Ветряной двигатель: ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ — это… Что такое ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ?

3. Ветряные двигатели. Создатели двигателей [илл. Е.Ванюков]

3. Ветряные двигатели

Сабинин и Красовский

Припоминая для нас историю своих первых теоретических работ, Григорий Харлампиевич заметил искренне и убежденно:

— Все это делалось тогда как-то бессознательно!

Об элементе бессознательного в научном и техническом творчестве, о чутье, интуиции и тому подобных невразумительных вещах мы говорим на протяжении всей истории человеческой культуры и цивилизации. Однако на нынешнем уровне объективных знаний о высшей нервной деятельности представляется возможным расшифровать понятие бессознательного в творчестве и убедиться, что в творческой стихии так же мало беспорядка, как и в воздушной, хотя та и другая издавна казались человечеству загадочными и непроницаемыми.

И было бы грешно не воспользоваться для этого историей профессора Сабинина.

Отец Сабинина пытался на средства матери сделаться помещиком. Но успех в хозяйстве, даже маленький, давался в России ценой жестокой борьбы с природой, а для борьбы мало одного желания, нужны еще силы физические и духовные, опыт, знания, выносливость.

И он стал простым банковским служащим в Белеве. Однако детские годы Сабинина протекли в деревне. Шестилетний мальчик ходил с отцом смотреть, как работает конная молотилка, и вот вращающийся маховик с ремнем пробудил в ребенке дремлющую в каждом человеке творческую способность.

Когда маленький Сабинин вечером, соединив ремнем переднее и заднее колеса своего трехколесного велосипеда, не мог получить движения всей системы, так как ремень срывался, он заплакал.

Мальчика отдали в белевскую прогимназию. Летом он жил у бабушки в деревне и строил модель молотилки с помощью перочинного ножа. Модель выглядела не слишком изящно, но она действовала, как действовали потом звонки, лейденские банки, динамо-машины, которые он сооружал в Москве, перейдя в московскую гимназию.

На самодельном токарном станке, располагая совершенно примитивным инструментом, наспех приготовив уроки, до поздней ночи точил он детали, собирал, пробовал самые разнообразные электрические приборы.

Прибор радовал сердце юноши сам по себе, без мысли о том, чему он служит. Так радует нас лес, поле, река без всякой связи с тем, что они нас обогревают, поят, кормят.

С этой страстной приверженностью к механизму, к машине, к конструкции Сабинин в 1904 году, окончив гимназию, поступил в Московское высшее техническое училище, на механическое отделение. Революционные события 1905 года отвлекли студенчество от занятий; высшие учебные заведения пустовали. Сабинин читал, работал на заводе, проходя практику машиностроения, и только в 1908 году возвратился к занятиям в училище.

Когда возник Воздухоплавательный кружок, Сабинин немедленно вошел в него деятельным членом и быстро сошелся с товарищами по кружку.

В 1913 году Сабинин получил диплом инженера-меха-ника, защитив отличный проект электрификации Красноярска, но, едва начав работать на заводе «Динамо», в 1914 году он был мобилизован как прапорщик запаса. На фронте Сабинин попал в плен к немцам. Когда он возвратился из плена, ему предложили заведовать аэродинамической лабораторией в Кучине.

В Кучине в это время Жуковский исследовал вопрос о снежных заносах, а Н. В. Красовский, его ученик, занимался испытанием ветряных двигателей.

Николай Валентинович Красовский окончил авиационные курсы при МВТУ, будучи еще студентом училища, и пошел на войну 1914 года военным летчиком. По рассказам товарищей, он отличался выдержкой и хладнокровием в военной обстановке. После демобилизации, в 1919 году, началась его работа по ветряным двигателям. Получив для опытов небольшой ветрячок американской системы, Красовский установил его на башне Аэродинамического института в Кучине, предполагая нагрузить его водяным насосом.

Однако американский ветрячок оказался негодным для этой цели. Красовский решил взять ветряк с зубчатой передачей Люберецкого завода. Для разработки метода нагрузки ветряка и метода измерений Николай Валентинович пригласил Сабинина.

Для Сабинина, электрика по образованию, эта задача не представляла особых затруднений. Первые испытания были проведены зимой 1920/21 года. С этого времени и начались систематические исследования по ветряным двигателям, далеко опередившие все то, что было сделано в этом направлении.

Подобно тому как художнику само течение жизни приносит материал для его поэтических созданий, так Сабинин начинал творчески действовать везде, куда вовлекала его новая жизнь, дело социалистического строительства. Истинный рыцарь техники, он готов был сражаться во имя ее совершенства с любым врагом, на которого ему указывали. Ветряками он занялся совершенно бескорыстно, потому только, что Красовский никак не мог найти способ регулировать двигатель, а возрождавшееся в стране сельское хозяйство требовало совершенного ветродвигателя.

Подобным же образом до того Сабинин занимался анемометрами — приборами для измерения скорости ветра. При испытании ветряков в Кучине Сабинин обнаружил, что обычные анемометры не годятся для этой цели. Тогда он начал изучать их и нашел, что действительная скорость ветра иная, чем показывают приборы. Создав теорию вращающихся анемометров, он указал, как измерять действительную скорость ветра.

В своей теоретической работе Сабинин предложил регулировать работу ветряного двигателя при помощи стабилизаторов, прикрепленных к свободно сидящим на махах лопастям. Идея такого способа регулирования возникла у Сабинина еще в 1920 году. Тогда же он дал и теорию стабилизаторного ветряка. Красовский ухватился за идею Сабинина и со свойственной ему энергией начал проектировать быстроходный стабилизаторный ветряк с лопастями в 2,5 метра диаметром.

В это время пришло известие, что осенью 1923 года в Москве откроется первая сельскохозяйственная выставка. Красовский решил поставить на выставке новый ветряк с динамо-машиной. Предложение Красовского было принято коллегией ЦАГИ — Центрального аэрогидродинамического научно-исследовательского института. Отдел ветряных двигателей ЦАГИ во главе с Красовским и его помощником Сабининым немедленно приступил к делу. Были подобраны люди для проектирования. Нелегкой была задача за два месяца неопытному коллективу спроектировать и построить ветроэлектрическую станцию с ветряком диаметром лопастей в 6 метров на башне в 25 метров высотой! Но страстное желание принять участие в строительстве социалистического хозяйства победило все трудности.

Проект был готов до срока, а в мастерских ЦАГИ постройка окончилась к открытию выставки.

Ветряк ЦАГИ получил диплом первой степени. Им чрезвычайно заинтересовался начальник Бакинских нефтяных промыслов. Он предложил построить опытный ветряк для промыслов мощностью до 50 лошадиных сил.

Расчеты показали, что надо строить ветряк с лопастями диаметром в 14 метров. Это небывалое предприятие осуществлялось уже без Сабинина; ему поручено было проектирование ветросиловой лаборатории ЦАГИ.

Осенью 1924 года началась сборка ветряка на нефтяной вышке в Баку. Руководил сборкой Красовский. Он сам вязал бревна для подъема наверх, первый лез туда, куда боялись лезть рабочие, увлекая их своим примером. Но рабочие, зараженные примером инженера, и сами скоро освоились с необычной для них работой на большой высоте.

Сборка ветряка на нефтяной вышке в Баку.

Все это время, пока строился ветряк, Красовскому пришлось вести спартанский образ жизни. Не было подходящего помещения для жилья, обстановки.

Конструктор спал на голых досках, подстелив под себя газету и покрывшись солдатской шинелью, с которой он не расставался. И до сих пор помнят его рабочие бакинских промыслов — в старой студенческой фуражке, в шинели, в крестьянских кожаных рукавицах, с мешком защитного цвета за спиной, в котором хранились папки с чертежами и расчетами.

Успешная эксплуатация этого ветряка пробудила к нему огромный интерес в Крыму. Оттуда поступает заказ, и отдел ветряных двигателей начинает проектировать мощную ветроэлектростанцию с диаметром лопастей ветряка в 30 метров, с генератором переменного тока, работающим на общую электрическую сеть вместе с тепловой электроцентралью. Лопасти и стабилизаторы его уже проектируются не наугад, а на основании многочисленных экспериментов с самоустанавливающейся лопастью. Не довольствуясь этим, отдел строит десятиметровую модель крымского ветряка и испытывает его в ветросиловой лаборатории ЦАГИ.

В годы гражданской войны производство ветряков у нас прекратилось. «Ветряное» хозяйство гибло от времени, бурь и невнимания. Отдельные крестьяне и сельскохозяйственные организации донимали Высший совет народного хозяйства и Народный комиссариат земледелия просьбами поставить производство ветряных двигателей. Но для такого производства нужен был хороший, испытанный тип ветряка. Его-то и поручено было создать Отделу ветряных двигателей ЦАГИ.

Но конструкторской работе должны были предшествовать лабораторные испытания.

Ветросиловая лаборатория, сооруженная по проекту Сабинина в башне аэродинамической лаборатории ЦАГИ, представляла собой редкостный и оригинальный прибор для испытания различных ветряных двигателей.

Обратим внимание, что лаборатория предназначалась для испытания натуральных ветродвигателей, а не моделей; в естественных условиях, а не в трубе. Для установки двигателя сооружена была каменная башня в 30 метров высотой. Показания измерительных приборов при таком положении пришлось перенести, путем электрической передачи, в отапливаемое помещение экспериментатора.

Надо заметить, что в холодную погоду, не говоря уж о зиме, экспериментировать на сорокапятиметровой высоте при стойком ветре чрезвычайно трудно.

Лаборатория ставила себе целью исследование процессов, происходящих при работе ветряного двигателя как в воздушном потоке, так и в механизме самого двигателя.

Кроме того, имелось в виду изучать и процессы работы тех агрегатов, для которых можно было пользоваться энергией ветра, прежде всего электрического генератора.

В результате научно поставленного исследования двигателей в этой ветросиловой лаборатории ЦАГИ удалось сконструировать ряд ветродвигателей промышленного типа.

Двигатели мощностью от 2 до 10 лошадиных сил пошли в серийное производство и нашли себе широкое применение в сельском хозяйстве и в кустарной промышленности. Ветряки ЦАГИ уже много лет безотказно работают на Дальнем Севере, вынося все тяжелые природные условия края и снабжая светом обитателей его в долгие зимние ночи.

Ветряной двигатель мощностью в 100 киловатт, установленный в Крыму, показал полную возможность использования даровой энергии ветра в более широких масштабах. На месте древней генуэзской сторожевой башни советские строители воздвигли металлическую, на которой установил ветродвигатель. Он состоял из трех лопастей, надетых на три громадных трубчатых маха, которые были связаны друг с другом металлической фермой, называемой «пауком». Надетые на махи крылья образовали ветряное колесо, весящее около девяти тонн.

Ветер вращал это колесо, диаметр которого был равен высоте восьмиэтажного дома, со скоростью тридцати оборотов в минуту. При такой скорости наружный конец лопасти двигался со скоростью самолета, не менее 180 километров в час.

Этот самый большой в то время ветродвигатель в мире работал на генератор электрического тока, помещающийся в кабине, и автоматически сам устанавливался в наивыгоднейшем положении по отношению к ветру.

