у ветроустановок разное количество лопастей?

О. Современные ветротурбины имеют, как правило, три лопасти. Обычно люди удивляются, почему три, а не больше?

Количество лопастей зависит от назначения ВЭУ. Для выра­ботки электроэнергии хорошо иметь большую скорость вращения и иметь ма­лый начальный момент вращения, поскольку генератор на холостом ходу имеет малый момент трогания.

Однако увеличивать скорость вращения "безнаказанно" тоже нельзя. Можно резко снизить коэффициент использования ветра, а также увеличить шумность ветроустановки. Оптимизируя конструкцию по многим параметрам первопроходцы - датские инженеры, пришли к выводу, что трехлопастная ВЭУ наибольшим образом отвечает всем требованиям при выработке электро­энергии.

Для водоподъемных устройств важен большой начальный момент, т.к. с ва­лом ветряка соединена штанга поршневого насоса водоподъемного механизма. Для таких ВЭУ используются многолопастные колёса.

В малой ветроэнергетике часто используется однолопастные конструкции. Однолопастные ветродвигатели более быстроходные – они вращаются быстрее трёхлопастных при одной и той же скорости ветра примерно в 2 раза – а это влияет на использование генератора – его нужно брать более быстроходный, а соответственно в 1,5-2 раза более дешёвый. КПД примерно одинаковый, хотя теоретически однолопастной на пару процентов будет даже лучше.

 

В. Что может дать энергия ветра сельскому жителю?

О. Сельскому жителю, пастуху, оленеводу, рыбаку небольшие ветроустановки мощностью от 50 Вт до 5 кВт, совместно с аккумуляторной батареей и ин­вертором (устройство преобразующее постоянный ток в переменный) может дать свет в дом, возможность смотреть телевизор, слушать радио, поднимать воду из глубины до 40 метров и пользоваться многими электроинструментами небольшой мощности. Кстати, ветроустановки малой мощности могут эффективно использоваться в местах с небольшой сред­негодовой скоростью, так что география их возможного применения гораздо шире.

 

 

В. В чем состоят экологические преимущества ветроэнергетики?

О. Ветростанции не загрязняют ни воздух, ни воду и не производят твердые отходы. Ветроэнергетика замещает (экономит) органическое топливо, такое как уголь, нефть, газ, а также сокращает вероятность потерь топливных ресурсов при добыче и транспортировке. Экологически чистая ветровая энергия может помочь снизить негативное влияние на природу от энергетики.

Электростанции России ежегодно выбрасывают в окружающую среду, глав­ным образом в воздух, двуокись серы, углекислый газ, окислы азота, твердые частицы золы, а также токсичные тяжелые металлы. Двуокись серы и окислы азота являются причиной кислотных дождей. Они на­носят ущерб лесам и животным в них обитающим. Некоторые озера становятся биологически вымершими из-за многолетнего воздействия кислотных дождей. Кислотные дожди вызывают коррозию зданий и сооружений, таких как мосты и опоры линий электропередач. Окислы азота, выброс которых имеется при сжи­гании газа (относительно экологически чистого топлива) являются первичным компонентом при образовании смога.

Углекислый газ, называемый парниковым газом, являющийся продуктом сжигания любого топлива, является также виновником глобального потепления климата и изменения климата в локальных районах.

Особое беспокойство вызывает влияние вредных выбросов на здоровье на­селения. В мировой практике зафиксирована устойчивая связь между вредными выбросами и заболеваниями астмой, малым весом новорожденных, преждевре­менными родами, мертворождением и детской смертностью. Необходимо пом­нить, что тяжелые металлы имеют свойство накапливаться в биологической цепи продуктов питания человека. К этому стоит добавить потерю среды обита­ния животных и птиц из-за разработки месторождений органического топлива и урана, не говоря уже об их гибели во время вскрышных и взрывных работ.

 

В. Есть ли отрицательное влияние ВЭС на среду обитания человека?

О. Да, есть, как и влияние любой энергетической или промышленной техно­логии. Но имеется принципиальное отличие: негативное влияние от ВЭС носит локальный характер и может быть смягчено людьми. В то время как негативное влияние топливных электростанций имеет глобальное влияние и его локализа­ция очень затруднительна. Итак, имеем следующие виды негативного влияния ВЭС на среду обитания человека:

- гибель птиц и летучих мышей;

- опасность гибели людей:

- искажение радио сигналов;

- шум.

