Как устроены мощные промышленные ветрогенераторы

Естественной реакцией атмосферы на неравный прогрев разных ее слоев является ветер. Возникающие перепады давления в атмосфере заставляют ветер дуть из областей высокого давления в области низкого давления, и чем больше разница давлений, тем сильнее ветер — тем выше его скорость. Теоретически считается, что до 2% солнечной радиации преобразуются в механическую энергию ветра, благодаря естественному движению воздуха в атмосфере.

Известно, что рельеф той или иной местности может либо усилить ветер, либо ограничить воздушный поток. Так, в районах горных хребтов, перевалов, вблизи речных каньонов, — условия для установки ветряных турбин поистине идеальны. И если вспомнить, что мощность, которую можно получить от ветра, пропорциональна массе проходящего через турбину воздуха и кубу его скорости, то легко понять перспективы, которые стремительно открываются на данном направлении.

Ветер, безусловно, является одним из перспективнейших возобновляемых источников природной энергии. Не зря во многих странах год за годом сооружается все больше ветропарков, ветряных ферм, в частности — на прибрежных частях морей, океанов, и на равнинах.

Порывистый характер ветра не способствует стабильному питанию электрических сетей, поэтому важной задачей становится накопление энергии с целью дальнейшего ее использования. Но эта задача решается — возводятся промышленные и частные аккумуляторные системы хранения электроэнергии, принимаются меры по обеспечению бесперебойного электроснабжения.

И уже сейчас можно уверенно говорить о том, что мощный промышленный ветрогенератор (как например Enercon E-126), мощностью 6-8 МВт, будучи интегрирован в систему электроснабжения небольшого городка, сможет обеспечить нужды его жителей и потребности электрифицированной инфраструктуры.

Давайте, однако, обратимся к сути, и рассмотрим устройство промышленного ветрогенератора. Ведь любой ветрогенератор является продуктом щепетильной инженерной мысли, результатом точных расчетов и долгого проектирования, с целью получить эффективный и надежный преобразователь энергии ветра в электрическую энергию, поэтому каждая деталь огромной конструкции отнюдь не случайна. Для примера будем обращаться к конструкции ветрогенератора Enercon E-126, и рассмотрим основные его части.

Башня (7) высотой в десятки метров является опорой промышленного ветрогенератора. Она изготавливается сплошь из железобетона путем последовательной заливки в опалубку или собирается из коротких железобетонных колец, которые устанавливают последовательно одно на другое, и соединяют, протягивая через них каркасные тросы. Армированный бетон обладает достаточной прочностью, чтобы удержать на высоте тяжелую турбину и гондолу, а также противостоять нагрузке, возникающей при работе ветрогенератора, препятствуя опрокидыванию сооружения.

Основание башни покоится на железобетонном фундаменте (8), вес которого соизмерим с весом самой башни. Для примера, ветрогенератор Enercon E-126 обладает общим весом около 6000 тонн. Опора по форме не является цилиндром, она имеет форму ближе к усеченному конусу, чем к цилиндру. Расширенная у основания, башня надежно удерживает всю конструкцию в правильном положении.

Лопасти и ротор

Лопасти (6) и ротор (5) промышленного ветрогенератора изготавливают из особого композитного волокна на основе стали. Лопасти набираются из отдельных сегментов, либо изготавливаются как монолит, в зависимости от их размаха. Для крепления лопастей к ротору применяют, как правило, болты и хаб. Сами лопасти крепятся к хабу, а хаб — непосредственно к ротору генератора.

Вращение турбины вокруг башни

Для вращения турбины вокруг башни применяется асинхронный двигатель (3), соединенный зубчатой передачей с кольцом у основания гондолы. Таких двигателей может быть от одного до трех, в зависимости от размера ветрогенератора и от его мощности.

Если раньше в качестве генераторов для ветряков применялись агрегаты близкие по конструкции к стандартным синхронным генераторам, то в начале 2000-х появилось такое новшество, как кольцевой генератор (1). Здесь ротор турбины, соединенный с хабом, является одновременно и ротором генератора.

На кольцевом роторе расположены обмотки независимого возбуждения, формирующие магнитные полюсы, а на статоре, соответственно, — обмотка статора. Обмотка статора разделена на части (в случае Enercon E-126 — на четыре части), каждая из которых подключена к индивидуальному выпрямительному блоку. Контроллер генератора расположен в машинном отделении (2) гондолы.

