Ямало-ненецкий автономный округ

• 
  Автономные ветрогенераторы
  
• 
  Ветрогенераторы работающие параллельно с сетью
  

• 
  Солнечный водонагреватель
  
• 
  Солнечный коллектор
  
• 
  Фотоэлектрические элементы
  

• 
  приливные электростанции
  

• 
  волновые электростанции
  
• 
  мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках)
  
• 
  водопадные электростанции
  

• 
  Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)
  
• 
  Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)
  

• 
  Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия передается на землю в форме микроволнового излучения.
  

• 
  Водородные двигатели (для получения механической энергии)
  
• 
  Топливные элементы (для получения электричества)
  

• 
  Получение биодизеля
  
• 
  Получение метана и синтез-газа
  
• 
  Получение биогаза
  

Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.

На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1 % мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.

Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.

В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ,Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25% энергии из ветра.

В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт.

Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитомв традиционной энергетике.

По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП

Россия может получать 10% энергии из ветра.

4. Ветроэнергетика.
Далеко не секрет, что основная политика каждого успешно развитого современного государства направлена не только на экономический потенциал, но и предстает перед нами как энергетически независимая страна.
С каждым днем развитие малой альтернативной энергетики и возобновляемых источников электроэнергии (ВЭС) в России получает все больше и больше распространение.
Основными преимуществом таких источников является полная независимость (автономность), широкий выбор возможностей для развития, совершенствования систем и конечно же полная самоокупаемость.
Существует множество вариантов развития индивидуальных проектов, воссоздания оптимальной схемы в зависимости от ваших запросов и ваших желаний.

Одним из самых известных источником ВЭС является ветроэнергетические установки малой и средней мощности. Они способны не только выполнить ваши минимальные потребности, но, так же, вы можете получить полный спектр производственных мощностей.

Известно, что основной причиной возникновения ветра является неравномерное нагревание солнцем земной поверхности. Земная поверхность неоднородна: суша, океаны, горы, леса обусловливают различное нагревание поверхности под одной и той же широтой. Вращение Земли также вызывает отклонения воздушных течений. Все эти причины осложняют общую циркуляцию атмосферы. Возникает ряд отдельных циркуляции, в той или иной степени связанных друг с другом. В северном полушарии постоянные ветры приходят с северо-востока, в южном с юго-востока. Средняя скорость юго-восточных пассатов северного полушария у поверхности земли достигает 6—8 м/сек. Большинство областей европейской части России относятся к зоне средней интенсивности ветра. В этих районах среднегодовая скорость ветра составляет от 3,5 до 6 м/сек. Среднегодовые скорости воздушных потоков на стометровой высоте превышают 7 м/с.
Для преобразования ветрового потока в электрическую энергию используют ветродвигатели в соединении с электрогенератором (ветроэнергетические установки, ветрогенераторы).
Набегающие потоки ветра вращают лопасти ветрогенератора. Энергия вращения передается по валу ротора на мультипликатор (Мультипликатор — механическое устройство, преобразующее и передающее крутящий момент, в отличие от редуктора повышающее угловую скорость выходного вала, понижая при этом его вращающий момент. Применяется, например, для подключения электрогенераторов к низкооборотистым двигателям.), который в свою очередь вращает асинхронный или синхронный электрический генератор. Широко распространены конструкции ветрогенераторов, не имеющих мультипликатора, что существенно увеличивает их производительность. Вращаясь ротор генератора создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на контроллер, далее ток преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на аккумуляторную батарею. Ток проходя по аккумуляторам одновременно и подзаряжает их и использует АКБ как проводники электричества. Далее ток подаётся на инвертор.
Автономные ветрогенераторы состоят из генератора, хвостовика, мачты, контроллера, инвертора и аккумуляторной батареи. У классических ветровых установок – 3 лопасти, закреплённых на роторе.

К основным компонентам системы, без которых работа ветрогенератора невозможна, относят следующие элементы:

• 
  Модифицированная синусоида – преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с модифицированной синусоидой (квадратная). Пригоден только для оборудования, которое не чувствительно к качеству напряжения: освещение, обогрев, заряд устройств и т.п.
  