 

Гибель птиц и летучих мышей. Если не располагать ветростанции на путях миграции птиц и около пещер, где зимуют летучие мыши, то случаи гибели птиц от столкновения с ветроустановками будут составлять сейчас и в будущем не более 1 % от общего количества гибели птиц от результатов человеческой де­ятельности. Это резюме исследований, проведенных в США и Канаде совместно ветроэнергетиками и биологами.

Основными причинами гибели птиц в результате человеческой деятельнос­ти в США являются:

* гибель от кошек (около 1 млрд. в год);

* столкновение с высотными зданиями (от 100 млн. до 1 млрд. в год);

* гибель от охотников (100 млн. в год);

* столкновение с автотранспортом (от 60 до 80 млн. в год);

* столкновение с телевизионными и ретрансляционными башнями (от 10 до 40 млн. в год);

* гибель от пестицидов (67 млн. в год);

* столкновение с линиями электропередач (от 10 тыс. до 174 млн. в год).

 

Опасность гибели людей. Эту опасность связывают с возможностью пора­жения людей в результате отрыва лопасти или кусками льда отлетевшего от ло­пасти при обледенении.

Однако практика говорит о том, что в настоящее время достигнут очень вы­сокий уровень механической надежности лопастей. Ветроустановки зачастую располагаются рядом с местами возможного появления людей. В мире работает около 160 тысяч ветроустановок и не зафиксировано ни одного случая гибели людей в результате отрыва лопасти или отлетевшими от лопасти куском льда. Вряд ли можно себе представить электростанцию более безопасную для обслуживающего персона­ла и окружающих людей, чем ветростанция.

 

Искажения радиосигналов. Искажения бывают очень редки и их можно избежать. Большие ветроустановки могут искажать радиосигналы, если они находятся в непосредственной близости от передающей антенны и расположены в ряд относительно проходящего радиосигнала. К малым и средним ветроустановкам эта проблема не имеет отношения в принципе.

 

Шум. Источником шума на ВЭУ является механическая передача от ветро-колеса к генератору, в основном шум редуктора (механический шум) и шум при работе ветроколеса (аэродинамический шум). Для снижения механического шума используются гасители различной конструкции, а также применяется звукоизолирующее покрытие кабины.

В результате противошумных конструктивных решений в безредукторных ветроустановках, можно спокойно разговаривать не повышая голоса в непосредственной близости от мачты.

Аэродинамический шум стараются снизить соответствующим изменени­ем профиля лопастей и выбором оптимальной скорости вращения ветроколе­са.

 

В. Я слышал, что ВЭУ генерируют шум низкой частоты от которого гибнут червяки и насекомые, а за ними грызуны, хищники и т.д. и через некоторое время территория ВЭУ напоминает безжизненную пустыню. Так ли это?

О. Нет, не так. Это самый живучий миф не имеющий отношения к реальностй. Его особенность ещё и в том, что живет этот миф в основном в России и среди тех людей, которые профессионально не занимаются ветроэнергетикой, но что-то, когда-то, где-то об этом слышали.

История вопроса тако­ва. В семидесятых годах в начале взросления ветроэнергетики на первых конструкциях ВЭУ генерировался шум, среди спектра различных частот которого имелась составляющая с частотой 3-10 Гц, называемая "инфразвуком". Звук с малой частотой угнетающе действует на живые организмы, в том числе на на­секомых. Это явление было преодолено выбором профиля лопастей и выбором скорости вращения ветроколеса. Проблема была решена. "Инфразвук" ветро­установки не генерируют.

 

В. Kaк можно оценить вклад ветроустановки в защиту среды обитания человека?

О. Вклад ветроустановки в защиту среды обитания человека зависит от ее мощности и средней скорости ветра, т.е. величины вырабатываемой ею энергии в течение года.

Так ВЭУ мощностью 10 кВт производит в год в среднем 18 тыс. кВт-ч. Это означает, предотвращение выбросов по сравнению с тепловой станцией на угле:

- двуокиси серы – 36 килограмм

- окислов азота – 100 килограмм

- углекислого газа - 29700 килограмм

- твердых частиц – 8,6 килограмм

 

Такое количество углекислого газа поглощает лес на площади 2,5 гектара, так что работающая ветроустановка как бы непрерывно расширяет лесной массив.

 


Задать свой вопрос