После выпрямления, постоянное напряжение номиналом в 400 вольт подается на инвертор (4), установленный в основании башни, где энергия преобразуется в переменный ток, и после трансформации подается на ЛЭП.

Мы рассмотрели ключевые составные части современного промышленного ветрогенератора на примере модели Enercon E-126, впервые установленной вблизи немецкого города Эмден в 2007 году. Мощность генератора на данный момент составляет 7,58 МВт, чего достаточно для круглогодичного обеспечения электроэнергией 4500 коттеджей.

На сегодняшний день компанией Enercon возведено более 13000 подобных ветрогенераторов по всему миру, их суммарная установленная мощность уже в 2010 году превышала 2846 МВт.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Применение промышленных ветрогенераторов

Все ветрогенераторы работают по единому принципу: ветер вращает лопасти, лопасть передает вращение ротору, ротор вырабатывает ток, который

после преобразований в контроллере и инверторе, приобретает нужные потребителю характеристики (частоту 50 Гц, мощность 220 В). Накапливается энергия в аккумуляторах.

Для производства электричества в промышленных масштабах используют ветрогенераторы большой мощности. Обычно — это гигантские трехлопастные ветряки с параллельной осью вращения (так называемая классическая конструкция), но турбинные ветровые установки также получили распространение. Коммерческие ветрогенераторы могут быть построены по иной схеме, но большинство компаний предпочитают использовать ветрогенераторы классической конструкции.

Целесообразность установки

Ветрогенераторы целесообразно устанавливать в местности, где средняя скорость ветра более 8 м/с. Лопасти больших генераторов начинают вращательное движение при ветре 4 м/с; максимальное КПД достигается при 12 м/с. Мощность 3-х лопастного ветрогенератора с горизонтальной осью оценивается по формуле:

• P – расчетная мощность, кВТ;
• r – расстояние от центральной точки ротора до конца лопасти, м;
• v – средняя скорость, м/с;
• ¶=3,14.

Например, если расстояния от центра ротора до конца крыльев 6 м, скорость ветра 9 м/с, мощность составит примерно 49,5 кВт.

Большинство промышленных электростанций – это обширные области в долинах, на пустынных местностях, где большую часть времени дует ветер, на которых установлено множество одновременно вращающихся генераторов. Также ветряные «фермы» строят прямо в морях.

Грандиозные проекты

Один из самых великих проектов ветроэнергетики — строительство ветряка «Энеркон Е-126». Это крыльчатый генератор с горизонтальной осью вращения и 3-мя лопастями. На сегодняшний день enercon является самым большим и мощным ветряком в мире.

Самый большой в мире промышленный ветрогенератор Enercon E-126

Длина одного крыла 63 м, диаметр окружности, описываемой лопастями – 127 м, высота основания – 135 м. Вес этой огромной конструкции порядка 6000 тонн. Максимальная мощность генератора 7,58 МВт.

Установлено это чудо технической мысли рядом с немецким городом Эмдене в 2007 году. Лопасти ветряка совершают 5-11,7 оборотов/мин, а минимальная скорость ветра для вращения крыльев 3 м/с.

Ветрогенератор Vestas V164-8.0 MW

Компания Vestas возвела ветровой генератор того же типа V164-8.0 MW мощностью 8 МВт. Высота мачты составила 140 м, длина одного крыла 80 м.

Большой плавучий ветряк был воздвигнут японцами после взрыва на АЭС Фукусима. Высота мачты около 105 м, мощность 7 МВт.

Ветряная электростанция San Gorgonio Pass, Калифорния. Включает 3218 ветряных генераторов, производящих 615 МВ электроэнергии.

Ветроэлектростанция Мэпл Ридж — крупнейшая в штате Нью-Йорк. Введена в эксплуатации в 2006 году. Ферма на 75% удовлетворят потребности Нью-Йорка в электричестве.

Ветряная ферма Lynn and Dowsing, Линкольншир, Великобритания, работает с 2008 года. Обеспечивает энергией 130 000 домов.