Позднее у нас был спроектирован при постоянной консультации Г. X. Сабинина ветродвигатель мощностью в 100 киловатт для электростанции на Кольском полуострове. Диаметр этого великана — 50 метров.

В переводе на принятое для двигателей измерение мощности этот двигатель имеет мощность в 1200 лошадиных сил.

Нельзя сказать, что ветросиловая лаборатория ничего непосредственно не сделала и для авиации. На многих самолетах устанавливались испытанные в лаборатории особого типа ветрячки в качестве вспомогательных агрегатов, дававших электроэнергию для освещения и радиостанций самолетов.

Ветряной двигатель.

В 1935 году отдел ветровых двигателей выделился в самостоятельный Ветроэнергетический институт.

Энергию и энтузиазм Красовского ЦАГИ отметил присуждением ему ученой степени доктора технических наук без защиты диссертации.

Огромные успехи в области аэродинамики, творцом и создателем которой был Жуковский, создали условия для разрешения по-новому теоретических вопросов использования силы воздушного потока в ветровых машинах. Вместе с тем расширялась и область применения ветросиловых установок, которые, кроме мельниц, приводили в действие насосы, поднимавшие воду из колодцев и водоемов для орошения и водоснабжения, а также работавшие на осушении заболоченных мест.

Эти же машины могут применяться в сельском хозяйстве для дробления соли и минеральных удобрений, для приготовления кормов скоту, для обмолота урожая и, наконец, для обслуживания всевозможных станков — деревообделочных, металлообрабатывающих и разнообразных сельскохозяйственных машин.

Универсальным типом ветродвигателя является ветродвигатель Д-18.

Его ветровое колесо состоит из трех лопастей цельнометаллической конструкции. Каждая лопасть в сечении имеет современный аэродинамический профиль и по конструкции напоминает крыло самолета. Концевые части лопастей могут поворачиваться на трубчатых махах при помощи стабилизаторов, которые располагаются за поворотной частью каждого крыла на легких стойках. Внутри полых лопастей имеются центробежные грузы, соединенные системой тяг и рычагов со стабилизаторами и пружинами регулирования, помещенными на центральной ступице ветрового колеса. Жесткие и поворотные части лопастей остаются в одной плоскости до тех пор, пока ветер не достигнет определенной скорости. При возрастании скорости воздушного потока увеличиваются обороты ветрового колеса и центробежные силы у грузов внутри лопастей. Стабилизаторы поворачивают лопасти на некоторый угол, и пружины регулирования растягиваются. Вследствие этого повышается давление ветра на стабилизаторы, и они выводят поворотные части лопастей из плоскости вращения, вызывая торможение ветрового колеса до расчетного числа оборотов. При усилении ветра концевые лопасти поворачиваются на больший угол, увеличивая торможение и удерживая обороты ветрового колеса в заданных пределах. При падении скорости ветра пружины регулирования последовательно возвращают всю систему в исходное положение.

Эта оригинальная система регулирования, предложенная Сабининым и Красовским и экспериментально проверенная в ЦАГИ, отличается высоким аэродинамическим качеством и обеспечивает хорошую равномерность вращения ветрового колеса при переменном ветре.

Высокое аэродинамическое качество лопастей обеспечивает быстроходность ветрового колеса. Благодаря этому удалось уменьшить вес конструкции ветродвигателя на единицу мощности почти вдвое против веса многолопастных машин. Небольшое число лопастей в ветровом колесе снижает давление ветра на конструкцию и облегчает вес башни.

Воздушный поток довольно часто изменяет не только свою интенсивность, но и направление. Поэтому ветродвигатель Д-18 снабжен механизмом для автоматического поворота головки на ветер. Из двенадцати ветродвигателей Д-18 в Казахстане создана первая в СССР ветровая электростанция.

По своим аэродинамическим и конструктивным показателям быстроходный ветродвигатель Д-18 вполне современный агрегат, который может обеспечить самые разнообразные эксплуатационные требования, предъявляемые к силовой установке малой мощности.

Над дальнейшим развитием ветродвигателей трудятся сейчас многие конструкторы, пользуясь теоретическими работами Н. Е. Жуковского и Г. X. Сабинина.

Работает в этом направлении и сам Григорий Харлампиевич. Последняя его работа — оригинальная очень портативная ветроэлектроустановка мощностью в 120 ватт, предназначенная на первый случай для обслуживания железнодорожных путевых будок. Она состоит из двухлопастного ветрового колеса диаметром в 2 метра, которое укреплено на одном валу с генератором.

Электроустановка начинает работать при скорости ветра в 3,5 метра в секунду, а полная мощность развивается при 8 метрах. Ветряк может питать одновременно четыре электрические лампочки и радиоприемник.

Станция устанавливается на столбе. Ее вес — 33 килограмма. В дневные часы двигатель работает, чтобы зарядить аккумулятор, который дает возможность снабжать путевую будку электроэнергией и при безветрии.

Это миниатюрное чудо конструктивной техники радует сердце конструктора совершенно так же, как радовали его разнообразные приборы, сооруженные в дни юности. Григорий Харлампиевич говорит о своем создании почти с нежностью:

— Не думайте, что электрический свет будет только тогда, когда дует ветер. Отнюдь нет! Кроме ветрового электрогенератора, станция имеет еще и аккумуляторную батарею, которая заряжается в часы, когда дует ветер, а отдает свою энергию в любое время. Батарея может работать и одновременно с генератором, выравнивая напряжение создаваемого им тока…

Конструкция ветроэлектростанции Сабинина отличается простотой, однако в ней не только регулятор действует автоматически, автоматизированы и другие приборы. Как только начинает дуть ветер, основной прибор автоматически включает генератор на зарядку аккумуляторной батареи. Этот же прибор не допускает возвращения тока из аккумулятора в генератор, предотвращая таким образом превращение генератора в электродвигатель.

Надо отметить, что, хотя ветродвигатель может работать на генератор только при ветре со скоростью 5 метров в секунду, зарядка аккумулятора производится и при более слабом ветре. А так как слабый ветер имеется почти всегда, то практически это значит, что электроэнергию можно получать почти без перебоев, в любое время, при любой силе ветра.

Станция автоматизирована настолько, что уход за ней очень прост, а стоимость ее такова, что приобрести ее может каждый.

Особенное значение новая станция приобретает для тех отдаленных уголков нашей огромной страны, где нет своего топлива, куда невыгодно вести линии передачи от крупных, но далеко расположенных электростанций. С успехом ею будут пользоваться экспедиции, колхозные полевые станы, избы-читальни, школы, будки путевых сторожей.

Ветроэлектрические агрегаты могут сэкономить нам миллионы тонн минерального топлива, потребление которого резко возросло с появлением и широким распространением паровых турбин.

Ветряной двигатель, 6 (шесть) букв

Примеры употребления слова ветряк в литературе.

Нехотя ворочали крыльями на взлысинах рудо-желтых бугров, располосованных оврагами, поросших дубом, и ореховым подлеском, и редкой красной сосной, немногие уцелевшие ветряки.

Вот садимся за стол с ним, над которым смиренные серые, русские пчелы толстожалые вьются, залетевшие через открытую распахнутую форточку, выпиваем ярого, жгучего самогона его крепчайшего, на каких-то дивных, сорока двух травах настоянного, закусываем пупырчатыми огурцами-опупками малосольными, черный аржаной хлебушек самопечный макаем в мед гречишный, горький и тягучий, в котором крылья да лапки пчелиные застыли, совсем как в янтаре, и неторопливо ведем беседу бесконечную, витиеватую, прихотливую, свитую как веревка власяная, о дедах-прадедах, о старине седой-косматой, о ветряках и извозе, о кузнях да крупорушках, о Сталине и Троцком, о коммуне и колхозе, и вдруг он заявляет, ни с того ни с сего вроде, что похож я, дескать, не в калединову породу и не в терентьеву, а шибаю по всем статьям на брата бабки моей по отцу, на Мишку-доцента Клевцова, что в Курске-городе учил студентов потрошить болящих человеков — вот откуда у тебя головка-то вострая!

Однако по мере развития индустриально-технической революции гидродвигатели, а тем более ветряки становились все более недостаточно мощными двигателями, чтобы обеспечить потребность людей в двигательных механизмах в различных отраслях производства.

Белыми пятнами белеют станицы, хутора, села в неоглядной густоте садов, и остро вознеслись над ними в горячее небо пирамидальные тополя, а на знойно трепещущих курганах растопырили крылья серые ветряки.

И там, где лога сходились, торчали на мысу крылья двух раскрытых ветряков, окруженных несколькими избами однодворцев, — Мысовых, как назвал их Оська, — и белела на выгоне вымазанная мелом школа.

Источник: библиотека Максима Мошкова

Ветряки для выработки электроэнергии

Ветродвигатель, ветряк

двигатель, преобразующий энергию ветра в механическую работу.

Теоретические основы работы ветряка заложены в 1914—18 Н.Е. Жуковским, который установил, что коэффициент использования энергии ветра идеального ветряного двигателя, работающего без потерь, равен 0,593.

В зависимости от основной части ветряка — ветроколеса — различали крыльчатые, карусельные, или роторные, и барабанные.

Виды

Крыльчатые

В наиболее распространённых крыльчатых лопасти ветроколеса (рис. 1, а) расположены перпендикулярно к горизонтальному валу и повернуты под углом к плоскости вращения ветроколеса, которая при работе должна быть перпендикулярна к направлению ветра.

1. Схемы устройства ветряных двигателей: а — крыльчатый; б — карусельный; в — барабанный.

Коэффициент использования энергии ветра крыльчатых — достигает 0,42, в среднем равен 0,30.

Карусельные

Карусельные ветряки имеют ветроколесо с вертикальным валом, ось которого параллельна лопастям (рис. 1, б). При работе такого ветряка лопасти, лежащие по одну сторону от вала, прикрывают ширмой. Эти двигатели тихоходны, имеют большой вес, их коэффициент использования не более 0,10.

Двигатели, работающие по этому же принципу, но имеющие полуцилиндрические лопасти, закреплённые на вертикальном валу, называются роторными; их коэффициент использования энергии ветра достигает 0,18.

Такое же устройство, как у карусельных двигателей, но с горизонтальным валом (рис. 1, в), имеют двигатели барабанного типа, обладающие теми же недостатками, что и карусельные (тихоходны и тяжелы).

Рис. 2. Много лопастный ветряной двигатель мощностью 6,5 л. с. для подъёма воды поршневым насосом.

Крыльчатые

Крыльчатые — имеют ветроколесо, закреплённое на горизонтальном валу, вращающемся в 2 подшипниках, смотированных в головке.

Вращение ветроколеса передаётся вертикальному валу через пару конических шестерён (верхний редуктор). Головка может поворачиваться вокруг вертикальной оси и монтируется на башне, высота которой должна быть достаточной для выноса ветроколеса выше окружающих препятствий.

