195
энергии. Саратов: Саратовск.политехн.ин-т, 1993. 72с.
2. Н. Арипов, «Состояние и перспективы нетрадиционных видов энергии».
Ташкент. ТЖДИ. 2012.
3. Беркович Б.М., Кузьминов В.А Возобновляемые источники энергии на
службе человека. М.: Наука, 1997. 128с.
4. Ахмедов Р.Б. Традиционная энергетика. М.: Знание, 1996. 64с.
5. Дж-Твайделл, А.Уэйр. Возобновляемые источники энергии. М.:
Энергоатомиздат, 1990. 392с.
6. Дэвинс Д. Энергия. М.: Энергоатомиздат, 1995. 360с.
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКИ
ст.преп. Т. Атамирзаев, ст.преп. Д. Юсупов(НамМҚИ)
Причины, порождающие воздушные течения – неравномерный нагрев
отдельных участков земли. Когда Солнце нагревает некоторую часть
поверхности земли интенсивнее,
чем окружающие, воздух стремится
переместиться. При этом теплые слои поднимаются вверх, а их место
занимают более холодные.
Различная скорость нагревания и остывания суши и моря порождает
бриз – ветер, дующий днем с моря, а ночью – с берега. Циркуляцию воздуха
более крупного масштаба вызывают периодические изменения температуры
в прибрежных районах океанов. Эти ветры называются муссонами.
Таким образом, ветер – это результат преобразования тепловой
энергии, поступающей от Солнца, в кинетическую
энергию движения в
атмосфере масс воздуха.
Движущиеся воздушные массы, воздушные течения – обладают
огромными запасами механической энергии, примерно в 100 раз больше
энергии рек.
Ветровая энергия продолжительное время использовалась в
мореплавании, а также для приведения в движение мельничных колес. В
последнее время она начала использоваться для выработки электроэнергии.
Поэтому ВЭУ большой мощности (порядка МВт) должны быть по
своим
габаритам очень крупными, поскольку скорость ветра в среднем не
бывает очень большой.
Недостатками ветра как энергоносителя являются: постоянно
меняющаяся скорость ветра; выработка электроэнергии только в интервалы,
когда дует ветер, а не тогда, когда она необходима, что приводит к
необходимости
аккумулирования
энергии;
высокая
себестоимость
получаемой электроэнергии.
КПД преобразования ветровой энергии в
механическую равен
отношению энергии, воспринятой ветроколесом, к полной энергии потока,
имеющего
сечение,
равное
площади,
отметаемой
ветроколесом.
Максимальное значение такого КПД равно 16/27=0,59. Это объясняется тем,
что воздушный поток должен обладать определенной кинетической
196
энергией, чтобы покинуть окрестность ветроколеса. Реально даже у наиболее
удачно сконструированных агрегатов с трудом можно достичь КПД равный
0,4.
Оптимальная частота вращения ветроколеса тем меньше, чем больше
его радиус, поэтому только очень малые ветроколеса (радиусом не более 2 м)
удается соединять с генератором напрямую. При больших размерах
ветроколеса
приходится
использовать
повышающие
редукторы,
удорожающие ветроустановку и ее обслуживание.
Ветроколеса могут быть с горизонтальной (параллельной потоку) осью
вращения и вертикальной осью. У ветроколес с горизонтальной осью обычно
делают две или три лопасти. По современным
представлениям при
горизонтальной оси вращения экономически рентабельными считаются ВЭУ
с диаметром лопастей 50…60 м. В качестве материала лопастей используют
дерево, пластик, армированное стекловолокно.
У ветродвигателей с горизонтальной осью вращения имеется один
главный недостаток: для получения оптимальной мощности они должны
быть установлены на башне. Это связано не только с обеспечением
свободного пространства для лопастей, а главным образом с тем, что
скорость ветра с ростом высоты, как правило, возрастает. Установка башни и
необходимых опорных конструкций приводит к увеличению затрат на
установку ветродвигателя. Электрогенератор и редуктор, соединяющий его с
ветроколесом, расположены обычно на верху опорной башни. При
расположении их внизу возникают сложности с
передачей крутящего
момента от ветроколеса к генератору.
В ВЭУ с вертикальной осью вращения используется турбина,
предложенная в начале 20 века французским изобретателем Г.Дарье. Турбина
построена по принципу яйцесбивалки. Ветродвигатели Дарье имеют высоту
20 м, ширину 10 м. Преимущество турбины: она использует ветер, дующий с
любой стороны. В ВЭУ с вертикальной осью генератор может быть
расположен внизу башни. Недостатком такой конструкции является то, что
ВЭУ нуждается в двигателе для раскручивания ее в начальный момент.
Ветроэлектрогенераторы с вертикальной осью гораздо больше подвержены
усталостным разрушениям, а крутящий момент,
образуемый ветроколесом,
имеет большие пульсации, вызывающие пульсации выходных параметров
генератора. Вследствие этих причин большинство ветроэлектрогенераторов
выполняется по горизонтально-осевой схеме.
Приведем описание еще одного типа ветроэлектростанции.
Ветродвигатель состоит из цилиндрической полой башни, открытой сверху и
имеющей в стенках вертикальные створки и проемы на боковых стенках
конусного основания для входа воздуха. В горловине основания размещается
воздушная турбина, вал которой соединяется с вертикальным валом
генератора. Воздушный поток, поступая в трубу через створки, завихрятся и
образует в центре башни область пониженного давления (стержни), что
способствует устремлению наружного воздуха через проемы в основание
стержня и
перемещению его вверх, вследствие чего происходит вращение
197
турбины. Такой вихревой ветродвигатель может работать и без ветра, если
создать перепад температур на дне и в верхней части башни не менее 10°С.
Одна из крупнейших ВЭУ была построена в 1941 году в США.
Ветроприемным устройством в ней служило двухлопастное ветроколесо с
горизонтальной осью вращения. Диаметр ветроколеса 53 м, высота башни
33,5 м, масса одной лопасти равна 8 т. Каждая лопасть сделана из
нержавеющей стали. ВЭУ проработала около 2,5 лет, потом из-за
необходимости замены подшипника была приостановлена и вновь пущена в
1945 году. Через три недели из-за повреждения
одна из лопастей была
отброшена на расстояние 228 м от башни.
Приведем параметры ветроустановки с горизонтальной осью вращения,
расположенной в Пуэрто-Рико: мощность 200 кВт; диаметр ветрового колеса
38,1 м; масса одной лопасти 1045 кг; скорость ветра при включении агрегата
64 км/ч; номинальная скорость вращения 35,8 км/ч (около 10 м/с); скорость
ветра при отключении агрегата 64 км/ч
Ветроустановка с горизонтальной осью, имеющая диаметр ветроколеса
50м, будучи установленная в районе со средней скоростью 7 м/с, может
вырабатывать 6 среднем 3,5 МВт мощности.
Вредными воздействиями ветроустановок являются ухудшение
пейзажа; создание шума; создание электромагнитных потерь. Последнее
наиболее серьезно, поскольку спектр помех охватывает и частоты
телевизионных каналов.
Do'stlaringiz bilan baham: 
