Альтернативные источники энергии ветер. Ветродвигатели и ветроустановки

Другие дипломы по предмету Физика

т, что использование ВЭУ выгодно даже в тех случаях, когда ВЭС работают круглосуточно. Главная задача применения ВЭУ в сельской местности (с. Некрасовка) - экономия топлива для выработки энергии.

Выгодно это или невыгодно - можно определить достаточно просто, ответив на вопрос: "За сколько лет может окупиться балансовая стоимость ветроагрегата (например, АВЭ-250) за счет стоимости сэкономленного топлива?". Нормативный срок окупаемости станции составляет 6,7 года. За год в с. Некрасовка потребляется 129180 кВт*ч.1 кВт энергии для предприятий в настоящее время составляет 2,85руб. Из этого можно найти срок окупаемости затрат:

Токуп = П/Пч, Пч = П - З,

где: П - прибыль предприятия без вычета затрат на покупку ВЭС, Пч - чистая прибыль предприятия, З - затраты вложенные на покупку ВЭС (700 тыс. руб.)

П = 6,7*129180*2,85 = 2466692 руб

Пч = 2466692 - 900000 = 1566692 руб

Токуп = 2466692/1566692 = 1,6 года

Мы видим, что срок окупаемости вложений в электростанцию меньше нормы, которая составляет 6,7 лет, следовательно, покупка данной ВЭС является эффективной. При этом ВЭС обладает значительным преимуществом над ТЭЦ, благодаря тому, что капитальные затраты практически не "омертвляются", поскольку ветроустановка начинает вырабатывать электроэнергию через 1 - 3 недели после её завозки на место установки.

Заключение

В данном курсовом проекте я рассмотрела проектировку ветреной установки для с. Некрасовка, с целью снабжения необходимой энергией данного села.

Мною были проведены расчёты:

выбор необходимого генератора

выбор кабеля

расчёт срока окупаемости

расчёт лопасти

выбраны ветровые характеристики

В заключении, я могу сказать, что постройка ВЭС в данном районе является целесообразна. Благодаря тому, что мы живём на севере Сахалина, и здесь преобладают постоянные ветра (а ветер неисчерпаемый источник энергии и при его преобразовании нет вредных выбросов в окружающую среду), и в рассматриваемом Охинском районе кроме ТЭЦ, никаких альтернативных источников поставки электроэнергии не существует, то мой проект является уместным для данного участка.

Список используемой литературы

1. Безруких П.П. Использование возобновляемых источников энергии в России // Информационный бюллетень "Возобновляемая энергия". М.: Интерсоларцентр, 1997. №1.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ “СТАНКИН”

Кафедра Инженерной экологии и безопасности

жизнедеятельности

Доклад на тему:

“Альтернативные источники энергии: Ветер”

Выполнил: Деминский Николай Вячеславович

Проверила: Худошина Марина Юрьевна

Ветроэнергетика - отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра - кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2008 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 120 гигаватт, увеличившись вшестеро с 2000 года.

Энергия ветра появляется вместе с солнцем

Энергия ветра на самом деле является формой солнечной энергии, так как тепло солнца становится причиной ветров. Солнечное излучение нагревает всю поверхность Земли, но неравномерно и с разной скоростью.

Различные виды поверхности - песок, вода, камень и различные виды почвы - впитывают, сохраняют, отражают и высвобождают тепло с различной скоростью, а Земля становится в целом теплее днем и холоднее ночью.

В результате воздух над поверхностью Земли также нагревается и охлаждается с разной скоростью. Горячий воздух поднимается, снижая атмосферное давление около поверхности Земли, которое притягивает на замену более холодный воздух. Такое передвижение воздуха мы и называем ветром.

Энергия ветра непостоянна

Когда воздух движется, вызывая ветер, он обладает кинетической энергией - энергией, которая появляется каждый раз, когда масса приходит в движение. Если использовать правильную технологию, то кинетическую энергию ветра можно захватить и преобразовать в другие виды энергии, например электричество и механическую энергию. Это и есть энергия ветра.

Также как и самые древние ветряные мельницы в Персии, Китае и Европе использовали энергию ветра для выкачивания воды или размалывания зерна, сегодняшние ветряные турбины, соединенные с точками потребления, и ветряные электростанции с большим количеством турбин используют энергию ветра для генерирования чистой, возобновляемой энергии для питания домов и предприятий.

Энергия ветра чиста и возобновляема

Энергия ветра считается важным компонентом любой долгосрочной стратегии в области энергетики, так как при ее генерации используется природный и практически неистощимый источник энергии - ветер. Это резко контрастирует с традиционными электростанциями на ископаемом топливе.