У основания башни вертикальный вал соединяется с нижним редуктором, от которого приводятся в действие машины, потребляющие энергию. Установка ветроколеса на ветер производится давлением ветра на хвост, а у очень мощных — вспомогательными ветрячками — виндрозами, горизонтальный вал которых перпендикулярен валу главного двигателя.

Виндрозы, вращаясь, поворачивают головку через зубчатую передачу до тех пор, пока сами не выйдут из-под ветра, поставив под ветер, ветроколесо.

Мощность ветряка изменяется пропорционально кубу скорости ветра и ограничивается при высоких скоростях ветра (8—14 м/сек) с помощью регулирующих механизмов. У современных применяется автоматическое регулирование скорости вращения выводом ветроколеса из-под ветра или поворотом его лопасти (или части её) около оси маха крыла.

Мощность крыльчатых не зависит от числа лопастей, а зависит только от диаметра ветроколеса, профиля и формы лопастей. Многолопастные (рис. 2) имеют большой начальный вращающий момент, но тихоходны. Ветряки с малым числом лопастей (рис. 3) имеют малый вращающий момент и быстроходны.

Наиболее распространены двигатели с мощностью от 3 до 30 квт. В отдельных ветроэлектрических станций достигают мощности в сотни киловатт. Основным препятствием к широкому применению является непостоянство силы ветра по времени, приводящее к необходимости производства продукта в запас (помол зерна, заготовка кормов, пиломатериалов и др., подъём воды в водонапорную башню) или запасания энергии в электрических аккумуляторах, которые дороги и применяются только в установках малой мощности. Применение ветродвигателей целесообразно в районах, удалённых от электрических сетей (села, Арктика и др.).

Ветроэлектрическая станция

Ветроэлектрическая станция — силовая установка, в которой энергия ветра преобразуется в электрическую. Состоит из ветродвигателя, электрического генератора и сооружений для их установки и обслуживания. Обычно применяется при отсутствии электрической сети.

Ветряные станции постоянного тока строятся с аккумуляторными батареями, которые не только запасают энергию на время безветрия, но и выравнивают напряжение. Ветряки, работающие на переменном токе, имеют резервный тепловой двигатель, который, работая параллельно с ветродвигателем, дополняет энергию при слабых ветрах и полностью воспринимает нагрузку при штиле.

Для поддержания постоянства напряжения генератора переменного тока регулируют скорость вращения ветродвигателя и генератора, а также применяют электрический регулятор напряжения. Генератор чаще устанавливается на уровне земли; это облегчает обслуживание, но связано с дополнит, потерями энергии на трение в передаточных механизмах. В некоторых установках вал ветроколеса через редуктор, повышающий скорость вращения, вращает вал электрического генератора, установленного внутри головки ветряного двигателя.

Двигатели ветряные — Энциклопедия по машиностроению XXL

Двигатель ветряной мельницы (см. рисунок) снабжен приспособлением, автоматически устанавливающим его горизонтальную ось ЛВ ио направлению ветра. Определить кинетическую энергию  [c.96]

Ветряные двигатели. . Ветряных двигателей  [c.893]

Ветряной двигатель с горизонтальной осью АС имеет четыре симметрично расположенных крыла, плоскости которых составляют с вертикальной плоскостью, перпендикулярной оси АС, равные углы 30°. На расстоянии 2 м от оси к каждому крылу приложена нормально к его плоскости равнодействующая сил давления ветра, равная 1,2 кН (крыло О в проекции на плоскость ху  [c.81]

Определить гироскопический момент ветряного двигателя (рис. 12.6.2, где  [c.337]

Пример 65 Воздушный поток набегает на вращающуюся лопасть Ветряного двигателя с абсолютной скоростью Од = 10 м/с (рис. 207). Угол атаки а, образованный направлением вектора абсолютной скорости Va с хордой сечения К лопасти, переменен по ее размаху (лопасть закручена) и равен ао = 30 в среднем сечении лопасти, находящемся на расстоянии Го = 2 м от оси вращения. Считая, что относительная скорость частиц воз-  [c.304]

Пример 172. Условие наилучшего использования ветра в ветряном двигателе заключается в том, чтобы горизонтальная ось вращения двигателя была параллельна направлению ветра. Так как последнее изменяется, то двигатель снабжается приспособлением, автоматически поворачивающим его ось вокруг вертикали и устанавливающим ее по направлению ветра подшипникам оси двигателя будут передаваться при этом добавочные гироскопические реакции, которые требуется определить ),  [c.604]

При современных аэродинамически совершенных ветряных двигателях 2,6-10 м фронта ветра могут дать мощность 150 МВт при скорости ветра, превышающей 6—8 км/ч.  [c.109]

Аэродинамические МПЭ. К ним относятся ветряные двигатели, начиная с простейших крыльев и кончая современными аэродинамически совершенными винтами для ветряных электростанций. КПД винтов невысок — до 40%, развиваемая мощность ограничена их размером, не превышающим в размахе 10—15 м, и частотой вращения. Из-за неравномерности воздушных потоков эти электростанции снабжаются накопителями энергии.  [c.120]

Если энергетическая природа часов была скрыта за их назначением, то водяные (ветряные) колеса быстро перешагнули границу устройств для размола зерна и стали применяться как универсальный двигатель в горном, кузнечном, металлургическом, лесопильном и других производствах. С мельницей появился на свет и инерционный двигатель — маховик, введенный для устранения неравномерности вращения водяных колес как аккумулятор энергии. На базе водяных и ветряных двигателей начались научно-технические исследования элементов крупных машин.  [c.46]

При питании станций катодной защиты от генератора с ветряными двигателями запрещается подниматься на опоры, если пропеллер двигателя не остановлен при помощи тормозной лебедки и отсутствует лицо для наблюдения снизу за работающим на опоре. При выполнении работ на столбовой опоре рабочий обязан пользоваться предохранительным поясом и когтями. Предохранительный пояс должен иметь штамп с указанием номера пояса и даты его испытаний. Не разрешается пользоваться поясами неисправными или по истечении срока их испытания. При работе на деревянной опоре необходимо пользоваться обычными монтерскими когтями, а на железобетонной — специальными.  [c.217]

Ветряные мельницы также недолго оставались просто приспособлениями для перемалывания зерна. В 1582 году появляется первая маслобойка, в 1586 — бумагоделательная, а в 1592 году — лесопильная мельница, приводимая в движение ветром. Но лишь в Голландии, где преобладают реки с медленным течением, ветряные мельницы стали основой энергетической базы. Можно сказать, что Голландия самим своим существованием обязана ветряным мельницам ведь большая часть территории Нидерландов ( Низменной страны в буквальном переводе) лежит ниже уровня моря. Именно ветряные двигатели дали возможность провести грандиозные работы по осушению болот и откачке воды. Сила ветра была  [c.34]

Он живо интересуется производством различных изделий, и в его записных книжках появляются эскизы и схемы изобретений, которые должны помочь зарождающейся промышленности цепные силовые передачи, станок для насечки напильников, многочисленные ткацкие машины. Не обошел он своим вниманием и машины энергетические. В его записях находим мы эскизы тепловых двигателей, он предлагает новый тип мельничного колеса — с вертикальным валом и закругленными ложкообразными лопастями, его перу принадлежит чертеж так называемой голландской ветряной мельницы.  [c.35]

Действительно, в древние времена примитивное производство необходимых изделий вполне обеспечивалось собственными силами мастера, а для производства трудоемких работ достаточно было рабов и домашних животных. В средние века водяные и ветряные мельницы создали, казалось бы, энергетическое изобилие, их работа заменила силы многих людей. Но когда начался переход от ручного производства к машинному, переход неизбежный, диктуемый самой логикой технического прогресса, ростом потребностей людей, стало ясно, что без новых энергетических машин, без новых двигателей дальней-  [c.41]

На Кубе широко используются ветряные двигатели для подъема воды из скважин для бытовых и сельскохозяйственных нужд. В восточных провинциях (особенно в районе Сантьяго) применяются солнечные водонагреватели для снабжения горячей водой жилого и коммунального сектора.  [c.93]

F 03 Гидравлические (В — Машины и двигатели непоршневого типа С — Двигатели объемного вытеснения) D — Ветряные двигатели G — Пружинные, гравитационные, инерционные и другие аналогичные двигатели)  [c.38]

Ротационная формовка для изготовления фасонных керамических изделий В 28 В 32/(06, 14) Ротационное формование для изготовления изделий из пластических материалов В 29 С 41/04 Роторные двигатели [F 01 С рабочими органами 9/00 конструктивные элементы и оборудование 21/(00-16) корпуса 21/10 охлаждение или подогрев 21/06 передачи в них 17/(00-06) подшипники 21/02 рабочие органы 21/08 распределение рабочего тела 21/(12-14) расположение рабочих органов 3/00-3/08 смазывание 21/04 уплотнения 19/(00-12) с упругой деформируемой рабочей камерой 5/00-5/08) внутреннего сгорания F 02 В гидравлических передач F 16 Н 39/38] компрессоры F 04 С приводными устройствами 23/02 с жидкостным кольцом 19/00 системы распределения и регулирования 29/(08-10)) компрессионные холодильные машины F 25 В 3/00 конвейеры В 65 G 29/(00-02) нагнетатели в ДВС F 02 В 33/(34-40) насосы [F 04 С рабочими органами с эластичными стенками рабочих камер 5/00) F 02 пусковые устройства двигателей N 7/08 теплообменники в газотурбинных установках С 7/105) F 02 серводвигатели в следящих гидравлических и пневматических системах F 15 В 9/14 Роторы [F 03 ветряных двигателей D 1/06, 3/06 гидротурбин В 3/12-3/14) зубчатые, изготовление В 23 F 15/08 F04 D компрессоров 29/(26-38) насосов 29/(18-24)) необъемного вытеснения]  [c.168]

Большее значение имеет применение материалов для изготовления лопастей ветряных двигателей. Примером может служить  [c.356]

Если превращение работы в теплоту было достигнуто в доисторические времена, когда человек научился добывать огонь с помощью трения, то обратный процесс — переход теплоты в работу — был технически разрешен после создания универсального теплового двигателя, производящего работу за счет теплоты горения топлива. До этого в энергетической технике использовалась только одна форма движения — механическое перемещение (рычаги, винты, наклонные плоскости, блоки, гидравлические и ветряные двигатели).  [c.54]

Ветер — один из первых источников энергии, освоенных человеком. Запасы ветра в 100 раз превышают запасы гидроэнергии рек, однако в настоящее время двигатели, использующие энергию ветра, имеют установленную мощность всего 1300 МВт и дают в год около 107 МВт ч энергии, что составляет примерно 0,002 мировой потребности. Тем не менее энергетический кризис в ряде стран Запада заставил возвратиться к использованию и этого источника энергии. Составлены национальные программы исследований и разработок по созданию усовершенствованных ветряных двигателей электростанций.  [c.23]

При использовании энергии ветра в современных условиях стремились учесть опыт тех стран, в которых ветряные двигатели издавна широко применялись, особенно в Дании и Голландии — классических странах ветряных мельниц.  [c.139]

Многие видные русские исследователи, такие, как проф. Н.Е. Жуковский и акад. С.А. Чаплыгин, внесли большой вклад в развитие ветряных двигателей.  [c.140]