• 
  Чистая синусоида - преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с чистой синусоидой. Пригоден для любого типа электроприборов: электродвигатели, медицинское оборудование и др.
  

• 
  Трехфазный – преобразовывает ток в трехфазный с напряжением 380В. Можно использовать для трехфазного оборудования. Ряд производителей ветрогенераторов, например Ropatec, предусматривают конструкцию трехфазного инвертора с двумя выходными напряжениями 380/220V. Существуют системы, работающие на 380/220/48(24/12), где малое напряжение подается на АКБ.
  

• 
  Сетевой – в отличие от предыдущих типов позволяет системе работать без аккумуляторных батарей, но его можно использовать только для вывода электроэнергии в общественную электросеть. Их стоимость, обычно, в несколько раз превышает стоимость несетевых инверторов.
  

Классы ветров согласно международной классификации и плотность воздуха:

Сила ветра по шкале Бофорта, её влияние на работу горизонтальны-осевых (пропеллерных) ветроустановок:

Итак, три основные величины, которые определяют работу всего комплекса:

• 
  Выходная мощность ветроустановки (кВт), определяется только мощностью преобразователя (инвертора) и не зависит от скорости ветра, емкости аккумуляторов. Ещё её называют «пиковой нагрузкой». Этот параметр определяет максимальное количество электроприборов, которые могут быть одновременно подключены к системе. Вы не сможете одновременно потреблять больше электроэнергии, чем позволяет мощность вашего инвертора. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, то обратите внимание на более мощные инверторы. Для увеличения выходной мощности возможно одновременное подключение нескольких инверторов.
  
• 
  Время непрерывной работы при отсутствии ветра или при слабом ветре определяется емкостью аккумуляторных батарей (Ач или кВт) и зависит от мощности и длительности потребления. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, обратите внимание на аккумуляторы с большой емкостью.
  

• 
  Скорость заряда аккумуляторных батарей (кВт/час) зависит от мощности самого генератора. Также этот показатель прямо зависит от скорости ветра, а косвенно от высоты мачты и рельефа местности. Чем мощнее ваше генератор, тем быстрее будут заряжаться аккумуляторные батареи, а это значит, что вы сможете быстрее потреблять электроэнергию из батарей и в больших объемах. Более мощный генератор следует брать в том случае, если ветра в месте установки слабые или вы потребляете электроэнергию постоянно, но в небольших количествах. Для увеличения скорости заряда аккумуляторов возможна установка нескольких генераторов одновременно и подключение их к одной аккумуляторной батарее.
  

Исходя из перечисленных выше факторов, для подбора ветрогенератора и сопровождающего оборудования необходимо ответить на три вопроса:

• 
  Количество электроэнергии, необходимое вашему объекту ежемесячно (измеряется в киловаттах). Эти данные необходимы для подбора генератора. Их можно взять из коммунальных счетов на оплату электроэнергии или рассчитать самостоятельно, если объект находится в стадии строительства.
  

• 
  Желаемое время автономной работы вашей энергосистемы в безветренные периоды или периоды, когда ваше потребление энергии из аккумуляторов будет превышать скорость зарядки аккумуляторных батарей генератором. Данный параметр определяет количество и емкость аккумуляторных батарей.
  
• 
  Максимальная нагрузка на сеть в пиковые моменты (измеряется в киловаттах). Необходимо для подбора инвертора переменного тока.
  

Для выбора агрегата также необходимо точно определить преимущественное направление и среднюю скорость ветров в том месте, где предполагается установить ветрогенератор.

Следует помнить, что начальная скорость вращения лопастей ветрогенераторов равна 2 м/с, а скорость, при которой генератор работает с максимальной эффективностью, — 9-12 м/с.

5. Разработки ГРЦ «ВЕРТИКАЛЬ»

Ветроустановки спроектированные и изготовленные в ООО «ГРЦ-Вертикаль» являются одними из самых эффективных в мире с коэффициентом использования энергии ветра (коэффициентом мощности) до 45% при быстроходности (отношение линейной скорости лопастей к скорости ветра)  2,5 - 6. Они разработаны, произведены и испытаны в различных климатических условиях группой Российских и Американских ученых.