Энергия ветра также чиста; она не загрязняет воздух, почву и воду. Это важное отличие энергии ветра от некоторых других возобновляемых источников энергии, например, атомной энергии, которая производит огромное количество трудноуправляемых отходов.

Энергия ветра иногда конфликтует с другими приоритетами

Одним из препятствий на пути увеличения использования энергии ветра в мире является то, что ветровые электростанции должны располагаться на больших участках земли или вдоль побережья для наиболее эффективного захвата ветра.

Использование этих территорий для генерации энергии ветра иногда конфликтует с другими приоритетами, например, сельским хозяйством, градостроительством или красивыми видами на море из дорогих домов, расположенных в лучших зонах.

Будущий рост потребления энергии ветра

Приоритеты изменятся по мере роста потребности в чистой и возобновляемой энергии и расширении поиска альтернатив ограниченным запасам нефти, угля и природного газа.

И по мере снижения стоимости энергии ветра благодаря совершенствованию технологий и улучшению технологий генерирования энергии, этот вид энергии будет становиться все более уместным в качестве главного источника электричества и механической энергии.

Ветроэнергетика в России

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 миллиардов кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2006 год составляет около 15 МВт.

Одна из самых больших ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн кВт·ч.

На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт) среднегодовой выработкой более 3 млн кВт·ч, параллельно станции установлен ДВС, вырабатывающий 30 % энергии установки.

Также крупные ветроэлектростанции расположены у деревни Тюпкильды Туймазинского района респ. Башкортостан (2,2 МВт).

В Калмыкии в 20 км от Элисты размещена площадка Калмыцкой ВЭС планировавшейся мощностью в 22 МВт и годовой выработкой 53 млн кВт·ч, на 2006 год на площадке установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт и выработкой от 3 до 5 млн кВт·ч.

В республике Коми вблизи Воркуты строится Заполярная ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт.

На острове Беринга Командорских островов действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.

В 1996 году в Цимлянском районе Ростовской области установлена Маркинская ВЭС мощностью 0,3 МВт.

В Мурманске действует установка мощностью 0,2 МВт.

Успешным примером реализации возможностей ветряных установок в сложных климатических условиях является ветродизельная электростанция на мысе Сеть-Наволок Кольского полуострова мощностью до 0,1 МВт. В 17 километрах от неё в 2009 году начато обследование параметров будушей ВЭС работающей в комплексе с Кислогубской ПЭС.

Существуют проекты на разных стадиях проработки Ленинградской ВЭС 75 МВт Ленинградская область, Ейской ВЭС 72 МВт Краснодарский край, Морской ВЭС 30 МВт Карелия, Приморской ВЭС 30 МВт Приморский край, Магаданской ВЭС 30 МВт Магаданская область, Чуйской ВЭС 24 МВт Республика Алтай, Усть-Камчатской ВДЭС 16 МВт Камчатская область, Новиковской ВДЭС 10 МВт Республика Коми, Дагестанской ВЭС 6 МВт Дагестан, Анапской ВЭС 5 МВт Краснодарский край, Новороссийской ВЭС 5 МВт Краснодарский край и Валаамской ВЭС 4 МВт Карелия.

Началось строительство «Морского ветропарка» в Калининградской области мощностью 50 МВт. В 2007 году этот проект был заморожен.

Как пример реализации потенциала территорий азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС, действующей на 2007 год мощностью в 20,4 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива.

Реализуется «Программа развития ветроэнергетики РАО „ЕЭС России“». На первом этапе (2003-2005 г.) начаты работы по созданию многофункциональных энергетических комплексов (МЭК) на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания. На втором этапе будет создан опытный образец МЭТ в посёлке Тикси - ветрогенераторы мощностью 3 МВт и двигатели внутреннего сгорания. В связи с ликвидацией РАО ЕЭС России все проекты, связанные с ветроэнергетикой были переданы компании РусГидро. В конце 2008 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций.

Экономия топлива

Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Литература:

1) Статья Larry West, http://environment.about.com

2) Д. де Рензо, В. В. Зубарев Ветроэнергетика. Москва. Энергоатомиздат, 1982

3) Е. М. Фатеев Вопросы ветроэнергетики. Сборник статей. Издательство АН СССР, 1959

Приложение:

Современный альтернативный источник энергии (ветер)

Е. М. Фатеев.

1. Развитие ветроиспользования
2. Применение ветродвигателей в сельском хозяйстве

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ВЕТРОДВИГАТЕЛИ
Глава I. Краткие сведения из аэродинамики

3. Воздух и его свойства
4. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли
5 Понятие о вихревом движении

6. Вязкость

7. Закон подобия. Критерии подобия
8. Пограничный слой и турбулентность

Глава II. Основные понятия экспериментальной аэродинамики

9. Оси координат и аэродинамические коэфициенты
10. Определение аэродинамических коэфициентов. Поляра Лилиенталя
11. Индуктивное сопротивление крыла
12. Теорема Н. Е. Жуковского о подъемной силе крыла
13. Переход с одного размаха крыльев на другой

Глава III. Системы ветродвигателей

14. Классификация ветродвигателей по принципу их работы
15. Преимущества и недостатки различных систем ветродвигателей

Глава IV. Теория идеального ветряка

16. Классическая теория идеального ветряка
17. Теория идеального ветряка проф. Г. X. Сабинина

Глава V. Теория реального ветряка проф. Г. X. Сабинина

18. Работа элементарных лопастей ветроколеса. Первое уравнение связи
19. Второе уравнение связи
20. Момент и мощность всего ветряка
21. Потери ветряных двигателей
22. Аэродинамический расчёт ветроколеса
23. Расчёт характеристики ветроколеса
24. Профили «Эсперо» и построение их

Глава VI. Экспериментальные характеристики ветродвигателей

25. Метод получения экспериментальных характеристик
26. Аэродинамические характеристики ветродвигателей
27. Экспериментальная проверка теории ветродвигателей

Глава VII. Экспериментальная проверка ветродвигателей

28. Оборудование башни для испытания ветродвигателей
29. Соответствие- характеристик ветродвигателя и его моделей

Глава VIII. Установ ветродвигателей на ветер

30. Установ при помощи хвоста
31. Установ виндрозами
32. Установ расположением ветроколеса за башней

Глава IX. Регулирование числа оборотов и мощности ветродвигателей

33. Регулирование выводом ветроколеса из-под ветра
34. Регулирование уменьшением поверхности крыльев
35. Регулирование поворотом лопасти или части её около оси маха
36. Регулирование воздушным тормозом

Глава X. Конструкции ветродвигателей

37. Многолопастные ветродвигатели
38. Быстроходные (малолопастные) ветродвигатели
39. Веса ветродвигателей

Глава XI. Расчёт ветродвигателей на прочность

40. Ветровые нагрузки на крылья и расчёт их на прочность
41. Ветровая нагрузка на хвост и боковую лопату регулирования
42. Расчёт головки ветродвигателя
43. Гироскопический момент ветроколеса
44. Башни ветродвигателей

ЧАСТЬ ВТОРАЯ ВЕТРОСИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ
Глава XII. Ветер как источник энергии

45. Понятие о происхождении ветра
46. Основные величины, характеризующие ветер с энергетической стороны
47. Энергия ветра
48. Аккумулирование энергия ветра

Глава XIII. Характеристики ветросиловых агрегатов

49. Рабочие характеристики ветродвигателей и поршневых насосов
50. Работа ветродвигателей с центробежными насосами
51. Работа ветродвигателей с жерновыми поставами и сельскохозяйственными машинами

Глава XIV. Ветронасосные установка

52. Ветронасосные установки для водоснабжения
53. Водоразборные баки и водонапорные башни при ветронасосных установках
54. Типовые конструкции ветронасосных установок
55. Опыт эксплуатации ветронасосных установок для водоснабжения в сельском хозяйстве
56. Ветрооросительные установки

Глава XV. Ветряные мельницы

57. Типы ветряных мельниц
58. Техническая характеристика ветряных мельниц
59. Повышение мощности старых ветряных мельниц
60. Ветряные мельницы нового типа
61. Эксплоатационные характеристики ветряных мельниц

Глава XVI. Ветроэлектростанции

62. Типы генераторов для работы с ветродвигателями и регуляторы напряжения
63. Ветрозарядные агрегаты
64. Ветроэлектростанции малых мощностей
65. Параллельная работа ветроэлектростанций в общую сеть с крупными тепловыми станциями и гидроэлектростанциями
66. Экспериментальная проверка работы ВЭС параллельно в сеть
67. Мощные электростанции для параллельной работы в сеть.
68. Краткие сведения о заграничных ветроэлектростанциях.