Агрегатирование [Двигателей ветряных с приводимыми ими устройствами F 03 D 9/00 объемного расширения с нагрузкой F 01 В 23/00-23/12 роторных с ручными инструментами F 01 С 13/02) металлообрабатывающих станков В 23 Q 37/00-41/08 печей F 27 В 19/02 режущих устройств В 26 D 11/00 турбин с нагрузкой и передачами F 01 D 15/00-15/12 устройств для сортировки сыпучих материалов В 07 В 15/00] Адгезия [жидкостные адгезионные выключаемые муфты F 16 D 35/00 исследование, испытание С 01 N 13/00, 19/04, 33j32 получение адгезионной поверхности В 05 D 5/10 составы для уменьшения скольжения С 09 К 3/14 улучшение между изолирующей подложкой и металлом в печатных схемах Н 05 К 3/38]  [c.44]

Ветряной двигатель имеет четыре крыла, наклоненных под углом =15° = = ar sin 0,259 к плоскости, перпендикулярной оси вращения равнодействующая сил давления ветра на каждое крыло равна 1 кН, направлена по перпендикуляру к плоскости крыла и приложена в точке, отстоящей на 3 м от оси вращения. Найти вращающий момент.  [c.72]

И только в IV в. начали строить водяные колеса, а в X — ветряные крылья, господствовавшие в энерготехнике наряду с мускулами вплоть до XVIII в., когда им на смену и в помощь пришла паровая машина. Но и в 1917 г. в России, например, работало 46 000 водяных колес, а их суммарная мощность достигала 40% всей установленной мощности в стране (за исключением железнодорожного и водного транспорта, где к этому времени уже утвердилась паровая машина, а позже — двигатели внутреннего сгорания).  [c.15]

Изобретатели вечных двигателей ревностно берегли свои секреты. Следующее описание вечного двигателя появилось лишь много лет спустя. В книге с необычным названием Пещера медицинской магии , опубликованной в начале XVI века, итальянский врач, философ и алхимик Марко Антонио Зимара описывает вечную ветряную мельницу . Он предложил поставить напротив лопастей мельницы кузнечные мехи, приводимые в действие самой мельницей. Зимара, видимо, был уверен, что воздух, выходящий из мехов, будет в состоянии вращать то же самое мельничное колесо, которое приводит мехи в движение.  [c.45]

Целый экологически чистый город, все энергетические потребности которосо, бу/1ут удовлетворяться за счет возобновляемых источников, строится в Бразилии. Вместо крыш на домах этого необычного города будут расположены солнечные водонагреватели. Четыре ветряных двигателя приведут в действие генераторы мощностью по 20 киловатт каждый. В безветренные дни электроэнергия будет поступать из стоящего в центре города здания, стены и крыша которого сделаны из солнечных батарей. Если же не будет ни ветра, ни солнца, энергия поступит от обычных генераторов с двигателями внутреннего сгорания, но тоже особенных — они будут работать на спирте, полученном из тростника, и, таким образом, не будут загрязнять воздух отработанным бензином.  [c.184]

Ветряные двигатели для подъема воды и разхмола зерна применялись в древнем Египте еще за 3600 лет до нашей эры.  [c.215]

Изделие………… Двигатели стационарные и судовые Лробильно-размольные машины и кузнечно-прессовое оборудование Экскаваторы разных типов Тяжёлые грузовики Детали и узлы мотоцикла Большегрузные вагоны 50 т Детали и узлы велосипеда Штампованные [детали и узлы трактора Детали и узлы сельхозмашин и ветряных двигателей  [c.296]

В 1910—1911 гг. ученики Жуковского Г. X. Сабинин и Б. Н. Юрьев развили теорию винта, предложенную Джевецким, и разработали методику расчета, хорошо оправдавшуюся на практике. В период 1912—1918 гг. Жуковский выполнил серию работ но вихревой теории гребного винта [46], доведенной им и его учеником В. П. Ветчинкиным до практических приложений. Значение этой теории состоит в том, что едиными зависимостями охвачены все разновидности винтов пропеллер, геликоптерный винт, лопасти турбин, ветряного двигателя и вентилятора.  [c.288]

Работа могла бы быть произведена за счет движения пооредстаом ветряного-двигателя, за счет разности температур посредством теплового двигателя, за счет разности состава посредсивом диффузионного двигателя и т. п.  [c.156]

Автоматическое регулирование [G 05 ветряных двигателей F 03 D 7/04 гидрообъемных передач вращения F 16 Н 61/46 гидротурбин F 03 В 15/06-15/18 длины рычагов в трансмиссиях транспортных средств, действующих от мускульной сил1.1 В 62 М 3/04 зазоров в тормозах F 16 D 65/52-65/70, 65/74-65/76, зубчатых передач F 16 Н 59/00-63/00 приводов подъемных кранов В 66 С 13/48 шага лопастей воздушных винтов В 64 С 11/34, 11/40]  [c.43]

Ветряные двигатели [F 03 D (1/00-11/00 агрегатирование с нагрузкой 9/00-9/02 агрегатирование с насосами Г04ВГ7/02]  [c.54]

Регулирование амортизаторов и демпферов в подвесных транспортных средствах В 60 G 17/00-17/10 ветряных двигателей F 03 D 7/00-7/06 [времени дозирования при упаковке В 1/40, 3/34 натяжение (нитевидного материала Н 59/(00-40), 77/00 обвязочных средств при упаковке В 13/22) отвода воздуха или пыли из тары в процессе ее наполнения В 1/28, 3/18] В 65 геометрии (крыла, 3/44 стабилизирующих поверхностей 5/10-5/18) самолета и т. п. В 64 С гидрообьемных передач вращения Н 61/40 приводных гибких тросов С 1/22) F 16 гидротурбин F 03 В скорости потока при транспортировании изделий по трубам В 65 G 51/16 смазочного материала в двигателях или машинах F 01 М 1/16) две F 02 D [дросселированием всасывающих и выхлопных трубопроводов 9/00-9/18 изменением (впрыска топлива или карбюрации 3/00-3/04, 41/30 степени  [c.161]

Не будет преувеличением сказать, что в наше время нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не применялись различные пневматические устройства. И это особенно присуще машиностроению например, крепежные приспособления и штампы с пневматическим зажимом, пневмозубила, пневмодрели, пневматические шлифовальные головки и т. п. Любопытно отметить, что с появлением новых изобретений устройства, в которых используется воздух, неоднократно объявлялись отжившими свой срок. Однако жизнь опровергла это. Даже парус не хочет лежать в историческом музее. Так, например, в некоторых странах и в наше время создаются довольно крупные морские суда с парусами, периодически заменяющими тепловые двигатели, а ветряки продолжают служить для получения электроэнергии и других целей. Примечательно, что в патентные организации разных стран продолжается поток заявок на новые типы ветряных двигателей.  [c.79]

До XVII в. потребность в механической энергии в основном удовлетворялась за счет использования силы ветра и воды. Однако целый ряд недостатков, присущих водяным и ветряным двигателя.м тех времен (малая мощность их, привязанность к месту водяных двигателей, переменная сила ветра и, следовательно, переменная мощность ветряного двигателя), ограничивал область их применения и делал эти двигате ли неспособными удовлетворять потребности бурно развивавшейся в XVIII в. промышленности (горной, металлургической, текстильной и др.). Создание универсального двигателя, не ограниченного в своей мощности и лишенного недостатков водяных и ветряных двигателей, являлось заветной мечтой человечества с самых давних времен. Так, например, в сочинениях Герона Александрийского (родился около 155 г. до н. э.) описываются приборы, использовавшие силу пара для получения механической энергии. Тем не менее лишь в XVIII в. была создана промышленная паровая машина.  [c.136]

В своем Наброске плана научно-технических работ , направленном в Академию Наук, Ленин указывал на необходимость использовать для обеспечения экономического подъема страны …Водные силы и ветряные двигатели вообще и в применении к земледелию (Ленин, Собрание сочинений, 3 изд., т. XXII, стр. 434).  [c.14]

Энергия для поляризации систем в промышл енно развитых странах поступает от линий переменного тока после трансформации и выпрямления тока, тогда как для защиты трубопроводных линий в развивающихся странах используются дизель-генера-торные агрегаты, работающие без обслуживания. Когда это выгодно в местных условиях, применяются и другие источники энергии, например ветряные двигатели.  [c.131]

---

Ветряной двигатель

Содержание:

Ветряной двигатель

Ветряной двигатель. На протяжении многих веков ветряные двигатели использовались в хозяйственной деятельности в качестве источника энергии для заводов, водяных насосов и деревообрабатывающего оборудования(рис.16.37).Рабочее колесо ветродвигателя (ветродвигателя) состоит из нескольких (обычно 2-5) лопастей, прикрепленных к ступице. Ступица крепится к валу и передает усилие, полученное от лопасти, от wind. In в частности, для корректного описания поля скоростей воздуха, необходимого для расчета числа и конфигурации лопастей, требуется трехмерная постановка задач гидродинамики, выходящая за рамки данного курса. В 1-й постановке задачи оцениваются наиболее важные интеграционные характеристики ветрового двигателя.

При использовании модели невязкой жидкости в этой области скорость равна нулю, в этом случае можно выделить осесимметрию. Людмила Фирмаль

• Для того чтобы разумно установить объем управления ветродвигателем, при обтекании неподвижного диска воздушным потоком (рис.16 38) образуется застойная зона со средней скоростью, близкой к нулю. Поверхность течения Г0, скорость воздуха (скорость ветра) Ф0 и нулевая скорость гарантированно равны нулевой площади поперечного сечения, а нисходящая часть площади поперечного сечения конечна, но скорость воздуха здесь равна нулю (застойная область, след тела).） В Вели вместо непроницаемого (сплошного) диска ветродвигатель должен быть помещен в воздушный поток(рис. 16 39), поток ненулевого потока будет иметь форму формы Г0 (полностью непроницаемый для диска) и середину цилиндра (соответствует полностью проницаемому колесу, не влияющему на поток) 312.

Сделайте следующее упрощенное предположение: а) расчетный управляющий объем ограничен текущей поверхностью G и 2 поперечными сечениями шва и шва на значительном удалении от ветряных мельниц, поэтому давление этих поперечных сечений совпадает с атмосферным давлением. б) давление текущей поверхности G равно атмосферному давлению. c) отсутствие касательного напряжения на текущей поверхности. г) гравитация мало влияет на уравнения импульса и кинетической энергии. г) распределение скорости воздуха по площади поперечного сечения очень равномерное, поэтому регулировка импульса и кинетической энергии равна 1. д) воздух несжимаем. ж) вклад работы вязких напряжений в баланс механической энергии контролируемого объема пренебрежимо мал.

• Напишите уравнение импульса для выбранного управляющего объема. Где Р-сила, действующая на управляющий объем со стороны windbreaker. it направлена к оси x, поэтому она вводится в уравнение со знаком минус. Если спроецировать все условия на горизонтальную ось x, то получится: Первый член в левой части этого уравнения равен нулю, потому что движение устойчиво. Первый член справа представляет собой проекцию силы тяжести управляющего объема на ось X. поскольку ось x горизонтальна, этот член равен нулю. Тангенциальное напряжение плоскости управления исключается из рассмотрения(предположение с), нормальное напряжение является постоянным по всей поверхности(предположение в), Таким образом, 2-й член справа также равен нулю.

Если мы заменим локальную и среднюю скорость V (предполагая e) поперечного сечения、 Для того же объема V напишите уравнение, выражающее закон изменения кинетической энергии. Где 1чк-мощность, подаваемая потоком на ветряную мельницу. Если 4k положителен, то он вводится в уравнение со знаком минус. Возьмем силу Ik, равную силе потока. Px в Великобритании. Учитывая это, он упрощает формулу (16.34).Стабильное движение. Вклад силы тяжести пренебрежимо мала(Успенский г.).На управляющей поверхности A применяются только нормальные напряжения определенной величины (допущения b и c).

Это средняя скорость воздушного потока поперечного сечения сока, соответствующая вращающейся поверхности ветряной мельницы, затрачиваемой на преодоление силы. Людмила Фирмаль

• Согласно уравнению неразрывности Работа внутренних сил пренебрежимо мала (предположение g), получаем Где 0-объемный поток воздуха, проходящий через ветряк. Назначить РХ от (16.33), (16.34) для 1Hk от (16.35) и использовать (16.37) для、 Согласно [power] (16.35), ЧК, который ветряная мельница принимает от воздушного потока, равен нулю в 2 крайних случаях. 1) поскольку колесо непроницаемо(диск), yk = 0, но сила Px получает максимально возможную и выходную скорость ucyh = 0. 2) колесо полностью прозрачно, Px = 0, UVX = = V = V вычесть Между 2 нулевыми значениями положительно определенная функция N5 требует по крайней мере 1 максимума. Мы находим его, дифференцируя формулу (16.39)относительно скорости.

Смотрите также:

Примеры решения задач по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Обтекание крыловых профилей.
2. Обтекание шара.
3. Основы расчета ветровой нагрузки на конструкции и сооружения.
4. Простейшее решение уравнений движения вязкой несжимаемой жидкости (уравнений Навье-Стокса).

Энергия движущейся воды и ветра. Гидравлические и ветряные двигатели

Всякое тело, поднятое над Землей, обладает потенциальной энергией. Это в равной степени относится и к воде. Например, 1 м3 воды на высоте 50 м обладает потенциальной энергией:

Еп =9,8 Н/кг•1000 кг • 50 м ≈ 500 000 Дж=500 кДж.

При падении воды вниз с этой высоты совершится работа A = 500кДж.

Но в природе сравнительно редко встречаются большие водопады. Чаще всего русла рек имеют небольшой уклон. В этих случаях для создания давления (напора), необходимого для работы гидравлических двигателей, приходится поднимать уровень воды в реке искусственно, при помощи плотин. За счет энергии поднятой воды гидравлические двигатели могут совершать механическую работу.

Один из простейших и древнейших двигателей — водяное колесо. Наиболее совершенные гидравлические двигатели — водяные турбины. В таких турбинах вода отдает энергию колесу, приводя в движение лопасти турбины. Рабочее колесо турбины соединено с валом электрического генератора, дающего электрический ток. На цветной вклейке VIII показана, схема гидроэлектростанции.

Ветряные двигатели используют энергию движущегося воздуха — ветра. Энергию ветра иногда называют энергией «голубого угля».

Ветер представляет собой источник дешевой энергии, но этот источник энергии обладает большим непостоянством, — в этом его неудобство.

Ветряные двигатели известны с древнейших времен. Современный довольно мощный ветряной двигатель изображен на рисунке 335.

Движущиеся массы воздуха оказывают давление на наклонные плоскости крыльев ветряных двигателей и приводят их в движение. Вращательное движение крыльев при помощи системы передач передается механизмам, выполняющим какую-либо работу.

Ветряные двигатели применяют для подъема воды из колодцев, для подачи воды в водонапорные башни; в совхозах, колхозах, на железнодорожных станциях — для получения электрической энергии и т. д. Для этих целей мощность ветряных двигателей достаточна. При скорости ветра 5 м/с ветряной двигатель с диаметром колеса 12 м развивает мощность 3300 Вт (при КПД 35%). Если же скорость ветра равна 10 м/с, а диаметр колеса 30 м, то развиваемая двигателем мощность составит 110 000 Вт.

Конечно, экономически целесообразно использовать ветродвигательные установки там, где ветры дуют часто и сильно. Например, в Поволжье, Казахстане, на Алтае такие установки эффективно работают 200—300 дней в году. Удобно их использовать и в отдаленных районах, куда не поступает энергия от электростанции, куда трудно подвозить топливо, например, в дальних или высокогорных экспедициях.

Ветряные электростанции ВЭУ

Ветряные электростанции — принцип работы

Ветряные электростанции производят электричество за счет энергии перемещающихся воздушных масс — ветра. Для ветряных электростанций с горизонтальной осью вращения минимальная скорость ветра составляет:

• 4-5 м/сек — при мощности >= 200 кВт
• 2-3 м/сек — если мощность <= 100 кВт.

Ветроэлектростанция  —  это  мачта, наверху которой размещается контейнер с генератором и редуктором. К оси редуктора ветряной электростанции прикреплены лопасти. Контейнер электростанции поворачивается в зависимости от направления ветра.

Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения менее популярны. Сам генератор находится под мачтой, и главное, необходимость ориентации на ветер отсутствует. Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения требуют для стабильной работы более высоких скоростей ветра и предварительного запуска от внешнего источника энергии.

Ветряные электростанции — основные проблемы

Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. Невозможно иметь от одной ветроэлектростанции стабильное поступление определенных объемов электроэнергии.

Ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии,  для более равномерной и стабильной работы системы. По этой же причине возникает необходимость объединения ветряных электростанций в энергосистемы и комплексы с иными способами получения электроэнергии. Это, прежде всего газовые генераторы, микротурбины, солнечные электростанции — батареи на фотоэлементах.

Ветряные электростанции — преимущества

• Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
• Ветровая энергия, при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками.
• Источник энергии ветра — природа — неисчерпаема.

Как самому сделать ветрогенератор?

Ветряные электростанции — недостатки

• Ветер от природы нестабилен, с усилениями и ослаблениями. Это затрудняет использование ветровой энергии. Поиск технических решений, которые позволили бы компенсировать этот недостаток — главная задача при создании ветряных электростанций.
• Качественные ветрогенераторы очень дороги и практически неокупаемы.
• Ветряные электростанции создают вредные для человека шумы в различных звуковых спектрах. Обычно ветряные установки строятся на таком расстоянии от жилых зданий, чтобы шум не превышал 35-45 децибел.
• Ветряные электростанции создают помехи телевидению и различным системам связи. Применение ветряных установок — в Европе их более 26 000, позволяет считать, что это явление не имеет определяющего значения в развитии альтернативной электроэнергетики.
• Ветряные электростанции причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования.

Ветряные электростанции — производители — мировые лидеры

• VESTAS
• NORDEX
• PANASONIC
• VERGNET
• ECOTECNIA
• SUPERWIND

Ветряные электростанции — география применения

Ветроэлектростанции применяются в странах, имеющих подходящие скорости ветра, невысокий рельеф местности и испытывающих дефицит природных ресурсов. Мировым лидером в использовании ветряных электростанций является Германия, в которой за небольшой промежуток времени построено ~9000 МВт мощности.

Единичная мощность ветроэлектрических станций увеличилась до 3 МВт. В Германии продолжается интенсивное строительство ветряных электростанций. Производство ветряных электростанций стало значительной частью экспорта Дании и Германии.

Производство ветряных электростанций обеспечило работой в Европе 60 000 человек. За рубежом приняты постановления на государственном уровне, содействующие внедрению возобновляемых источников энергии.

Ветряные электростанции в России

В России, за последние десятилетие, построено и пущено в эксплуатацию лишь несколько ветряных электростанций.

В Башкортостане установлены четыре ветряных электростанции мощностью по 550 кВт.

В Калининградской области, смонтировано 19 установок. Мощность парка ветряных электростанций составляет ~5 МВт.

На Командорских островах возведены две ветротурбины по 250 кВт.

В Мурманске вошла в строй ветроустановка мощностью 200 кВт.

Но совокупная мощность ветроэлектростанций России не превысила в 2004 году 12 МВт. 

Российская Федерация — это страна с большой территорией, расположенной в разных климатических зонах, что определяет высокий потенциал использования ветряных электростанций. Технический потенциал составляет более 6200 миллиардов киловатт часов, или в 6 раз превышает всё современное производство электроэнергии в нашей стране.

Как самому сделать ветрогенератор?

Запуск плавающей ветряной турбины TetraSpar Demonstrator

Плавучая ветряная турбина TetraSpar Demonstrator введена в эксплуатацию и сейчас работает примерно в 10 милях от побережья Норвегии на глубине 200 метров.

Источник: TetraSpar Demonstrator ApS

Полностью собранная плавучая ветряная турбина, состоящая из плавучего фундамента TetraSpar и ветряной турбины с прямым приводом Siemens Gamesa мощностью 3,6 МВт, была отбуксирована из Дании и установлена ​​на испытательном полигоне METCentre у острова Кармёй недалеко от Ставангера в конец июля.

Плавучий фундамент был разработан Stiesdal Offshore Technology.

TetraSpar Demonstrator ApS принадлежит Shell (46,2 процента), TEPCO Renewable Power (30 процентов), RWE (23,1 процента) и Stiesdal Offshore Technologies (0,7 процента).

«Прежде всего, мы счастливы завершить все фазы проекта без каких-либо серьезных инцидентов, связанных с безопасностью, даже несмотря на то, что мы развернули очень инновационный проект с рядом первых в мире элементов», — Хенрик Стисдал , председатель правления сказал совет директоров TetraSpar Demonstrator ApS.

»В этом отношении бесценен богатый опыт наших партнеров по проекту . Далее, мы, очевидно, очень рады, что новые технологии, которые несколько лет назад были лишь амбициями и дизайнерскими предложениями, теперь претворяются в жизнь. Все указывает на , что наша ключевая цель — ускорить индустриализацию морского плавучего ветра — может быть достигнута не только на уровне прототипа, но и в крупном масштабе ».

Сейчас проект войдет в фазу тестирования, на которой будут собираться и анализироваться данные о производительности и характеристиках плавучего фундамента TetraSpar, чтобы подготовить почву для коммерческих проектов плавучего ветра, сообщает TEPCO.

«Мы очень гордимся тем, что достигли этой важной вехи и внесли свой вклад в реализацию поистине инновационной концепции плавучих средств», — сказал Томас Бростро м, старший вице-президент по возобновляемым источникам энергии в Shell.

»Shell стремится к дальнейшему развитию индустрии плавучих ветроэнергетических установок во всем мире, предоставляя техническую и финансовую поддержку перспективным концепциям, таким как Tetraspar. В конечном итоге мы надеемся развернуть технологию плавающего ветра во всем мире и в больших масштабах, чтобы обеспечить дальнейшую декарбонизацию деятельности наших клиентов и общества в целом.”