Ветровая электростанция на острове Роса в Антарктиде производит 999 кВт (3 турбины, каждая генерирует по 333 кВт). Установлена ферма на холме Кратер Хил для снабжения станций Скотта (Новая Зеландия) и Макмердо (США). Ветряки на 11% удовлетворяют нужды исследовательских станций.

Арктический поселок Амдерма

Электростанция на ветряных генераторах в российском арктическом поселке Амдерма. Состоит из 4-х турбин, генерирующих до 677,2 МВт (38,6% от потребляемой жителями энергии). Цена 1 кВт ветроэнергии составляет порядка 20 руб, против 65,51 руб, которые жители Амдерма платят за электричество, вырабатываемое дизельным генератором. Дизель, используемый в местных электростанциях, дорог и сильно загрязняет природу. Применение ветрогенераторов позволяет заметно удешевить энергию и улучшить экологическую обстановку. А некоторые северные умельцы мастерят ветрогенераторы своими руками.

Tehachapi Pass, Калифорния, одна из старейших станций, эксплуатируемых ныне. Станция возведена в 1980 году, периодически ремонтируется и обновляется.

Ферма Уитли, Шотландия, включает 140 установок, обеспечивая электричеством 180 000 домов. Это одна из самых мощных станций Европы.

Китайская ветроферма Ганьсу мощностью порядка 8 ГВт. Построена в городе Цзюцюань и постоянно модернизируется. В 2017 году мощность планируется поднять до 17 ГВт, к 2020 – до 20 ГВт.

Летающий ветряк Buoyant Airborne Turbine

Летающий ветряк Buoyant Airborne Turbine – трехлопастной генератор с горизонтальной осью в специальном дирижабле. Находится установка на Аляске, в 600-х метрах над уровнем земли. Рабочим газом дирижабля является гелий. Мощность вентрогенератора 30 кВт.

Ветроферма в российском поселке Усть-Камчатск, Камчатка, вырабатывающая 1 МВт. В комплекс входит 4 ветровых машины.

Ветроэнегростанция Муппандал, Индия, производящая 1500 МВт. Построена в штате Тамил Наду в 2011 году.

Электростанция на ветряках Джайсалмер, Индия, штат Раджистан, производит 1063 МВт. Введена в эксплуатацию в 2012 году.

Электростанция Альта, Калифорния, выдает 1020 МВт энергии. Запущена в 2010 году.

Honda возвела ветровую электростанцию в Бразилии для снабжения своего автомобильного завода. Мощность установки 95 000 МВт/год.

Ветряные фермы Южной Австралии до половины потребляемой энергии. Одна из наиболее мощных станций – Woodlawn.

2 больших ветрогенератора, суммарной мощностью 1520 МВт, построили в Жамбылской области Казахстана.

Строительство другой, более мощной ветровой машины «Sea Titan», ведет американская компания AMSC. Длина лопасти, согласно проекту, будет 95 м. Предполагается, что это будет самый мощный ветрогенератор в мире.

Популярные производители

Промышленные ветровые генераторы российского и импортного производства можно свободно приобрести на российском рынке. Наиболее известные компании-производители ветряков представлены ниже.

1. «Algatec Solar». Это российский филиал немецкой компании «Algabel Solar» по производству ветрогенераторов и солнечных батарей.
2. «ALTAL GRUP» — российская компания, специализирующаяся на производстве ветряков и тепловых насосов для различных климатических зон, включая районы крайнего севера.
3. «Vestas» (реализует продукцию через официальных дилеров) – старейшая немецкая компания по изготовлению ветряков. Основана в 1898 году как кузнечная мастерская, с 1979 производит ветровые установки.
4. «EDS Group» производство и продажа оборудования для областей энергетики.
5. «ЭнерджиВинд» — российская компания, выпускающая недорогие ветряки хорошего качества. Ветровой генератор мощностью 1 кВт стоит 54 000 руб.
6. «Махаон» — российский производитель малошумных ветряков с вертикальной осью.
7. «ГРЦ-Вертикаль» — Россия, Миасс – производитель альтернативных устройств генерации энергии. Выпускает много разных модификаций ветряков мощностью от 0,1 до 30 кВт.
8. «СКБ Искра» — производитель ветряков различной конструкции. Стоимость установок до 400 000 руб.
9. «Сапсан-Энергия» — Московская компания, занимающаяся разработкой и производством агрегатов, генерирующих электричество с помощью экологически чистых источников.
10. «Ветро Свет» — Санкт-Петербург, производитель ветрогенераторов мощностью до 2-х кВт.