«ГРЦ-Вертикаль» проектирует и выпускает в основном ветроэнергетические установки (ВЭУ), малого класса (до 100 кВт) с вертикальной осью вращения. Этот тип «ветрогенераторов», называемый в ряде случаев «ортогональным», пока мало распространен в силу их более позднего изобретения, однако его бесспорные преимущества по сравнению с горизонтально-осевыми установками привлекают внимание все большего числа разработчиков, ученых и потребителей, что со временем изменит мировой количественный перевес «ветрогенераторов» этого типа.

5.1. Ветроустановка мощностью 0.1 кВт, ВЭУ-0.1

Микро ВЭУ - сверхмалая ветроэнергетическая установка мощностью всего 100 Вт, которая генерируется на скорости ветра всего 6 м/с. На скорости ветра 11 м/с при применении модифицированного генератора может развивать мощность до 500 Вт. Благодаря малым размерам может легко устанавливаться и транспортироваться. Используется для персональных нужд, освещения. Выход 24 В постоянного напряжения. Легко дополняется солнечными батареями.

Технические характеристики ВЭУ-0.1

5.2. Ветроустановка мощностью 1.5 кВт, ВЭУ-1.5

Портативная ветроэнергетическая установка. Благодаря малым размерам может легко транспортироваться на вьючных животных (верблюдах, оленях) и легковых автомобилях среднего класса. Может использоваться для приготовления пищи, обогрева жилища и т.д. Устанавливается без помощи грузоподъемных машин, двумя рабочими без специальных навыков с помощью лебедки. Подключив ветроустановку к аккумуляторам, можно заряжать их в ветреную погоду и использовать их емкость во время безветрия. Выпускается с выходом 48В постоянного тока и 220В/50Гц переменного тока (с инвертором).

Технические характеристики ВЭУ-1.5

Мощность генератора номинальная	1.5 кВт
Выходное напряжение ВЭУ	24 (48) В пост.тока
Скорость ветра номинальная	10.4 м/с
Коэффициент использования энергии ветра	38%
Выходное напряжение инвертора (квазисинусоида)	220/110 В перем.тока
Номинальная частота инвертора	50/60 Гц
Стартовая скорость ветра	1 м/сек
Диапазон рабочих скоростей ветра	4.. .45 м/сек
Максимальная допустимая скорость ветра	60 м/с
Диапазон частоты вращения	60-220 об/мин
Номинальная частота вращения	190 об/мин
Количество лопастей	4
Хорда лопасти (длина по горизонтальному разрезу)	300 мм
Диаметр ротора (колеса)	2.3 м
Высота ротора	2.8 м
Ометаемая площадь	6.44 кв.м
Высота мачты	8-20 м
Диапазон рабочих температур воздуха	-50. . . +40 0C
Срок эксплуатации ВЭУ	> 20 лет
Период между тех.обслуживанием	> 5 лет
Масса ВЭУ, в том числе: 1. Ротор, в том числе: 1.1. Лопасти 1.2. Ступица 1.3. Генератор 1.4. Аэродинамический тормоз 1.5. Механический тормоз 1.6. Стойки, крепеж 2. Мачта	596 кг 396 кг 72 кг 103 кг 65 кг 52 кг 9 кг 95 кг 200 кг

5.3. Ветроустановка мощностью 3 кВт 6-лопастная, ВЭУ-3(6)

Малая ветроустановка для обеспечения энергопитания небольшого дома, удаленного объекта. Сборка может быть осуществлена бригадой из 3-х обученных рабочих с краном или по соответствующей инструкции без грузоподъемных машин, с использованием приспособления и лебедки.

При подключении к аккумуляторным батареям пиковая мощность может быть увеличена до 6 кВт с применением соответствующего инвертора. А при подключении дизель или бензогенератора – до 9 кВт.