Демонстрационный проект, как утверждается, показал, что концепция «Тетры» компании Stiesdal остается намеченной, предлагая важные преимущества по сравнению с существующими концепциями плавающего ветра, с потенциалом для более экономичных процессов производства, сборки и установки, а также с более низкими материальными затратами.

«Каждый этап процесса, от производства и сборки до запуска и развертывания, прошел хорошо, и мы очень рады, что сейчас демонстратор работает, тем самым достигнув важной вехи на пути к коммерческой эксплуатации TetraSpar», Сэйити Фубасами , президент TEPCO RP, сказал.

”В Японии мы ожидаем, что с 2030 года и далее будет построено больше плавучих оффшорных ветряных электростанций, поскольку мы стремимся к достижению углеродной нейтральности к 2050 году. Концепция TetraSpar может быть использована в естественных условиях Японии и, таким образом, позволит легко построить региональные цепочки поставок. играет важную роль в нашем стремлении перейти на возобновляемые источники энергии в качестве источников энергии базовой нагрузки. Это многообещающая новая технология на будущее, и мы ожидаем, что поплавок TetraSpar будет хорошо работать во время эксплуатации у берегов Норвегии в течение следующих двух лет.”

Предстоящий этап испытаний предоставит четырем компаниям-партнерам знания и возможности для дальнейшего совершенствования технологии TetraSpar. Партнеры заявили, что в полной мере воспользуются полученными результатами для расширения возможностей оффшорной ветроэнергетики и тем самым внесут свой вклад в создание чистого и устойчивого углеродно-нейтрального общества.

«Искра гения концепции TetraSpar — это ее промышленно развитая методология производства и сборки, которая, по нашему мнению, имеет решающее значение для долгосрочного снижения затрат», — сказал Свен Утермёлен , генеральный директор Offshore Wind компании RWE Renewables.

». Наше активное участие в этом проекте означает, что теперь мы собрали свидетельства из первых рук о том, как этот подход можно распространить на коммерческие проекты. Этот проект преподал нам более важные уроки, чем мы могли ожидать, и было здорово работать в таком сотрудничестве с нашими партнерами по проекту для безопасного внедрения такой инновационной технологии. Было особенно интересно увидеть, насколько важно использовать опыт RWE в морских ветроэнергетических установках, закрепленных на морском дне, в наших плавучих проектах.Успех этого проекта мотивирует нас продолжать внедрять передовые инновации ».

Определяющей чертой концепции фундамента TetraSpar является модульная конструкция «строительного блока»: каждый фундамент собирается из трубчатых стальных модулей, большинство из которых являются общими для всех конфигураций.

Еще одной особенностью TetraSpar Demonstrator является его устойчивость, обеспечиваемая килем, установленным на 50 метров ниже поплавка.

По словам разработчиков, фундамент TetraSpar — это первый в мире промышленно производимый плавучий морской фундамент и первый в мире лонжеронный фундамент, который можно развернуть из обычного мелководного порта.

Ветряные турбины, предложенные возле японско-американского лагеря для заключенных, вызывают возмущение (борьба за продуваемый ветрами пейзаж) — High Country News — Know the West

Дэвиду Сакуре было 6 лет, когда правительство США заключило его семью в лагерь для заключенных Минидока в высокогорной пустыне на юге центральной части штата Айдахо. Он вспоминает, как его мать пыталась создать у своих детей ощущение нормальности, взяв его и его братьев на прогулки — через полынь и мимо гремучих змей, вооруженных охранников и колючей проволоки — на пикник в тени у сторожевой башни.

Теперь разработчики энергетики наблюдают за теми же ветреными равнинами. Magic Valley Energy, дочерняя компания LS Power, хочет построить проект Lava Ridge Wind с 400 турбинами вместе с соответствующими подстанциями, дорогами и линиями электропередачи в пределах исторической зоны Minidoka и рядом с ней. Этот объект более чем удвоит мощность ветроэнергетики Айдахо, производя электроэнергию примерно для 300 000 домов.

Но выжившие из Минидоки и их потомки опасаются, что проект — с ветряными турбинами выше монумента Вашингтона, повышенным трафиком во время строительства и шумом, который сопровождает производство энергии — коренным образом изменит ландшафт, часть которого теперь является национальным историческим памятником.По их словам, пребывание в тюрьме было пустынным и изолированным, и если вы нарушите пейзаж ветряной электростанцией, посетителям будет сложнее понять, каково это быть заключенным. «Я думаю, это будет полностью отвлекать, разрушать и неуважительно», — сказала Эрин Сигаки, художница, чей отец родился в Минидоке и чьи бабушка и дедушка по материнской линии встретились там. (Шигаки также создал иллюстрацию ниже.)

Сакура, Сигаки и другие члены и союзники японско-американского сообщества отталкивают проект площадью 76 000 акров, который будет расположен в основном на земле Бюро землепользования.Во время Второй мировой войны 13 000 человек были заключены в тюрьму в Минидоке просто из-за своей этнической принадлежности. Теперь, когда правительства штатов и федеральное правительство стремятся сократить выбросы углерода, предлагаемая ветряная электростанция поднимает вопросы о том, как происходит переход к зеленой энергии, и должны ли некоторые объекты быть закрытыми, несмотря на срочность изменения климата.

Семья Сакура, сфотографированная в лагере для заключения Минидока около 1944 года: Честер, который был в отпуске после прохождения базовой подготовки в Кэмп-Шелби, штат Миссисипи, с боевой группой 442-го полка, Агнес, и их 8-летними сыновьями Дэвидом; Честер-младший., 3; и Джерри, 4.

Предоставлено Дэвидом Сакурой

Некоторые потомки беспокоятся, что ветряная электростанция повлияет на их семейную историю. Джули Або, мать которой в детстве находилась в заключении в Минидоке, посетила это место в 2014 году. Она думает, что будет труднее поставить себя на место матери, поскольку поблизости маячит ветряная электростанция. «Я смотрел и представлял, как это будет выглядеть, что у них был подобный опыт», — сказал Або. «Я думал о моей матери, которая была там, смотрела и жила на той земле, и переживала эту землю так же, как и я.”

Есть опасения, что турбины отвлекут внимание от усилий по просвещению широких слоев населения о Минидоке, чтобы каждый мог вспомнить, что там произошло. «Большая часть рассказа этой истории состоит в том, чтобы люди действительно почувствовали, каково это было находиться там много лет назад», — сказал Дэвид Иноуэ, исполнительный директор национальной некоммерческой лиги японско-американских граждан. Он сказал, что лагерь был поставлен «в глуши» неспроста. «Вы теряете это, когда строите ветряную электростанцию…. Если мы собираемся пересказать нашу историю, мы хотим пересказать ее как можно точнее ».

«Большая часть рассказа этой истории состоит в том, чтобы люди действительно почувствовали, каково это было быть там много лет назад».

Выжившие также говорят, что предлагаемое место для проекта усиливает чувство бессилия. «Сам проект — еще один гвоздь в крышку гроба неподконтрольных нам сил, которые действительно влияют на то, кем мы являемся как народ», — сказала Сакура. «Мы были перемещены, мы были заключены в тюрьму силами, неподконтрольными нам, и теперь наша память, наши духовные земли подвергаются нападению этого ненасытного аппетита энергетической отрасли и ее инвесторов.”

СЫН ДЭВИДА САКУРЫ , Дан, в настоящее время возглавляет усилия оппозиции в качестве советника некоммерческой образовательной и природоохранной организации «Друзья Минидоки». «Правительство никогда не подумает о размещении сотен массивных ветряных башен в зоне видимости Национального мемориала рейса 93, Национального исторического места резни в Сэнд-Крик в Колорадо или Геттисберге», — сказал Дэн Сакура. Он и другие хотели бы, чтобы проект был перенесен или, по крайней мере, состоял из небольших турбин, расположенных подальше от Минидока.Сто два выживших, многим из которых за 90, и горстка потомков направили BLM совместное заявление на этот счет в октябре. А «Друзья Минидока» недавно стали официальной консалтинговой группой в соответствии с Законом о сохранении национальной истории, чтобы участвовать во встречах с BLM и делиться информацией о проекте.

Magic Valley Energy считает, что ветряная электростанция и Минидока могут сосуществовать. «Мы не стремимся испортить их сайт, который им очень важен, — сказал Люк Папез, менеджер проекта LS Power.Тем не менее, компания LS Power уже однажды перенесла это место из-за потенциального воздействия на среду обитания шалфейного тетерева и жалоб жителей Дитриха, штат Айдахо. По словам Папеза, новое место менее ветрено, но все же желательно, и в нем отсутствуют проблемы с исчезающими видами, хотя экологические группы обеспокоены воздействием турбин на хищных птиц.

Этой весной

Magic Valley Energy провела дни открытых дверей в близлежащих городах Твин-Фоллс и Шошон и сообщила, что Служба национальных парков, которая управляет историческим памятником, участвует в этом процессе уже более года.Однако компания не связалась напрямую с «Друзьями Минидоки».

Исходные фотографии: участники паломничества Минидока 2019 года, автор Евгений Тагава (в центре). Семейные портреты, сделанные во время заключения в Минидоке (внизу, на фото слева): семья Танака (Алиса Танака Хикидо и Мэри Танака Або впереди), любезно предоставлены Алисой Танака Хикидо; семья Сакура (Дэвид Сакура впереди, в центре справа), любезно предоставлено Дэвидом Сакурой; и семья Сигаки, любезно предоставлено Эрин Сигаки.Вверху: вид на улицу в Минидоке, любезно предоставлено Национальным архивом, фото № 210-Г-11Г-414.

Иллюстрация Эрин Шигаки / High Country News

Прежде, чем продолжить, Magic Valley Energy необходимо получить полосу отвода от BLM. По словам представителя BLM, процесс авторизации начался осенью 2020 года, когда агентство начало консультации с племенами шошонов-баннок и координацию с правительствами штата и местными властями. Этой осенью он начал собирать комментарии общественности и проводить виртуальные встречи.Затем агентство подготовит заявление о воздействии на окружающую среду, в котором будут изложены прогнозируемые последствия проекта и ряд альтернатив. «Они всегда говорят о воздействии на окружающую среду и , но в данном случае это должно быть заявление об эмоциональном воздействии на чувства людей», — сказал Лоис Сайто, потомок выжившего из Minidoka. Ожидается, что BLM примет решение к началу 2023 года.

«Они всегда говорят о воздействии на окружающую среду, , но в данном случае это должно быть заявление об эмоциональном воздействии на чувства людей.”

Между тем, многие выжившие и потомки чувствуют, что им приходится выбирать между борьбой с изменением климата и защитой своего прошлого. Эта борьба напоминает ту, которая произошла почти десять лет назад, когда город Лос-Анджелес планировал крупный проект солнечной энергии возле национального исторического памятника Мансанар в центральной Калифорнии, еще одного бывшего места заключения. После противодействия этот проект был приостановлен на неопределенный срок. «Мы определенно осознаем необходимость что-то делать, что мы находимся в экзистенциальном кризисе, связанном с глобальным потеплением и необходимостью отказаться от ископаемого топлива», — сказал Иноуэ.«Мы спрашиваем: всегда ли нам нужно заниматься подобными проектами за счет меньшинств и нашей истории, наших историй?»

Эксперты по возобновляемым источникам энергии говорят, что заблаговременное планирование поможет энергетическому переходу. Сара Миллс, научный сотрудник Мичиганского университета, изучающая способы прогнозирования противодействия ветровым и солнечным проектам, сказала, что местные, государственные и федеральные лидеры должны решить сейчас, какие ландшафты запрещены для развития, а не ждать, пока разработчик уже выберет сайт.Алиса Касван, изучающая климатическую справедливость и политику в области изменения климата на юридическом факультете Университета Сан-Франциско, сказала: «Мы действительно не хотим копировать несправедливость распределения, существовавшую при использовании ископаемого топлива, когда цветные сообщества и маргинализированные группы населения испытывают непропорционально тяжелое бремя из-за нашей экономии ископаемого топлива ».

На данный момент Алиса Хикидо, которая находилась в заключении в Минидоке, когда ей было всего 9 лет, участвует в этом процессе, как может: написав письмо с просьбой к BLM переместить Лавовый хребет.Некоторые из ее самых ранних воспоминаний об этом пейзаже всплывают, когда она думает, что сказать. Она помнит жару, пыль и ветер, которые сдули грязь в каждую частичку комнаты, которую делила ее семья. «Ветер там очень сильный, это точно», — сказал Хикидо. «Я думаю, что (как) вы можете сделать выбор между возобновляемой энергией и желанием сохранить священное место? Должно быть другое место.

Кайли Мор, стажер-редактор журнала High Country News , пишет из Монтаны.Напишите ей по адресу [адрес электронной почты защищен] или отправьте письмо редактору. S ee письма редактору политики .

Подписаться на @thatsMohrlikeit

Подробнее

Больше от Wind Energy

автономных летающих ветряных турбин могут вырабатывать энергию почти за половину стоимости

Немецкий стартап Kitekraft разрабатывает летающие ветряные турбины, для разработки которых требуется в 10 раз меньше материалов, чем для традиционных ветряных турбин.Компания только что объявила об успешных летных испытаниях, которые она описывает как «важную веху на пути к нашему первому продукту мощностью 100 кВт».

На своем веб-сайте Kitekraft объясняет, что снижение требований к материалам для его летающей турбины, в которой используется трос вместо огромной башни, означает, что он может снизить затраты на свою энергию почти до половины от стоимости, производимой традиционными ветряными электростанциями на мегаватт. шкала. По словам компании, его углеродный след также ниже, чем у стандартных ветряных турбин, отчасти из-за того, что большие башни ветряных турбин обычно перевозятся автомобильным транспортом.

Эффективные возобновляемые источники энергии и небольшая часть инфраструктуры

Для достижения своих целей компания Kitekraft, которая недавно остановилась в техническом ускорителе Y Combinator, разработала автономный гибридный воздушный змей, который генерирует энергию с помощью восьми небольших бортовых роторов. Энергия, производимая самолетом, передается по тросу на наземную станцию, которая подключена к сети. Создатели Kitekraft заявляют, что их прототип генерирует ту же энергию, что и концы больших лопастей ветряных турбин — самой быстро движущейся части лопасти — с небольшой долей необходимой инфраструктуры.

В прошлом году в интервью FastCompany со-генеральный директор Kitekraft Флориан Бауэр также объяснил, что эту технологию также можно адаптировать для использования на море. «Вам просто нужна наземная станция для воздушного змея, например, плавучий буй», — сказал он. «Не требуется никакого фундамента, как огромная башня, выходящая на морское дно». Если ветер станет слишком сильным, кайты можно просто спустить, чтобы не повредить машины. Кадры с недавних испытательных полетов компании можно посмотреть ниже.

Kitekfraft стремится увеличить частоту тестовых полетов

После испытаний компании в автономном режиме в прошлом месяце другой соучредитель Kitekfraft, Макс Айзензее, сказал, что «мы продолжаем наши шаги в направлении окончательного дизайна продукта». Испытания означают, что несколько новых систем, включая специально разработанный многоэлементный аэродинамический профиль с большой подъемной силой, флюгер на основе магнита и промышленные компьютеры управления полетом на базе Linux, теперь прошли летные испытания. Айзензи объяснил, что теперь компания может увеличить частоту тестовых полетов и что «в ближайшие недели запланированы дальнейшие улучшения аппаратного и программного обеспечения, а также летные испытания, которые позволят расширить границы возможного.»

Для начала, Kitefraft планирует развернуть свои машины в микросетях на удаленных островах, где транспортировка массивной инфраструктуры ветряных электростанций и других систем возобновляемой энергии неосуществима. Ее машины также не так раздражают глаза — они едва заметны на расстоянии. — это означает, что они также могут быть протестированы в сообществах, которые отказались от предложений по созданию крупных ветряных электростанций.

В сообщении в блоге от сентября 2020 года Бауэр сказал, что Kitekraft принимает на себя роль другой фирмы под названием Makani.Makani работала над проектом летающей турбины, который сейчас прекращен, и решила выпустить тысячи страниц технической документации в качестве ресурсов с открытым исходным кодом, как только решила больше не заниматься разработкой этой технологии. Как тогда выразился Бауэр, это «свидетельство ориентированного на миссию» характера работы, выполняемой такими компаниями, как Makani, а теперь и Kitekraft.

Ветроэнергетика рискует стать слишком дешевой, говорит ведущий производитель турбин.

Модель ветряной турбины с логотипом Siemens Gamesa демонстрируется за пределами годового общего собрания акционеров в Замудио, Испания, 20 июня 2017 года.REUTERS / Vincent West

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к reuters.com

Зарегистрируйтесь

КОПЕНГАГЕН, 24 ноября (Рейтер) — Глава Siemens Gamesa (SGREN.MC) предупредил в среду, что десятилетняя гонка, чтобы принести снижение затрат на производство энергии ветра не могло продолжаться, поскольку это уменьшило бы финансовые возможности производителей турбин для продолжения инвестирования в новые технологии.

Бум инвестиций в экологически чистую энергию для решения проблемы изменения климата помог снизить стоимость энергии ветра до уровня, при котором она может конкурировать с ископаемыми видами топлива, такими как уголь и природный газ.

«Мы явно достигли того, что энергия ветра теперь дешевле, чем что-либо еще. Но я считаю, что мы не должны делать ее слишком дешевой», — сказал Рейтер генеральный директор Андреас Науэн.

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к reuters.com

Зарегистрируйтесь

Согласно исследованию Бернштейна, в Европе ветряная и солнечная энергия в настоящее время значительно дешевле угля, природного газа и ядерной энергии.

Спрос на ветряные турбины находится на рекордно высоком уровне, что обусловлено переходом к «зеленому», но более низкие цены и усиление конкуренции снизили рентабельность.

«Вероятно, мы зашли слишком далеко», — сказал Науэн. Он добавил, что способность отрасли продолжать инвестировать в новые технологии и заводы уменьшится, если стремление к сокращению затрат на ветроэнергетику будет продолжаться такими же темпами.

Операционная прибыль производителей ветряных турбин также снижается из-за роста затрат из-за нехватки предложения и высоких цен на сырье, такое как сталь.

Как Siemens Gamesa, так и ее главный конкурент Vestas (VWS.CO) заявили, что они смогли переложить часть более высоких затрат на клиентов, что, вероятно, со временем отразится на более высоких аукционных ценах и соглашениях о покупке электроэнергии.

Ранее в этом месяце Vestas снизила свой прогноз на 2021 год во второй раз в этом году и теперь ожидает, что операционная прибыль составит 4% по сравнению с 5-7% ранее — это далеко от ее долгосрочной цели — 10% маржи.

Siemens Gamesa также расширила горизонты, на которых она ожидает достичь своей долгосрочной цели по марже в 8-10% до 2024 или 2025 года по сравнению с 2023 годом ранее. читать дальше

Правительства во всем мире постепенно отказываются от щедрых субсидий на ветроэнергетику, выбирая более конкурентные тендеры и отдавая предпочтение разработчикам проектов, которые подают самые низкие ставки.

«В будущем нам необходимо изменить систему аукционов», — сказал Науэн. Он предложил учитывать такие критерии, как создание рабочих мест на местном уровне, а не сосредотачиваться только на цене.

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к reuters.com

Зарегистрироваться

Отчетность Stine Jacobsen; Под редакцией Яна Харви

Наши стандарты: принципы доверия Thomson Reuters.

Основы ветроэнергетики | NREL

Ветер возникает, когда поверхность земли неравномерно нагревается солнцем.Энергия ветра можно использовать для выработки электроэнергии.

Ветряные турбины

Ветряные турбины, как и ветряные мельницы, устанавливаются на башне, чтобы улавливать как можно больше энергии. На высоте 100 футов (30 метров) и более над землей они могут воспользоваться более быстрым и менее бурный ветер. Турбины улавливают энергию ветра своим пропеллером. лезвия.Обычно на валу устанавливаются две или три лопасти, образующие ротор .

Лезвие действует как крыло самолета. Когда дует ветер, карман низкого давления воздух образуется на подветренной стороне лопасти. Затем воздушный карман низкого давления вытягивает лезвие к нему, заставляя ротор вращаться. Это называется лифт . Сила подъема на самом деле намного сильнее, чем сила ветра, направленная против ветра. передняя сторона клинка, которая называется drag .Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер, и вращающийся вал вращает генератор, чтобы вырабатывать электричество.

Исследования ветроэнергетики

NREL в основном проводятся в кампусе Флэтайронс, недалеко от Боулдера, Колорадо.

Ветряные турбины коммунального назначения на ветряной электростанции Сидар-Крик в Гровере, штат Колорадо. Фото Денниса Шредера / NREL

Плавающая морская ветряная турбина VolturnUS с полупогружной плавучей ветроэнергетической установкой Платформа, Университет штата Мэн, часть консорциума DeepCWind. Фотография из Университета штата Мэн

Наземная ветроэнергетика

Ветряные турбины могут использоваться как автономные приложения или их можно подключать к электросети или даже в сочетании с фотоэлектрической системой (солнечными элементами). Для коммунальные (мегаваттные) источники энергии ветра, большое количество ветряных турбин обычно строятся близко друг к другу, чтобы сформировать ветряную электростанцию ​​ , также называемую ветровой электростанцией .Некоторые поставщики электроэнергии сегодня используют ветряные установки для снабжения электроэнергией своих потребителей.

Автономные ветряные турбины обычно используются для перекачки воды или связи. Однако домовладельцы, фермеры и владельцы ранчо в ветреных районах также могут использовать ветряные турбины. как способ сократить свои счета за электричество.

Распределенная энергия ветра

Малые ветровые системы также обладают потенциалом в качестве распределенных энергоресурсов.Распространено энергоресурсы относятся к множеству небольших модульных технологий производства энергии. которые могут быть объединены для улучшения работы системы подачи электроэнергии. Для получения дополнительной информации о распределенном ветре посетите Отдел ветроэнергетических технологий Министерства энергетики США.

Морская ветроэнергетика

Оффшорная ветроэнергетика — относительно новая отрасль в США.Америки первая оффшорная ветряная электростанция, расположенная в Род-Айленде, у побережья острова Блок, был включен в декабре 2016 года. В отчете Wind Vision Министерства энергетики США показано, что к 2050 году морской ветер будет доступен во всех прибрежных регионах страны.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о ветровой энергии посетите следующие ресурсы:

Основы ветроэнергетики
U.S. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Карты и данные по ветроэнергетике
DOE’s WINDExchange

Как работают ветряные турбины
Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.

Малые ветроэнергетические системы
Программа энергосбережения Министерства энергетики США

Американская ассоциация ветроэнергетики

Energy Kids Wind Basics
U.S. Управление энергетической информации Energy Kids

Береговая ветротурбинная платформа

Cypress

Революционная двухкомпонентная конструкция лопастей ветряных турбин

Платформа Cypress, которая включает ветряные турбины с диаметром ротора 158 и 164 метра, разной высотой ступицы и номинальной мощностью от 4,8 до 6,1 МВт, оснащена как цельными, так и сочлененными лопастями, что улучшает логистику и обеспечивает повышенную мощность от сложных до сложных. добраться до сайтов.Более длинные лопасти ветряных турбин улучшают AEP и помогают снизить нормированную стоимость электроэнергии (LCOE), а запатентованная конструкция позволит устанавливать эти более крупные наземные ветряные турбины в местах, которые ранее были недоступны.

Эта особенность платформы Cypress значительно снижает логистические затраты, позволяя собирать ножи на месте и сокращая затраты на разрешение оборудования и дорожные работы, необходимые для транспортировки более длинных ножей. Не менее важно то, что ветряная турбина оснащена наконечниками лопастей, которые обеспечивают клиентам большую гибкость в отношении условий и требований ветра на площадке.

Высокотехнологичные карбоновые лопасти были разработаны в результате длительного партнерства между подразделением GE Onshore Wind, Глобальным исследовательским центром GE и подразделением LM Wind Power компании GE, с использованием преимуществ исследований, проектирования и крупномасштабного производственного опыта этих команд для создания Cypress лопасти ветряных турбин от концепции до испытанной и проверенной реальности.

Значительные улучшения AEP

Платформа Cypress отличается повышенной эффективностью обслуживания, а также улучшенными возможностями логистики и размещения, что в конечном итоге приносит больше пользы клиентам.Он разработан с возможностью масштабирования с течением времени, что позволяет GE предлагать более широкий спектр номинальных мощностей и высот ступиц для удовлетворения потребностей клиентов во всем диапазоне ветряных турбин мощностью 5 и 6 МВт.

Платформа также обеспечивает увеличение AEP на 50% в течение срока службы платформы по сравнению с турбинами GE мощностью 3 МВт.

Система мониторинга состояния (CMS)

Службы обнаружения аномалий CMS и SCADA компании

GE, совместимые с нашими ветряными турбинами Cypress, включают дополнительный набор передовых решений для мониторинга состояния.Эти системы могут заблаговременно обнаруживать надвигающиеся проблемы с трансмиссией и всей турбиной, повышая доступность и снижая расходы на техническое обслуживание, снижая стоимость эксплуатации ветряной турбины. Это сервисное решение, основанное на полувековом опыте работы силовых агрегатов и мониторинга аномалий данных, теперь является стандартным для платформ GE мощностью 3 МВт и Cypress.

Более эффективные услуги

Платформа Cypress, разработанная для скоростей ветра IEC (S), использует лучшие из турбин GE мощностью 2 и 3 МВт, включая проверенный DFIG (индукционный генератор с двойным питанием), и надежную архитектуру трансмиссии.

Платформа Cypress специально разработана для обслуживания, с усовершенствованиями, которые помогают облегчить ремонт вышки и устранение неисправностей с ее электрической системой, расположенной наверху башни. Однако за счет усиления тестирования оборудования на уровне системы и повышения надежности производственного процесса Cypress продолжает раздвигать пределы традиционных уровней надежности основных компонентов.

Эта комбинация запланированных, основанных на условиях и прогнозных услуг поможет повысить надежность, время безотказной работы и производительность, в конечном итоге снизив затраты на жизненный цикл для клиентов.

турбина | Британника

турбина , любое из различных устройств, которые преобразуют энергию потока жидкости в механическую энергию. Преобразование обычно осуществляется путем пропускания жидкости через систему неподвижных каналов или лопаток, которые чередуются с каналами, состоящими из лопастей, похожих на ребра, прикрепленных к ротору. Путем организации потока на лопасти ротора действует касательная сила или крутящий момент, ротор вращается, и работа извлекается.

Турбины можно разделить на четыре основных типа в зависимости от используемых жидкостей: вода, пар, газ и ветер. Хотя одни и те же принципы применимы ко всем турбинам, их конкретные конструкции достаточно различаются, чтобы заслужить отдельное описание.

Гидравлическая турбина использует потенциальную энергию, возникающую в результате разницы в высоте между верхним водным резервуаром и уровнем воды на выходе из турбины (отводом), чтобы преобразовать этот так называемый напор в работу. Водяные турбины — современные преемники простых водяных колес, которым около 2000 лет.Сегодня гидротурбины в основном используются для производства электроэнергии.

Однако наибольшее количество электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами, соединенными с электрогенераторами. Турбины приводятся в действие паром, вырабатываемым либо в генераторе, работающем на ископаемом топливе, либо в генераторе, работающем на атомной энергии. Энергия, которую можно извлечь из пара, удобно выражать через изменение энтальпии в турбине. Энтальпия отражает формы тепловой и механической энергии в процессе потока и определяется суммой внутренней тепловой энергии и произведением давления на объем.Доступное изменение энтальпии через паровую турбину увеличивается с увеличением температуры и давления парогенератора и с уменьшением давления на выходе из турбины.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Для газовых турбин энергия, извлекаемая из текучей среды, также может быть выражена через изменение энтальпии, которое для газа почти пропорционально перепаду температуры в турбине. В газовых турбинах рабочим телом является воздух, смешанный с газообразными продуктами сгорания.Большинство газотурбинных двигателей включает, по крайней мере, компрессор, камеру сгорания и турбину. Они обычно монтируются как единое целое и работают как законченный первичный двигатель в так называемом открытом цикле, когда воздух всасывается из атмосферы, а продукты сгорания, наконец, снова выбрасываются в атмосферу. Поскольку успешная работа зависит от интеграции всех компонентов, важно рассматривать устройство в целом, которое на самом деле является двигателем внутреннего сгорания, а не только турбиной.По этой причине газовые турбины рассматриваются в статье двигатель внутреннего сгорания.

Энергия ветра может быть извлечена ветряной турбиной для производства электроэнергии или для откачки воды из скважин. Ветряные турбины являются преемниками ветряных мельниц, которые были важным источником энергии с позднего средневековья до XIX века.

Fred Landis

Водяные турбины обычно делятся на две категории: (1) импульсные турбины, используемые для высокого напора воды и низкого расхода, и (2) реактивные турбины, обычно используемые для напора ниже примерно 450 метров и среднего или высокого расхода.Эти два класса включают в себя основные типы, обычно используемые, а именно, импульсные турбины Пелтона и реактивные турбины типа Фрэнсис, пропеллер, Каплана и Дериаза. Турбины могут быть оборудованы как горизонтальными, так и, чаще, вертикальными валами. Для каждого типа возможны широкие вариации конструкции для соответствия конкретным местным гидравлическим условиям. Сегодня большинство гидравлических турбин используются для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях.

Импульсные турбины

В импульсных турбинах потенциальная энергия или напор воды сначала преобразуется в кинетическую энергию путем выпуска воды через сопло тщательно продуманной формы.Струя, выбрасываемая в воздух, направляется на изогнутые лопатки, закрепленные на периферии бегунка, для извлечения энергии воды и преобразования ее в полезную работу.

Современные импульсные турбины основаны на конструкции, запатентованной в 1889 году американским инженером Лестером Алленом Пелтоном. Свободная водная струя попадает в лопатки турбины по касательной. Каждый ковш имеет высокий центральный гребень, так что поток разделяется, оставляя желоб с обеих сторон. Колеса Пелтона подходят для высоких напоров, обычно выше 450 метров при относительно низком расходе воды.Для максимальной эффективности скорость конца рабочего колеса должна составлять примерно половину скорости ударной струи. КПД (работа, производимая турбиной, деленная на кинетическую энергию свободной струи) может превышать 91 процент при работе с 60–80 процентами полной нагрузки.

Мощность одного колеса можно увеличить, используя более одной форсунки. Для горизонтальных валов характерны двухструйные устройства. Иногда на одном валу устанавливаются два отдельных бегунка, приводящих в движение один электрогенератор. Агрегаты с вертикальным валом могут иметь четыре или более отдельных форсунок.

Если электрическая нагрузка на турбину изменяется, ее выходная мощность должна быть быстро отрегулирована в соответствии с потреблением. Это требует изменения расхода воды, чтобы поддерживать постоянную скорость генератора. Скорость потока через каждое сопло регулируется расположенным в центре наконечником или иглой аккуратной формы, которая скользит вперед или назад под управлением гидравлического серводвигателя.

Правильная конструкция иглы гарантирует, что скорость воды, выходящей из сопла, остается практически неизменной независимо от отверстия, обеспечивая почти постоянный КПД в большей части рабочего диапазона.Нецелесообразно внезапно уменьшать поток воды, чтобы соответствовать уменьшению нагрузки. Это может привести к разрушительному скачку давления (гидроудару) в подающем трубопроводе или напорном затворе. Таких скачков можно избежать, добавив временное сопло для разлива, которое открывается при закрытии основного сопла, или, что более часто, частично вставляя отражающую пластину между струей и колесом, отклоняя и рассеивая часть энергии при медленном закрытии иглы.

Другой тип импульсной турбины — турбина турго.Струя падает под косым углом на бегунок с одной стороны и продолжает двигаться по единственному пути, выходя на другую сторону бегунка. Этот тип турбины использовался в установках среднего размера с умеренно высоким напором.

Реакционные турбины

В реактивной турбине силы, приводящие в движение ротор, достигаются за счет реакции ускоряющегося потока воды в рабочем колесе при падении давления. Принцип реакции можно наблюдать в роторном оросителе для газонов, где выходящая струя вращает ротор в противоположном направлении.Из-за большого разнообразия возможных конструкций рабочих колес реактивные турбины могут использоваться в гораздо большем диапазоне напоров и расходов, чем импульсные турбины. Реакционные турбины обычно имеют спиральный впускной кожух, который включает регулирующие заслонки для регулирования потока воды. На входе часть потенциальной энергии воды может быть преобразована в кинетическую энергию по мере ускорения потока. Впоследствии энергия воды отбирается в роторе.

Как отмечалось выше, широко используются четыре основных типа реактивных турбин: турбины Каплана, Фрэнсиса, Дериаза и пропеллерные.