Расчет выработки энергии ветрогенераторной станцией
Ветрогенератор в автономной системе очень нужен. По большей части тем, что его выработка не имеет ярко выраженной зависимости от сезонов. Солнечные батареи, в наших широтах, хорошо работают летом и плохо зимой, тогда как ветрогенераторы сохраняют свою эффективность в зимний период. Немало важно то, что сильные ветра, как правило, наблюдаются в пасмурную погоду, поэтому совместное применение ветрогенераторов и солнечных панелей достаточно обоснованно. В этой статье мы рассматриваем малые ветроэнергетические установки (ВЭУ) т.е. установки мощностью от 40 Вт до 20 кВт.
Ветрогенераторы достаточно эффективны в прибрежных районах, либо на возвышенностях, где скорости ветра выше и ветра чаще. На большей части территории России средняя скорость ветра составляет 4-5 метров в секунду, что создает неблагоприятные условия для применения ветрогенераторов (и это на высоте 10 м от поверхности земли, стандартная высота расположения анемометра на метеостанциях). Но данные усреднены, поэтому следует изучить энергопотенциал конкретной местности, если существует подозрение, что ветрогенератор может быть эффективен.
Основная проблема ветровых станций заключается в том, что их эффективность мала при низких скоростях ветра. Если внимательно посмотреть на кривую зависимости мощности от скорости ветра, то можно обнаружить следующее: стартовая скорость большинства современных ВЭУ располагаться в пределах 3 — 4 м/с. Но необходимо, чтоб ветровой поток продержался на этом уровне не наименее 10 мин, лишь тогда автоматика даст позволение на запуск ВЭУ. При этом более-менее ощутимая, выработка энергии начнется только при 7 метрах в секунду, а ВЭУ, трудящаяся при средней скорости 6 м/с, генерирует емкость на 44 % большую, чем при скорости 5 м/с…
Многие хотят уменьшить начальную скорость ветра при котором начинается вращаться турбина до 1-2 м/с — мол слабый ветер бывает всегда и пусть в аккумуляторы всегда что-то «капает». Однако, при такой скорости ветер имеет ОЧЕНЬ мало энергии. Если ветрогенератор и вся система рассчитаны на 3-5кВт, то 5-10 Вт не решат никаких проблем.
Перейдем теперь к методам расчета систем с ветряными электростанциями. Покупая устройство, вы будете знать его заявленную номинальную мощность, а также найдете в инструкции график зависимости мощности вырабатываемой «ветряком» от скорости ветра.
Из формулы P=( η*КИЭВ* ρ*V 3 *π*D 2 )/8 видно, что мощность ветрового потока пропорциональна кубу скорости ветра и квадрату диаметра колеса турбины. Это означает, что при увеличении скорости ветра вдвое, мощность потока возрастет в 8 раз, а при увеличении длины лопастей вдвое, мощность ветрогенератора возрастет в 4 раза.
В таблице приведены величины мощности ветровой турбины, в зависимости от скорости ветра и диаметра колеса турбины. Коэффициент эффективности турбины k = 0,25.
| V м/с | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| P Вт d = 1м | 3 | 8 | 15 | 27 | 42 | 63 | 90 | 122 | 143 |
| P Вт d = 2м | 13 | 31 | 61 | 107 | 168 | 250 | 357 | 490 | 650 |
| P Вт d = 3м | 30 | 71 | 137 | 236 | 376 | 564 | 804 | 1102 | 1467 |
| P Вт d = 4м | 53 | 128 | 245 | 423 | 672 | 1000 | 1423 | 1960 | 2600 |
| P Вт d = 5м | 83 | 196 | 383 | 662 | 1050 | 1570 | 2233 | 3063 | 4076 |
| P Вт d = 6м | 120 | 283 | 551 | 953 | 1513 | 2258 | 3215 | 4410 | 5866 |
| P Вт d = 7м | 162 | 384 | 750 | 1300 | 2060 | 3070 | 4310 | 6000 | 8000 |
| P Вт d = 8м | 212 | 502 | 980 | 1693 | 2689 | 4014 | 5715 | 7840 | 10435 |
| P Вт d = 9м | 268 | 635 | 1240 | 2140 | 3403 | 5080 | 7230 | 9923 | 13207 |
| P Вт d = 10м | 331 | 784 | 1531 | 2646 | 4200 | 6270 | 8930 | 12250 | 16300 |
Вы видите, как сильно возрастает величина мощности ветрового потока при увеличении скорости ветра только на 1 м/с.