Технические характеристики ВЭУ - 3

Мощность генератора номинальная	3 кВт
Скорость ветра номинальная	10.4 м/с
Коэффициент использования энергии ветра	38%
Выходное напряжение ВЭУ	24 (48) В пост.тока

5.4. Ветроустановка мощностью 5 кВт 6-лопастная, ВЭУ-5(6)

Малая ветроустановка для обеспечения энергопитания небольшого дома, удаленного объекта. Сборка может быть осуществлена бригадой из 3-х обученных рабочих с краном или по соответствующей инструкции без грузоподъемных машин, с использованием приспособления и лебедки. При подключении к аккумуляторным батареям пиковая мощность может быть увеличена до 10 кВт с применением соответствующего инвертора. А при подключении дизель или бензогенератора – до 15 кВт.

Технические характеристики ВЭУ – 5

Мощность генератора номинальная	5 кВт
Скорость ветра номинальная	10.4 м/с
Коэффициент использования энергии ветра	38%
Выходное напряжение ВЭУ	48 (96) В пост.тока
Выходное напряжение инвертора (квазисинусоида)	220/110 В перем.тока
Номинальная частота инвертора	50/60 Гц
Стартовая скорость ветра	1.5 м/сек
Диапазон рабочих скоростей ветра	4.. .45 м/сек
Максимальная допустимая скорость ветра	60 м/с
Диапазон частоты вращения	60-160 об/мин
Номинальная частота вращения	160 об/мин
Количество лопастей	6
Хорда лопасти (длина по горизонтальному разрезу)	460 мм
Диаметр ротора (колеса)	5.1 м
Высота ротора	4.0 м
Ометаемая площадь	20.4 кв.м
Высота мачты	8-20 м
Диапазон рабочих температур воздуха	-50. . . +40 0C
Срок эксплуатации ВЭУ	> 20 лет
Период между тех.обслуживанием	> 5 лет
Масса ВЭУ в том числе: 1. Ротор, в том числе: 1.1. Лопасти 1.2. Ступица 1.3. Генератор 1.4. Аэродинамический тормоз 1.5. Механический тормоз 1.6. Стойки, крепеж 2. Мачта	732 кг 472 кг 89 кг 135 кг 76 кг 58 кг 9 кг 105 кг 260 кг

5.5. Ветроустановка мощностью 30 кВт, ВЭУ-30

Ветроэнергетическая установка находится в стадии сборки опытных образцов. Ветроустановка может служить удобным автономным источником энергопитания для большого коттеджа, группы домов, офиса или небольшого цеха, выдавая на пике до 90 кВт (30 кВт выдает ВЭУ, 30 кВт выдает блок аккумуляторов в течение 30-40 минут, 30 кВт выдает дизель-генераторная установка. 
Технические характеристики ВЭУ - 5

Мощность генератора номинальная	30 кВт
Скорость ветра номинальная	10.4 м/с
Коэффициент использования энергии ветра	38%
Выходное напряжение ВЭУ	96-400 В пост.тока
Выходное напряжение инвертора (квазисинусоида)	220/110 или 380 В перем.тока
Номинальная частота инвертора	50/60 Гц
Стартовая скорость ветра	3 м/сек
Диапазон рабочих скоростей ветра	4...45 м/сек
Максимальная допустимая скорость ветра	60 м/с
Диапазон частоты вращения	25-65 об/мин
Номинальная частота вращения	50 об/мин
Количество лопастей	6
Хорда лопасти (длина по горизонтальному разрезу)	950 мм
Диаметр ротора (колеса)	9.2 м
Высота ротора	12 м
Ометаемая площадь	110.4 кв.м
Высота мачты	3 х 5.3 м
Диапазон рабочих температур воздуха	-50. . . +40 0C
Срок эксплуатации ВЭУ	> 20 лет
Период между тех.обслуживанием	> 5 лет
Масса ВЭУ в том числе: 1. Ротор в том числе: 1.1. Лопасти 1.2. Ступица 1.3. Генератор 1.4. Аэродинамический тормоз 1.5. Механический тормоз 1.6. Стойки, крепеж 2. Мачта	5100 кг 3100 кг 600 кг 2200 кг 500 кг 100 кг 100 кг 50 кг 2000 кг

Если Вас заинтересовала данная технология, за дополнительной информацией Вы можете обратиться в Автономное Учреждение Ямало-Ненецкого автономного округа «Окружной технологический парк «Ямал».

жүктеу/скачать 251.1 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: