Как получить энергию ветра

Дата публикации: 14 ноября 2018

Преобразование энергии ветра в электрическую или механическую силу стало основной задачей в современном обществе. Для того чтобы получать энергию ветра, человечество изобрело огромное количество технических средств. Учёные по всему миру пытаются создать нечто новое, что поможет увеличить объемы, получаемой энергии из воздушных масс. Но, каким образом происходит добыча механической или электрической энергии из потоков воздуха?

Что-то подобное вы могли изучать на уроках физики в школе, сейчас мы постараемся объяснить вам, как получают энергию ветра в современной науке.

В каких странах данная отрасль развита наиболее сильно?

Каждая страна в любой точке земного шара старается идти в ногу со временем, и не отставить от общего прогресса. Это провоцирует создание новых технологий, способствующих скорейшему развитию всего человечества.

Добыча энергии альтернативными способами не остается в стороне, а, так как сила ветра считается неиссякаемой, ей уделяется отдельное внимание ученых.

Энергия ветра добывается при помощи специальных ветрогенераторов, которые напоминают по своему виду ветреную мельницу. Однако не обязательно. В Соединённых Штатах Америки уже давно используется ветрогенераторы, которые по своему строению напоминают спираль. Данная форма была адаптировано для городских условий, используется для снабжения электричеством каждого небоскрёба в частности.

Государство в Европе, которое преуспело в разработки ветрогенераторов больше всего – это Дании. 42 % всей электроэнергии добываемой на территории Дани приходится на ветряные электростанции. Этому способствует уникальные климатические условия этой страны. Так как побережье государства омывается Северным морем, на территории страны постоянно дуют сильные ветра. Это способствует постоянному развитию процедуры переработки силы ветра в электрическую и механическую энергии. Для добычи электроэнергии датчане используют ветрогенераторы, которые достигают 260 м в высоту.

Строение такого генератора довольно простое, настолько простое, что даже не опытный электрик сможет собрать его дома. Длина лопасти такого генераторов составляет 80 м. Он способен обеспечить электричеством до 2000 домов. Учитывая то, что население Дании составляет менее 6 миллионов человек, обеспечить все жилые и нежилые постройки альтернативными источниками питания – не составляет особого труда для государства.

В среднем в Евросоюзе процент электричества добываемого при помощи ветрогенераторов равен семи. Давайте более подробно разберём, каким образом работает ветряная электростанция.

Принцип работы ветряной электростанции

Существует два вида ветрогенераторов, которые отличаются друг от друга направленностью вращения:

Также их можно разделять по количеству глупостей, однако это не играет особой роли добычи электроэнергии при помощи ветра. Данный факт становится важным только в том случае, если объемы добываемого электричества должны быть очень большими. Например, если вы хотите снабдить ветрогенератором небольшой частный дом, тем самым автоматизировать его, сделать независимым от центрального электроснабжения, вам понадобится более мелкий прибор. Он будет иметь не три лопасти, как мы привыкли видеть обычно на больших образцах, а больше.

Однако, получение энергии из ветра возможно именно из-за глупостей. Металл, из которого они будут изготовлены, напрямую влияет на объем вырабатываемого электричества.

В классической ветряной электростанции, большую роль, чем лопасти, играет, непосредственно, электрогенератор и числовое программное устройство. Именно эти приборы позволяют преобразовывать полученную кинетическую энергию в электрическую или механическую.

Но, небольшим устройством, без которого работа всей ветряной электростанции стало бы невозможной, является датчик направления ветра, также именуемый анимоментром. Его неисправная работа может привести к поломке всей ветряной электростанции, или снизить количество добываемый электроэнергии до минимума. Все объясняется банально и просто. Если устройство не будет знать, откуда дует ветер, то не сможет работать. Направленность лопастей навстречу ветру обязательна для нормального функционирования всего механизма.

После того как лопасти начали вращаться, электро генератор преобразовывает механическое вращение в электрическую энергию, и направляет в аккумуляторы или сразу в сеть.