Прежде чем звонить в компанию занимающуюся продажей ветрогенераторных установок надо узнать две цифры:
1) Потребление электроэнергии в месяц в киловатт-часах — все платят за электричество в квартирах или домах ежемесячно и эта цифра поможет оценить Ваши потребности.
Можно эту цифру посчитать примерно и самому, например:
1. Лампочка (сразу лучше меняйте на энергосберегающие или LED) — 20Вт — эквивалент 100Вт обычной (1кВт — это 1000Вт, то есть 20Вт — это 0,02кВт) горит 5 часов в день, поэтому мощность в кВт умножаем на часы работы в месяц — 0,02 * 5 * 30(дней в месяце) = 3кВт*часа в месяц.
2. Холодильник 300Вт, работает примерно 30% времени, то есть 8 часов в сутки — 0,3 * 8 * 30 = 72кВт*часа в месяц.
3. Электрочайник 1,5 кВт, работает 0,5 часа в день — 1,5 * 0,5 *30 = 22,5кВт*часа в месяц
И так далее по всем приборам.
Потом всё суммируете — 3 + 72 + 22,5 = 97,5кВт*час в месяц.
Это и есть месячное потребление — примерно 100кВт*час в месяц в данном примере.
2) Среднегодовая скорость ветра в предполагаемом месте установки — её можно приблизительно узнать в ближайшей метеостанции.
Для выбора инвертора надо знать максимальную (пиковую) мощность потребления электроприборов с небольшим запасом — по ней выбирается его мощность. При наличии этих показателей можно быстро и грамотно подобрать необходимое оборудование, обратившись к продающей его организации.
При выборе оборудования не стоит опираться на мощность ветрогенератора — она сильно зависит от скорости ветра. Это только в бензогенераторе она соответствует указанной в паспорте. 5кВт ветрогенератор при слабом ветре (3-4м/с) выдаёт всего 0,1-0,2 кВт.
Очень часто покупатель ориентируется на максимальную (пиковую) мощность своего потребления и просит постоянно эту мощность — например 5кВт, как в бензогенераторе, например — начинаем разбираться, считать — и оказывается, что для лампочек, холодильника, телевизора и насоса вполне хватает 0,5кВт постоянной мощности — а это две большие разницы. Оценивать своё электропотребление нужно только по киловатт — часам в месяц.
Но и не стоит определять среднюю выдаваемую ветрогенератором мощность по среднегодовой скорости ветра — это будет намного заниженная цифра.
Существует атлас ветров России, в котором есть данные по ветру в 332 метеостанциях. «Роза ветров» так часто употребляемая обывателем в данной теме к ней относится «поскольку-постольку» — это статистика по направлениям ветра, а ветрогенератору всё равно — как часто с какой стороны дует. А вот при определении места установки ветрогенератора «Розу ветров» лучше учитывать, чтобы на направлении основных ветров не оказались высокие строения, деревья и прочие препятствия.
Выбор мачты
Какую мачту выбрать — с растяжками или без?
Если место позволяет, то лучше ставить мачту с растяжками — она будет стоить в 3-5 раз дешевле мачты без растяжек. В настоящее время накоплен уже довольно богатый опыт установки мачт для ветрогенераторов на территории РФ и он позволяет утверждать об этом однозначно.
Иногда предлагают телескопические мачты — они удобны при частых подъёмах и опусканиях, в чём нет особой необходимости при использовании с ветрогенератором. Мощный ветряк на неё не поставишь — не более 1-2кВт, зато стоить она будет намного дороже.
Какой высоты должна быть мачта?
При выборе высоты мачты учитывается рельеф, растительность (близость леса и отдельно стоящие деревья) и застроенность местности. Обычно это от 10 до 20 метров.
- Если местность открытая — практически на поле, например, то вполне хватит мачты высотой и 10м.
- Если местность застроена одноэтажными домиками и имеет небольшие деревья — больше подойдёт 15м мачта.
- Если же рядом двухэтажные дома и высокие деревья или лес — то лучше ставить мачту высотой 20м.
Для ветрогенераторов 1-4кВт мы предлагаем 8 и 12м мачты, поскольку более высокие стоят достаточно дорого для данного класса оборудования.
Конечно, чем выше мачта, тем лучше (чем больше высота — тем сильнее ветер, прямая зависимость), но не всегда более высокая мачта технически или экономически оправдывает себя. Посоветуйтесь со специалистом — обычно простого описания по телефону будет достаточно для определения оптимальной высоты мачты. При выборе высоты мачты учитывается рельеф, растительность (близость леса и отдельно стоящие деревья) и застроенность местности. Обычно это от 10 до 20 метров.
- Если местность открытая — практически на поле, например, то вполне хватит мачты высотой и 10м.
- Если местность застроена одноэтажными домиками и имеет небольшие деревья — больше подойдёт 15м мачта.
- Если же рядом двухэтажные дома и высокие деревья или лес — то лучше ставить мачту высотой 20м.
Высота мачты практически не зависит от мощности ветрогенератора (от 1 до 10кВт). Для ветрогенераторов 1-4кВт мы предлагаем 8 и 12м мачты, поскольку более высокие стоят достаточно дорого для данного класса оборудования.
Все вышесказанное относится к мачтам для ветровых генераторов с горизонтальной осью вращения. Для ветровых генераторов с вертикальной осью вращения при выборе мачты существуют свои резоны, в данной статье не рассматриваемые.
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.
- «Algatec Solar». Это российский филиал немецкой компании «Algabel Solar» по производству ветрогенераторов и солнечных батарей.
- «ALTAL GRUP» — российская компания, специализирующаяся на производстве ветряков и тепловых насосов для различных климатических зон, включая районы крайнего севера.
- «Vestas» (реализует продукцию через официальных дилеров) – старейшая немецкая компания по изготовлению ветряков. Основана в 1898 году как кузнечная мастерская, с 1979 производит ветровые установки.
- «EDS Group» производство и продажа оборудования для областей энергетики.
- «ЭнерджиВинд» — российская компания, выпускающая недорогие ветряки хорошего качества. Ветровой генератор мощностью 1 кВт стоит 54 000 руб.
- «Махаон» — российский производитель малошумных ветряков с вертикальной осью.
- «ГРЦ-Вертикаль» — Россия, Миасс – производитель альтернативных устройств генерации энергии. Выпускает много разных модификаций ветряков мощностью от 0,1 до 30 кВт.
- «СКБ Искра» — производитель ветряков различной конструкции. Стоимость установок до 400 000 руб.
- «Сапсан-Энергия» — Московская компания, занимающаяся разработкой и производством агрегатов, генерирующих электричество с помощью экологически чистых источников.
- «Ветро Свет» — Санкт-Петербург, производитель ветрогенераторов мощностью до 2-х кВт.
Энергия ветра – бесплатная, возобновляемая, безопасная энергия. Установкой, преобразующей энергию воздушных потоков в электрическую
Это установка, использующая силу ветра для производства электрической энергии. Как правило, ветрогенераторы выполнены из колонны и лопастей.
Ветрогенераторы (ветряки) становятся незаменимыми в тех местностях, где центральное электроснабжение отсутствует или работает с перебоями.
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