Ветрогенераторы

Каталоги / Ветрогенераторы

Энергия ветра 

Энергию ветра люди начали использовать давно. Достаточно вспомнить парусные суда и ветряные мельницы; даже в Древнем Египте, за три с половиной тысячи лет до нашей эры, ветровые двигатели применялись для подъема воды и размола зерна. Ветер — неисчерпаемый источник энергии. Энергия ветра в тысячи раз превышает энергию угля, сжигаемого на Земле. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Так что же такое «ветер»? Как это ни удивительно, энергия ветра представляет собой видоизмененную энергию Солнца. Солнечное излучение нагревает не воздух, а поверхность Земли, от которой прогреваются воздушные массы. Интенсивность их нагрева зависит, в основном, от состояния и свойств земной поверхности. Так, воздух в пустыне от раскаленного песка получает в 130 раз больше тепла, чем от морской поверхности на той же широте. Следовательно, плотность атмосферного воздуха оказывается не везде одинаковой. Далее, под действием силы притяжения Земли более холодный воздух стремится вниз, а тёплый – наверх. Чем больше неравномерность прогрева воздуха, тем интенсивнее его движение.

Наша планета получает от солнца примерно 1 000 000 000 000 мегаватт энергии в час и всего 1-2% этой энергии преобразуется в движение воздушных масс, но и этого более чем достаточно. По оценке Всемирной метеорологической организации, энергия ветра составляет 170 трлн. кВт-часов в год, что в несколько раз больше чем всё производство электроэнергии в мире на сегодняшний день. 

Таким образом, воздушные массы всё время находятся в движении и перемещаются не только в вертикальном направлении, но и горизонтальном, которое как раз и называется ветром. Строго говоря, эти перемещения имеют очень сложный характер и зависят не только от неравномерного прогрева земной поверхности, но и от многих других факторов. 

Как любое движущееся тело, перемещающийся воздух имеет определённый запас энергии, которую можно преобразовать в электрическую энергию, используя ветроэлектрические установки.

Ветроэлектрическая установкаВетроэлектрическая установка (ВЭУ) (Рис.1), по конструкции напоминает домашний вентилятор, только принцип ее работы обратный. Если к вентилятору подводят ток, чтобы он начал крутиться, то здесь всё наоборот.

Однако, не смотря на кажущуюся привлекательность получения электроэнергии с помощью ветра, необходимо отметить ряд неоднозначных вопросов, связанных с внедрением ветроустановок. 

Первый, и, наверное, самый важный вопрос – это шум, который производят ветровые турбины. Современные турбины проектируются таким образом, чтобы максимально уменьшить шум от механических компонентов. Таким образом, практически весь слышимый шум – это шум ветра, взаимодействующего с вращающимися лопастями турбины. Исключение составляют установки, построенные до 80х годов, а также расположенные на холмистой местности. Шум, производимый такими ветровыми установками, может быть усилен за счет больших перепадов высот. И именно ландшафт играет в данном случае первостепенную роль. В непосредственной близости от ветрогенератора уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100дБ, однако, на удалении 350м, это значение уменьшается до 35-45 дБ, что соответствует санитарным нормам. Для сравнения, шум городских дорог 70-80 дБ, а звук от работающего дизель-генератора — 90-110 дБ.

Второй, не менее важный вопрос, это низкочастотные колебания, передающиеся через почву. В домах, расположенных на расстоянии до 60м от достаточно мощных ветроустановок, их работа может вызывать ощутимый дребезг стекол. Но жилые дома, как правило, располагаются на достаточно большом расстоянии от ветроустановок, не менее 300м. На таком расстоянии инфразвуковые колебания, генерируемые ветряком, уже не могут быть выделены из фоновых колебаний.

Также, существует проблема мерцающей тени, отбрасываемой вращающимися лопастями. Но этот вопрос может стоять, если жилой дом расположен в непосредственной близости от ветрогенератора. На расстоянии 7-10 диаметров ротора (это порядка 300-800 метров), человек не подвергается влиянию теневых вспышек. Другое решение может заключаться в постройке турбин за домами относительно движения Солнца.

Вопрос радиопомех, вызываемых работой ветряков также важен. Но актуален он только в том случае, если турбина стоит на пути прохождения этого сигнала. Если передача теле- и радиосигналов осуществляется через спутник, проблема отпадает сама собой. Если же нет, то она решается установкой дополнительных ретрансляторов в обход ветровых ферм.

А то, что турбины при вращении убивают множество птиц, можно отнести к разряду мифов. Датские ученые собрали  статистику,по которой, на 10 000 смертей птиц меньше одной происходит из-за ветровой турбины.

Так какие же препятствия существуют на пути широкого применения ветроустановок? В основном их два: непостоянство направления и силы ветра и необходимость аккумулирования энергии на случай отсутствия ветра или малой его мощности. Прежде всего, ветроэнергетические установки надо рассматривать как один из путей получения дополнительной энергии, позволяющей сократить расход органического или другого вида топлива, используемого как основной источник.