Отраслей, где используется энергия ветра, с каждым днём становится все больше. Причиной тому есть возможность преобразования силы ветра, как в электрическую, так и в механическую энергию.

Берегите энергию, и пользуйтесь ей правильно!

Источник

Энергия ветра: преимущества и недостатки

Освоение энергии ветра по всему миру, в последние годы, происходит весьма стремительно. Лидерами на данный момент являются Китай и США, однако и остальной мир постепенно развивает это перспективное направление «чистой» энергетики, базирующейся на неисчерпаемом природном ресурсе – энергии ветра. С каждым годом в мире устанавливается все больше и больше ветрогенераторов, и налицо тенденция к дальнейшему распространению технологии.

Ветросиловые ресурсы настолько огромны, что не могут быть полностью освоены даже и в перспективе. С количественной стороны может стоять вопрос лишь о возможной степени концентрации ветросиловых установок на том или ином ограниченном участке.

Давайте рассмотрим преимущества и недостатки использования ветроэлектрических установок.

1. Используется полностью возобновляемый источник энергии. В результате действия солнца, в атмосфере постоянно движутся воздушные потоки, для создания которых не требуется добывать, транспортировать, и сжигать никакое топливо. Источник принципиально неисчерпаем.

2. В процессе работы ветряной электростанции полностью отсутствуют вредные выбросы. Это значит, что отсутствуют как любые парниковые газы, так и какие бы то ни было отходы производства вообще. То есть технология экологически безопасна.

3. Ветряная станция не использует воду для своей работы.

4. Ветряная турбина и основные рабочие части таких генераторов расположены на значительной высоте над землей. Мачта, на которой установлена ветряная турбина, занимает небольшую площадь на земле, поэтому окружающее пространство может быть с успехом использовано для хозяйственных нужд, там могут быть размещены различные здания и сооружения, например, для сельского хозяйства.

5. Применение ветрогенераторов особенно оправдано для изолированных территорий, куда обычными способами электроэнергию не доставить, и автономное обеспечение для таких территорий является, пожалуй, единственным выходом.

6. После введения в эксплуатацию ветряной электростанции, стоимость киловатт-часа генерируемой таким образом электроэнергии значительно снижается. Например, в США специально исследуют работу вновь установленных станций, оптимизируют эти системы, и таким образом удается снижать стоимость электроэнергии для потребителей до 20 раз от первоначальной стоимости.

7. Техническое обслуживание в процессе эксплуатации минимально.

1. Зависимость от внешних условий в конкретный момент. Ветер может быть сильным, или его может не быть вообще. Для обеспечения непрерывной подачи электроэнергии потребителю в таких непостоянных условиях, необходима система хранения электроэнергии значительной емкости. Кроме этого, требуется инфраструктура для передачи этой энергии.

2. Сооружение ветровой установки требует материальных затрат. В некоторых случаях привлекаются инвестиции в масштабах регионов, что не всегда легко обеспечить. Именно стартовый этап, само возведение проекта является весьма дорогостоящим мероприятием. Упомянутая выше инфраструктура — немаловажная часть проекта, которая также стоит денег.

В среднем, стоимость 1 кВт установленной мощности составляет $1000.

3. Некоторые эксперты считают, что ветряки искажают природный ландшафт, что их вид нарушает естественную природную эстетику. Поэтому крупным фирмам приходится прибегать к помощи профессионалов по дизайну и ландшафтной архитектуре.

4. Ветряные установки производят аэродинамический шум, который может причинить дискомфорт людям. По этой причине в некоторых странах Европы принят закон, по которому расстояние от ветряка до жилых домов не должно быть меньше 300 метров, а уровень шума не должен превышать 45 дБ днем и 35 дБ ночью.

5. Есть небольшая вероятность столкновения птицы с лопастью ветряка, однако она настолько мала, что вряд ли нуждается в серьезном рассмотрении. А вот летучие мыши более уязвимы, поскольку строение их легких, в отличие от строения легких птиц, способствует получению смертельной баротравмы, при попадании млекопитающего в область пониженного давления около края лопасти.

Несмотря на недостатки, преимущества ветряных генераторов по части пользы для окружающей среды очевидны. Для наглядности стоит отметить, что работа ветрогенератора мощностью 1 МВт позволяет сэкономить за 20 лет около 29000 тонн угля или 92000 баррелей нефти.

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

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Энергия ветра

Традиционные источники энергии являются не очень безопасными, негативно влияют на окружающую среду. В природе существуют такие природные ресурсы, которые называются возобновляемыми, и они позволяют получить достаточное количество энергоресурсов. Одним из таких богатств считается ветер. В результате переработке воздушных масс можно получить одну из форм энергии:

Эта энергия может использоваться в быту для различных нужд. Обычно для преобразования ветра используются ветрогенераторы, паруса и ветряные мельницы.

Особенности ветроэнергетики

В энергетической сфере сейчас происходят глобальные изменения. Человечество осознало опасность ядерной, атомной и гидроэнергетики, и сейчас ведутся разработки станций, на которых используются возобновляемые источники энергии. По прогнозам экспертов к 2020 году не менее 20% от всего количества энергоресурсов возобновляемых источников будет составлять энергия, полученная с помощью ветра.

Польза ветроэнергетики заключается в следующем:

• энергия ветра позволяет сберечь окружающую среду;
• сокращается использование традиционных энергоресурсов;
• уменьшается количество вредных выбросов в биосферу;
• при работе агрегатов, вырабатывающих энергию, не появляется смог;
• использование ветровой энергии исключает возможность выпадения кислотных дождей;
• отсутствие радиоактивных отходов.

Это лишь небольшой перечень достоинств использования энергии ветра. Стоит учесть, что устанавливать ветряные мельницы вблизи населенных пунктов запрещается, поэтому их чаще можно встретить на открытых ландшафтах степей и полей. В результате определенные территории будут абсолютно непригодными для проживания людей. Также эксперты отмечают, что при массовой эксплуатации ветряков возникнут некоторые климатические изменения. Например, из-за изменения воздушных масс, климат может стать сухим.

Перспективы ветровой энергетики

Несмотря на колоссальную пользу энергии ветра, экологичности ветровой энергетики, еще рано говорить о массовом строительстве ветровых парков. Среди стран, которые уже используют данный источник энергии, стоит назвать США, Данию, Германию, Испанию, Индию, Италию, Великобританию, Китай, Нидерланды и Японию. В других странах энергия ветра используется, но в меньших масштабах, ветроэнергетика только развивается, но это перспективное направление экономики, которое принесет не только финансовую выгоду, но и поможет уменьшить негативное влияние на экологию.

Источник

Способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию: устройство и принципы работы ветрогенератора

Обновлено: 10 января 2021

Атмосфера Земли представляет собой огромный и неиссякаемый источник энергии. Постоянное движение воздушных масс имеет гигантскую кинетическую энергию, об истинных размерах которой можно только догадываться. Достаточно рассмотреть последствия любого урагана или просто шквалистого ветра, чтобы получить представление о масштабах имеющихся запасов энергии, использование которой пока еще ведется на минимальном уровне.

Наличие более эффективных способов производства электроэнергии ограничило активность исследовательских работ в этой области, которые были возобновлены относительно недавно. Нехватка углеводородных источников, разразившийся топливно-энергетический кризис заставляют пересматривать отношение к альтернативным вариантам производства электроэнергии, лидером среди которых является ветроэнергетика.

Энергия ветра на службе у человека

На сегодняшний день существуют полноценные электростанции, вырабатывающие электроэнергию при помощи потоков ветра. Их довольно много, во всем мире таких станций насчитывается около 20 тыс. При этом, утверждать, что человек подчинил себе энергию ветра и использует ее вполне эффективно, преждевременно. Несмотря на значительные объемы полученной энергии, возможности ветроэнергетики пока еще далеки от идеала.

Существующие установки обладают недостаточной эффективностью, вызванной сложностью условий эксплуатации и невозможностью регулирования воздушных потоков. Их неравномерность — одна из ключевых причин, сдерживающих развитие отрасли. Ведущиеся исследования в этой области выдают предельную величину КПД ветроустановок — 59,3 %, что намного выше, чем реально существующие значения, но недостаточно в целом.

Понимание важности и большого потенциала ветроэнергетики в обществе постоянно укрепляется. Больших успехов в этой области достигли Китай и Индия, обладающие самыми мощными на сегодня ветроэлектростанциями.

Особенностью отрасли является возобновляемый характер источника энергии, возможность бесконечного пользования ресурсом. В этом отношении ветроэнергетика является наиболее устойчивой по сравнению с другими способами производства электричества.

Исследования и разработки ведутся постоянно, их интенсивность в последнее время заметно усилилась. Появляются совершенно новые модели, использующие методики, отличные от распространившихся ныне. Активность конструкторов и исследователей сама по себе является свидетельством возрастания роли ветроэнергетики и гарантией увеличения количества ветрогенераторов в будущем.

Устройство для преобразования

Для того, чтобы кинетическую энергию ветра трансформировать в электрическую, необходимо использовать соответствующее оборудование. Наиболее распространенным устройством для преобразования является ветрогенератор. Это агрегат, состоящий из нескольких узлов, выполняющих задачи по приему, передаче и преобразованию энергии потока ветра в электричество.

Существует множество вариантов конструкции ветряков, выполняющих одну и ту же функцию при помощи рабочего колеса с лопастями. Отличие всех видов конструкции состоит в направлении оси вращения и в конструкции вращающегося узла — ротора.

Ветрогенераторы делятся на две большие группы, имеющие разное расположение оси вращения:

Наиболее эффективными считаются горизонтальные устройства, напоминающие пропеллер самолета. Поток ветра, воздействующий на лопасти, используется максимально возможным образом, практически без потерь. При этом, имеется постоянная необходимость коррекции положения оси в зависимости от направления ветра, что вынуждает использовать дополнительные приспособления и устройства. Наиболее простым и эффективным среди них является хвостовой стабилизатор, аналогичный хвосту самолета, автоматически устанавливающий ветряк по ветру.

Вертикальные конструкции имеют важное достоинство — независимость от направления ветра. При этом, эффективность таких устройств несколько ниже, так как поток одновременно воздействует как на рабочую, так и на обратную сторону лопастей, создавая уравновешивающее усилие. Оно останавливает вращение ротора, вынуждая прибегать к различным конструктивным ухищрениям. Так, используются различные кожухи, закрывающие обратные стороны лопастей.

Также применяют наружные конструкции, прикрывающие доступ потока к тыльным частям лопастей, спрямляющие устройства, направляющие поток в нужную сторону и т.д.

Практические результаты показали наибольшую эффективность горизонтальных установок в составе промышленных электростанций и выгоду использования вертикальных конструкций для обеспечения энергией отдельных домовладений.

Принципы работы ветрогенератора

Ветрогенератор является агрегатом, состоящим из нескольких узлов. Они выполняют отдельные задачи, являясь звеньями в цепи последовательных изменений вида энергии.

• поток воздуха, взаимодействуя с крыльчаткой ветряка, заставляет ее вращаться
• движение вала передается на генератор, который производит электрический ток
• с генератора напряжение через выпрямитель подается на аккумулятор, заряжая его
• за уровнем заряда следит специальное устройство — контроллер, отключающее питание и включающее его снова по необходимости
• с аккумулятора заряд подается на инвертор, приводящий полученный ток в соответствующее состояние (220 В, 50 Гц) и передающий его потребителям

Небольшие устройства иногда работают по упрощенной схеме, подавая напряжение непосредственно с генератора потребителям. Это возможно для питания водяных насосов или освещения участка, теплицы и т.д.

Производительность ветрогенератора зависит от параметров собственно генератора, размеров и конструкции крыльчатки. Кроме того, важным параметром является преобладающая скорость ветра в регионе, обеспечивающая базовый режим вращения ротора и определяющая производительность всего комплекса.

Источник