Глава XVII. Краткие сведения по монтажу и ремонту ветродвигателей и уход за ними

69. Монтаж ветродвигателей малых мощностей от 1 до 15 л. с
70. Об уходе за ветродвигателями и ремонте их
71. Техника безопасности при монтаже и обслуживании ветродвигателей

М: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1948. - 544 с.Оглавление.
Введение.
Развитие ветроиспользования.
Применение ветродвигателей в сельском хозяйстве.
Ветродвигатели.
Краткие сведения из аэродинамики.
Воздух о его свойства.
Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли.
Понятие о вихревом движении.
Вязкость.
Закон подобия. Критерии подобия.
Пограничный слой и турбулентность.
Основные понятия экспериментальной аэродинамики.
Оси координат и аэродинамические коэффициенты.
Определение аэродинамических коэффициентов. Поляра Лилиенталя.
Индуктивное сопротивление крыла.
Теорема Н- Е. Жуковского о подъемной силе крыла.
Переход с одного размаха крыльев на другой.
Системы ветродвигателей.
Классификация ветродвигателей по принципу их работы.
Преимущества и недостатки различных систем ветродвигателей.
Теория идеального ветряка.
Классическая теория идеальною ветряка.
Теория идеальною ветряка проф. Г. Х. Сабинина.
Теория реального ветряка проф. Г. X. Сабинина.
Работа элементарных лопастей ветроколеса. Первое уравнение связи.
Второе уравнение связи.
Момент и мощность всего ветряка.
Потери ветряных двигателей.
Аэродинамический расчёт ветроколеса.
Расчет характеристики ветроколеса.
Профили «Эсперо» и построение их.
Экспериментальные характеристики ветродвигателей.
Метод получения экспериментальных характеристик.
Аэродинамические характеристики ветродвигателей.
Экспериментальная проверка теории ветродвигателей.
Экспериментальная проверка ветродвигателей.
Оборудование башни дли испытаний ветродвигателей.
Соответствие характеристик ветродвигателя и его мощности.
Установ ветродвигателей на ветер.
Установ при помощи хвоста.
Установ виндрозами.
Уставов расположением ветроколеса за башней.
Регулирование числа оборотов и мощности ветродвигателей.
Регулирование выводом ветроколеса из-под ветра.
Регулирование уменьшением поверхности крыльев.
Регулирование поворотом лопасти или части ее около оси маха.
Регулирование воздушным тормозом.
Конструкции ветродвигателей.
Многолопастные ветродвигатели.
Быстроходные (мало лопастные) ветродвигатели.
Веса ветродвигателей.
Расчёт ветродвигателей на прочность.
Ветровые нагрузки на крылья и расчёт их на прочность.
Ветровая нагрузка на хвост и боковую лопату регулирования.
Расчёт головки ветродвигателя.
Гироскопический момент ветроколеса.
Башни ветродвигателей.
Ветросиловые установки.
Ветер как источник энергии.
Понятие о происхождении ветра.
Основные величины, характеризующие ветер с энергетической стороны.
Энергия ветра.
Аккумулирование энергии ветра.
Характеристики ветросиловых агрегатов.
Рабочие характеристики ветродвигателей и поршневых насосов.
Работа ветродвигателей с центробежными насосами.
Работа ветродвигателей с жерновыми поставами и сельскохозяйственными машинами.
Ветронасосные установки.
Ветронасосные установки для водоснабжении.
Водоразборные баки и водонапорные башни при ветронасосных.
Типовые конструкции ветронасосных установках.
Опыт эксплуатации ветронасосных установок для водоснабжения в сельском хозяйстве.
Ветрооросительные установки.
Ветряные мельницы.
Типы ветряных мельниц.
Техническая характеристика ветряных мельниц.
Повышение мощности старых ветряных мельниц.
ветряные мельницы нового типа.
Эксплуатационные характеристики ветряных мельниц.
Ветроэлектростанции.
Типы генераторов для работы с ветродвигателями и регуляторы напряжения.
Ветрозарядные агрегаты.
Ветроэлектростанции малых мощностей.
Параллельная работа ветроэлектростанций в общую сеть с крупными тепловыми станциями в гидроэлектростанциями.
Экспериментальная проверка работы Bэc параллельно в сеть.
Мощные электростанции для параллельной работы в сеть.
Краткие сведения о заграничных ветроэлектростанциях.
Краткие сведения по монтажу и ремонту ветродвигателей и уход за ними.
Монтаж ветродвигателей малых мощностей от 1 до 15 л. с.
Об уходе за ветродвигателями и ремонте их.
Техника безопасности при монтаже в обслуживании ветродвигателей.
Список литературы.

В этом разделе нашей библиотеки собираются книги и статьи, посвященные ветровой энергетике. Если вы располагаете материалами, которые здесь не представлены, присылайте эти материалы для публикации в нашей библиотеке.

«Неисчерпаемая энергия. Книга 1. Ветроэлектрогенераторы»

Изд. Национальный аэрокосмический ун-т, Харьков, 2003 г., формат — .djvu.