Ветряки состоят из трех крупных частей — гондолы, колонны и лопастей. Для перевозки второй и третьей используют специальную технику.

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Ветрогенераторы используют мощь и силу ветра для производства электрической энергии. Современная жизнь человека немыслима без

Задайте свой вопрос или оставьте комментарий

интересует стоимость ветряка до 100 кв

сколько стоит устоновка 100кв.

Наша компания «Ghrepower» находится в Китае,в городе Шанхае,мы производитель ветрогенератор с 5квт-100квт,продаж ВЭУ малыми мощностями уже 40 лет,вышла на первой позиции в мире в отрасли производства ВЭУ мылых и средних мощностей.

Стоимость ветряка и оборудования подсчитывается исходя из конкретных условий и задач. Присылайте данные (у нас есть специальная форма-объекта, которую необходимо заполнять) для расчета на электронную почту.

Здравствуйте ,как представитель( учредитель) ООО «Сирийско-Российской фирмы Мурекс » реестр за №11527 от 11.12.2017 г . Пригород Дамаска , Ялда , заинтересован в строительстве электростанций( ветровых ,на солнечных батареях ,газе ,мазуте) в Сирийской Арабской Республике. Характеристики : частота 50 Гц, напряжение 220 в., накапливается энергия в аккумуляторах , мощность от 2 Мвт .Требуется общая мощность порядка 2 ГВт. Прошу предложить варианты , и сделать официальное предложение для обсуждения . С уважением ,Владимир.

По комплектации электростанций дайте контакты для отправки данных

Здравствуйте. Вы можете написать сюда: info@tcip.ru

Для открытия производства нужен участок земли. А там, где рядом есть электрические сети, земля дорогая.
Для создания конкурентного производства, необходимо наличие собственной электростанции, вырабатывающей дешевую электроэнергию. Это позволит снизить себестоимость продукции, сделав ее более конкурентно способной.
Построить свою ТЭС мощностью 100 МВт., не считая стоимости самого топлива и его доставки, обойдется в $200 млн.
Ветрогеренаторы мощностью 100 МВт. обойдутся в $100 млн.
Но ветрогеренаторы работают всего 11% времени в году. Значит надо строить станцию из ветрогенераторов на 900 МВт . А для стабильной подачи энергии потребуется ГАЭС (гидро аккумулирующая электро станция).
ИТОГО: $1млрд, с учетом ГАЭС.

Р Е Ш Е Н И Е
Предлагаю заменить ТЭС на парусный ветро генератор (ПВГ).
ПВГ располагается в более верхних слоях, где больше ветра и ПВГ не нужно останавливать ни при слабом, ни сильном ветре.
Змеек представляет из себя парашюты, в которые вшиты емкости для легкого газа (водород или гелий). Емкости всегда будут постоянно удерживать парашют в воздухе, чтобы он не падал на землю и не запутывался в стропах.
Чтобы сильный ветер не положил парашют на землю, парашют имеет форму крыла, подъемная сила которого будет тем выше, чем сильнее ветер.
В отличие ранее публиковавшейся конструкции ПВГ, в моей конструкции предусмотрено:
1. Генератор имеет непрерывный привод от каната с парашютами и от гидротурбины.
2. Автоматическое открытие парашютов в нижней мертвой точке и автоматическое гашение парашютов в верхней мертвой точке.
3. Непрерывное вращение электрогенератора.
Стоимость ПВГ-100 (100 МВт) стоит $100млн. При этом ПВГ дает в год в 9 раз больше электроэнергии, чем пропеллерные ветрогенераторы такой же мощности.
Часть высвободившихся денег можно потратить на ГАЭС и завод.
На 6 часов работы гидротурбины мощностью 100 МВт емкость верхнего резервуара ГАЭС =1 млн. кубов. при перепаде высот 300м. и с КПД=79%.
Все комплектующие для ПВГ можно купить в России.

Вы бы заодно оставили бы свои контакты, чтобы с Вами могли связаться.

Источник