В.С.Кривцов, А.М.Олейников, А.И.Яковлев. «Неисчерпаемая энергия. Книга 2. Ветроэнергетика»

Изд. Национальный аэрокосмический ун-т, Харьков, 2004 г., формат — .pdf.

Рассмотрены физические процессы преобразования энергии в ветротурбинах и электрических генераторах. Приведены примеры и результаты аэродинамических, прочностных и электромагнитных расчетов, которые сравниваются с опытными данными. Описаны конструкции ветроэлектрических установок и генераторов, их эксплуатационные характеристики и системы регулирования.

Я.И.Шефтер, И.В.Рождественский. «Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках»

Изд. Минсельхоза СССР, Москва, 1967 г., формат — .djvu.

Авторы книги в течение нескольких лет проводили анализ предложений и решений по созданию ветроэнергетических установок. В книге в сжатой и доступной форме изложены краткие сведения об энергии ветра и принципах работы основных систем ветродвигателей, систематизированы основные предложения изобретателей, рассказано о тех конструкциях ветродвигателей, которые выпускались в Советском Союзе.

В.П.Харитонов. «Автономные ветроэлектрические установки»

Изд. Академии сельхознаук, Москва, 2006, формат — .djvu.

Дано описание и приведены характеристики автономных ветроэлектрических установок (ВЭУ), предназначенных для подъема и опреснения воды, электроснабжения, производства тепла и других целей. Представлены результаты теоретических исследований крыльчатых ветродвигателей в переменном воздушном потоке и рекомендации по оптимизации их агрегирования с нагрузками различного типа. Отражен опыт разработки серии генераторов для ветроагрегатов и систем возбуждения к ним. Проведен анализ ветровых условий с рекомендациями по выбору мест размещения ВЭУ. Проанализированы экономические показатели ВЭУ различных типоразмеров.

Б.Б.Кажинский. «Простейшая ветроэлектростанция КД-2»

Изд. ДОСАРМ, Москва, 1949 г., формат -.djvu.

В этой брошюре дается описание простейшего ветродвигателя, доступного для изготовления в условиях домашнего хозяйства.

Каргиев В.М., Мартиросов С.Н., Муругов В.П., Пинов А.Б., Сокольский А.К., Харитонов В.П. «ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА. Руководство по применению ветроустановок малой и средней мощности» .

Изд.«Интерсоларцентр», Москва, 2001 г.

Это руководство подготовлено российским центром солнечной энергии «Интерсоларцентр» в рамках работ по проекту ОРЕТ (Organization for Promotion of Energy Technologies) на базе материалов, предложенных исследовательским агентством ETSU (Великобритания) — партнером «Интерсоларцентра» по ОРЕТ.

«Типы ветродвигателей. Новые конструкции и технические решения»

Существующие конструктооры ветрогенераторов, а также предлагаемые проекты ставят ветроэнергетику вне конкуренции по оригинальности технических решений по сравнению со всеми остальными мини-энергокомплексами, работающими с использованием ВИЭ.

Е.М.Фатеев. «Ветродвигатели и ветроустановки»

Изд. ОГИЗ-СЕЛЬХОЗГИЗ, Москва, 1948 г.

Книга содержит большой теоретический материал о ветре, его характеристиках, типах ветродвигателей, методиках расчета их мощности.

Бырладян А.С. «Ветродвигатели для ветроустановок»

Формат.pdf.

В статье рассматривается задача выбора ветродвигателя для ветроэлектрических установок. Путѐм
сравнения показателей и характеристик ветродвигателей показано, что для существующих режимов и скоростей ветра на территории Республики Молдова необходимо использовать тихоходные (многолопастные) ветродвигатели крыльчатого класса.

Strickland, M.D., E.B. Arnett, W.P. Erickson, D.H. Johnson, G.D. Johnson, M.L., Morrison, J.A. Shaffer, W. Warren-Hicks. «COMPREHENSIVE GUIDE TO STUDYING WIND ENERGY/WILDLIFE INTERACTIONS» .

National Wind Coordinating Collaborative, 2011, на английском языке, формат — .pdf.

Этот документ призван служить руководством для людей, которые занимаются проектированием и созданием ветровых установок или изучением взаимодействия таких установок с окружающей средой.

«Wind Energy. A Guide for small to medium sized enterprises» .

Изд. European Comission, 2001, на англ. языке, формат — .pdf.

Цель настоящего издания состоит в том, чтобы помочь понять факторы, влияющие на решение об использовании энергии ветра, и стимулировать создание малых и средних установок ветровых турбин физическими лицами и малыми и средними предприятиями.