Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Cміттєспалювальна електростанція в Івано-Франківській області
23.01.2017р.

Чеська компанія «Sky Power» планує збудувати на...

Данія планує надати Україні технічну допомогу для розвитку ВДЕ
23.01.2017р.

Голова Держенергоефективності Сергій Савчук...

Oбговорено проект Плану пріоритетних дій Уряду до 2020 року в галузі енергетики
20.01.2017р.

Обговорення проведено за участю правління...

«Укрелектромаш» планує збільшити продажі утричі
19.01.2017р.

Харківський електротехнічний завод (ХЕЛЗ)...

Зупинки зі сонячними батареями і підігрівом
19.01.2017р.

Англо-американська компанія «CLA Urban International» планує...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

7058
16.03.2006р. |
Вітрякам ще довго жити!

Вітряки-млини давно відійшли у минуле. Млинами стали електроагрегати різної потужності. Тож проблем з помелом зерна в сільському господарстві нема. Але спокушає думка про “запрягання” вітру вже у новій якості – використання вітряків як електростанцій. І ідеї конструкторів знаходять реальне втілення. Свідчення цьому хоча б сучасні пейзажі Голландії, де численні вітряки не сприймаються як екзотика. Адже вони не тільки виробляють електроенергію, а й продовжують виконувати свою одвічну роботу: мелють зерно. А у нас? Чи маємо перспективи бачити в Україні голландські пейзажі?
"Електротема" № 12 (20) 24 червня - 7 липня 2003 року

Історична довідка

Дармову силу вітру людство використовувало здавна. Вже у 2 ст. до нашої ери млини працювали у Персії. Ще раніше їх використовували в Китаї. У Росії на початок двадцятого століття крутилося близько 2500 тисяч вітряків із загальною потужністю понад мільйон кіловат. У 1917 р. власників млинів було оголошено експлуататорами. І вітряки залишились без господарів. Цегляні розбиралися на потреби комун, дерев’яні – на дрова. А металеві робочі машини перетворювалися на металобрухт.

Правда, пізніше, за радянської влади, держава робила спроби використовувати силу вітру. У 1931 році поблизу Ялти була побудована найбільша на ті часи вітроенергетична установка потужністю 100 кіловат. Створений для цього Інститут вітроенергетики розробив проект агрегату потужністю 5000 кіловат. Але науковий заклад швидко був закритий як непотрібний. Адже наступила ера Дніпрогесу, яка дала поштовх до будівництва Дніпровського каскаду гідроелектростанцій – величезних бетонних загат, які перетворили береги Славутича у болота, поламали природне життя ріки, вичили із землеробства тисячі гектарів славетного українського чорнозему. В результаті - із радянської вітроенергетики вийшов “пшик”.

Нині у світовій практиці використання сили вітру спостерігається бум. Друге життя млинів спонукає інженерну думку на створення різноманітних вітрових агрегатів. Здебільшого, вони малопотужні, передбачені для використання у малих фермерських господарствах. Отже, економічно вигідні, бо відносно дешеві: виробляють “дармову” електроенергію.

Ентузіасти вітроенергетики є і в Україні. Їхня робота певною мірою підтримується державою.

Передісторія господарів вітру

Середина дев’яностих двадцятого століття. Постановою Кабінету Міністрів передбачено виділення міжгалузевій координаційній раді, що розподіляє кошти для виробництва вітростанцій, 0,5% оплати за електроенергію, яка надходить на рахунок Національного диспетчерського центру. У 1996 році Указом Президента України цю суму було збільшено до 0,75%. На ці кошти з самого початку претендували два виробники. КБ “Південне” (ДКБП) розробило власний агрегат вітряка АВЕ-250С. Україно-американська компанія “Уінденерго” налагодила випуск ліцензійних вітряків USW-56-100 (ними укомплектовано найбільшу в Україні Донузлавську ВЕС і кілька дрібних станцій). В результаті “боротьби” за кошти, основне фінансування було спрямоване на виготовлення ліцензійних вітряків.

В серпні 1997 року Президент доручив тодішньому першому віце-прем’єрові уряду Анатолію Голубченку курирувати питання використання вітру. Експерти доводили, що в майбутньому вітроенергостанції зможуть виробляти до 15% споживаної в Україні електроенергії.

У висліді, розвиток української вітроенергетики регулюється відповідною національною програмою.

Водночас, у ті ж дев’яності роки конкуренція у “боротьбі” за одержання державних фінансів вилилася на сторінки преси. Кожна сторона викладала свої аргументи, які мали право на життя. І тут доречно буде згадати ситуацію, що тоді складалася в сфері вибору конструкцій вітряків.

Погляди на розвиток вітрякобудування були протилежні. Схожі вони були в одному – фінансувати виробництво двох різних вітряків держава навряд чи здатна. Заступник генерального конструктора ДКБП Володимир Декалін тоді підкреслював: “Це ненормальна ситуація, ми не настільки багаті, щоб фінансувати два проекти. Треба визначитися, який з них здійснювати. “Уінденерго” виробляє багато компонентів, але АВЕ-250С – це від початку до кінця український вітряк. І це наші робочі місця”.

За словами директора Південної вітроенергетичної компанії – дочірньої фірми “Уінденерго”, - Володимира Кукушкіна, ситуація виглядала інакше. На гроші, що надходили від Координаційної ради, із USW-100 на той час було вже створено кілька вітростанцій. Тимчасом як усі зразки АВЕ-250С потребували доопрацювання, що вимагало значних коштів. Отже, на його думку, випускати вітроагрегати Україна зможе лише за ліцензією.

У тому протистоянні лавровий або терновий вінок (залежно від обставин) з успіхом могли приміряти обидві сторони. А як розвивається вітроенергетика сьогодні, яке обладнання користується попитом на агроринку? З цим запитанням редакція звернулася до технічного директора приватного підприємства `Аванте` (Київ) Юрія Фаворського, яке досить успішно просуває до споживача власну продукцію - малопотужні електровітряки. Відповідь отримали. Тож її друкуємо.

Техніка вітрової електроенергії

Відразу зазначимо, що інженерно правильна назва так званих електромлинів - вітроелектрична система безперебійного живлення (ВЕС). ВЕС включає в себе вітроелектричну установку, в нашому випадку, потужністю 0,75 кВт (ВЕУ-075); блок управління і перетворення (БУП) і акумуляторні батареї (АБ). Система призначена для перетворення енергії вітру в електричну, її нагромадження в АБ і перетворення за допомогою БУП в електроенергію стандартних параметрів. Тобто тих, якими можна організувати енергозабезпечення індивідуальних споживачів: АЗС, кафе та інших віддалених від мережі об`єктів; приватних будинків і невеликих фермерських господарств; готелей, кемпінгів, турбаз, санаторіїв; систем мікрозрошення й аерації водойм; систем освітлення і водопостачання; електропастухів та інших автономних об`єктів.

Потужність ВЕС, що виготовляється на підприємстві, визначена за умов середньостатистичного енергоспоживання однією сім`єю в межах 100-300 кВт×год/міс.

ВЕУ має ротор з аеромеханічним відцентровим регулятором кутової швидкості і механічним гальмом, безредукторну трансмісію і тихохідний генератор зі збудженням від постійних магнітів. Зазначені вузли й агрегати розміщено в гондолі, що за допомогою поворотного пристрою монтується на тригранну фермову опору, встановлену на фундаменті. Відчужувана при цьому площа землі — близько Æ2600 мм. Орієнтація за напрямом вітру — за рахунок вітрильності ротора.

Основні технічні характеристики ВЕУ:

Робочий діапазон швидкостей вітру, м/с

-стартова

2,5

-номінальна

7,5

-максимальна експлуатаційна

45

Потужність, Вт

-на клемах генератора

750

-номінальна на виході БУП

1500

-максимальна короткочасна (до 4 сек.)

3000

Напруга на виході БУП, В/Гц

220-230/50-60

Тип АБ

кислотна

Середній час роботи від АБ (190 А×г) при навантаженні 1 кВт годин

3,5

Маса гондоли, кг

32

Висота опори, м

11; 17

БУП працює цілковито в автоматичному режимі і виконує такі функції:

- автоматичний контроль за станом АБ і дотриманням режимів роботи, що забезпечують продовження їхнього терміну служби при збереженні споживчих властивостей;

- перетворення накопиченої енергії в параметри мережі; цифрова індикація поточних параметрів;

- автоматична комутація всіх процесів і навантажень на мережу ВЕУ залежно від наявності вітру чи мережі;

- підзарядка АБ від мережі чи від ВЕУ з нагромадженням енергії в АБ;

- цифрова і звукова сигналізація аварійних режимів.

Незаперечною перевагою споживчих властивостей ВЕС є наявність в складі БУП рідиннокрісталічного індикатора (РКІ) з зазначенням важливої для споживача інформації про час роботи на даному режимі до повного розрядження батареї в форматі (години: хвилини). Оскільки БУП допускає короткочасні перевантаження до 3 кВт , то запуск споживачів, що мають в своєму складі електродвигуни потужністю до 1 кВт, не є проблемою.

Важливим є і той факт, що ВЕУ максимально адаптована до вітрових умов більшої частини території України, а саме: її стартова швидкість лише 2,5 м/с, номінальна - ( 7,5 м/с).

До переваг ВЕУ належить також відсутність мультиплікатора і, як наслідок, зниження шуму і спрощення обслуговування при експлуатації.

Дослідна експлуатація ВЕС засвідчила, що замовники зовсім не враховують графік розподілу навантаження протягом доби, а просто підсумовують потужності споживачів. Звідси помилкова думка, що потужності ВЕС недостатньо. Хоча після розрахунків стає очевидним, що місячне енергоспоживання для середньостатистичної української родини складає в межах 100-300 кВт на місяць чи 3,3-10 кВт·год на добу і не залежить від сумарної потужності споживачів.

Практика впровадження ВЕС виявила ще один цікавий факт. Загальновідомо, що передмістя і деякі райони в самих містах останнім часом інтенсивно забудовуються. Ці будівлі, здебільшого, мають кілька поверхів і укомплектовані різною побутовою технікою й апаратурою, переважно імпортного виробництва. Крім цього, очевидна тенденція збільшення не тільки відносної, але й абсолютної енергооснащеності звичайної квартири, а тим більше котеджу. В зв`язку з цим навантаження на КТП, не розрахованих на сучасних споживачів, різко зросли і внаслідок цього напруга в мережі впала (іноді до 130 В). Побутова техніка (котли, пральні машини, насоси, телерадіоприлади), особливо імпортні, до таких умов роботи не пристосовані і «відмовляються» працювати. Більш того, багато недешевих пристроїв виходять з ладу через різкі перепади напруги. Тому для життєво важливих пристроїв доцільно використовувати однофазні стабілізатори напруги.

Стабілізатори потужністю до 22 кВт забезпечують:

- “чисту” форму синусоїдальної вихідної напруги у всьому діапазоні навантажень;

- стабілізацію вихідної напруги на рівні 220 В+7,5%-10%(+5%-7,5%) при зміні вхідної напруги від 130 В до 270 В (від 150 В до 260 В) частотою 50± 2,5 Гц;

- захисне відімкнення споживачів при підвищенні вхідної напруги більш ніж 285 В (270 В) з наступним автоматичним підключенням навантаження при зниженні вхідної напруги до робочого рівня;

- захист від короткого замикання і тривалого перевантаження на виході;

- режим «транзит» в аварійній ситуації;

- захист споживачів від перенапруги в режимі «транзит» в діапазоні напруги 247-257 В;

- тепловий захист автотрансформатора в інтервалі температур 75-98 оС;

- нормоване (4,5-7,5 с) відімкнення споживачів при короткочасному зникненні мережі (запобігає ушкодженню імпульсних джерел живлення).

Але стабілізація напруги не знімає проблеми гарантованого енергозабезпечення споживачів через відімкнення мережі чи її відсутність на деяких дачних ділянках, відгінних пасовищах, маяках, радіорелейних станціях, метеопостах та інших віддалених від систем централізованого енергозабезпечення об`єктах.

У випадку відімкнення або зникнення мережі, ситуацію врятує ВЕС чи її складові частини (БУП і АБ), що в даному випадку виконують функцію джерела безперебійного живлення підвищеної потужності і подовженого часу роботи. У випадку відімкнення існуючої мережі, БУП повноцінно функціонує в режимі резервного джерела навіть без використання ВЕУ. У випадку відсутності мережі використання ВЕУ чи іншого джерела постійного струму, наприклад, фотоелементів, обов`язково, тому що АБ необхідно підзаряджати.

Блоки безперебійного живлення і перетворювачі напруги з 12 (24) В постійного струму в 220 В, 50 Гц змінного струму потужністю від 250 до 2000 Вт вкрай необхідні в моменти відімкнення мережі для живлення агрегатів систем опалення, водопостачання тощо.

В даний момент виконується дослідна експлуатація багатофункціонального БУП для роботи з гібридними вітросонячними системами. В цьому випадку передбачається більш плавне середньорічне покриття навантажень, тому що вітер домінує в осінньо-зимовий період, а сонце -у весняно-літній, а також збільшення середньодобового (середньомісячного) виробництва енергії за рахунок збільшення ймовірності одночасної роботи двох незалежних джерел енергії. Отже, при роботі двох джерел з одним БУП, вартість системи в цілому знижується і, як наслідок, зменшується вартість вироблення одної кіловат/години електроенергії.

Вітер `качає` воду

Коротко зупинимось на вітрових водопідйомних установках (ВВПУ). На початку 60-х років в СРСР нараховувалося понад 20 000 вітродвигунів, переважно водопідйомних. З них тільки в Полтавської області було 650, які цілком забезпечували водопостачання господарств, де були встановлені. Зараз використання ВВПУ не менш актуальне.

Сучасна технологія виробництва тваринницької продукції передбачає організацію відгінно-пасовищного утримання тварин в літній період. Вода потрібна. Поливне землеробство в південних і степових районах України також потребує води. Яскравий приклад – відомий заповідник Асканія-Нова, існування якого без належного водопостачання, м`яко кажучи, проблематичне. Дуже ефективними ВВПУ можуть виявитися при їх використанні для відводу води з підтоплених ділянок, будівель і споруд. І, звичайно, традиційне їх використання для водопостачання фермерських, сільськогосподарських та інших споживачів у сільській місцевості і на дачних ділянках.

Дуже перспективний напрямок використання ВВПУ — краплинний полив, так зване мікрозрошення, і аерація водойм. Адже ВВПУ доступні за ціною, а їхня експлуатація не вимагає спеціальної підготовки завдяки простоті конструкції.

ВВПУ, що зображена на фото 3, з діаметром ротора 3 м, продуктивністю 1300 л/год при швидкості вітру 4,5 м/с зі свердловиною глибиною до 50 м, оснащена поршневим насосом. Установка пройшла випробовування на полігоні Державного НДІ нетрадиційної енергетики й електротехніки (ДНДІНЕЕ), а її прототипи з діаметром ротора 2,44 м дотепер успішно експлуатуються. Маса установки (без труб) – 450 кг. Висота до осі ротора – 10,5 м. Вартість такої установки близько 1300 у.о.

Також пропонується ВВПУ малої потужності, оснащена мембранним насосом і призначена, переважно, для індивідуальних споживачів. Її технічні характеристики такі:

- діаметр ротора, м – 1,2;

- кількість лопатей, шт – 12;

- висота до осі ротора, м – 4,6;

- продуктивність при швидкості вітру 5 м/с, л/год – 300;

- максимальна глибина всмоктування води, м – 8;

- максимальна висота нагнітання води, м – 3,5;

- мінімальна робоча швидкість вітру, м/с – 2,5;

- максимальна швидкість вітру, м/с – 40;

- маса, кг – 40;

- ціна, у.о. – близько 400.

Також була розроблена, виготовлена і випробувана ВВПУ АВЕ4.00.00.00 (фото2), що має такі технічні характеристики:

- діаметр ротора, м - 2,0;

- кількість лопатей, шт. – 9;

- висота до осі ротора, м – 6,0;

- продуктивність при швидкості вітру 4-5 м/с, л/год – 1000;

- висота нагнітання води, м – 20;

- тип насоса – поршневий заглибний;

- мінімальна робоча швидкість вітру, м/с – 2,5;

- максимальна швидкість вітру, м/с – 40;

- маса, кг – 150.

- ціна, у.о - близько 600.

Досвід експлуатації засвідчив, що ВВПУ не обов`язково має бути розташована над джерелом води. Залежно від рівня води в колодязі чи водоймі і відстані від цих джерел до місця установки ВВПУ, джерело води і ВВПУ можуть бути територіально рознесені (теоретично різниця між рівнем води в джерелі і рівнем установки насоса не може бути більше 10 м, а практично за рахунок гідравлічних втрат на всмоктування, подовження розширення/звуження потоку - ще менше).

Крім того, маємо позитивний досвід використання верхнього шару води (`верховодки`), що перебуває на глибині 4 м. Фільтр насоса просто вставлений в піщаний водоносний шар, а насос розміщено на поверхні землі.

Бажаним елементом систем водопостачання на базі ВВПУ є наявність водонапірної башти, що акумулює енергію вітру у вигляді потенційної енергії піднятої вітром води і покриває піки споживання, отже забезпечує споживачів водою в періоди відсутності вітру необхідної швидкості.

Варто знати, що при проектуванні системи водопостачання на базі ВВПУ необхідно враховувати дебіт джерела води, з якого передбачається подача. ВВПУ не повинна викачувати води більше, ніж є в джерелі. В іншому випадку колодязь може замулюватись. Більшість шахтних колодязів має глибину до 10 м і дебіт 0,2-5 м3/год.

Варто також враховувати можливість роботи ВВПУ в зимовий період, для чого джерело води і трубопроводи мають бути утеплені.

Якщо насос підібраний по максимальній потужності ВВПУ при розрахунковій швидкості вітру, наприклад 8 м/с, то його робоча характеристика N = f ( w) не буде перетинати робочі характеристики ВУ при швидкостях вітру, наприклад, 6 м/с і нижче через перевантаження. Таким чином, ВВПУ з таким насосом буде простоювати більшу частину року, тимчасом як вода господарству необхідна щодня. Тому ВВПУ має працювати на тих швидкостях вітру, що найбільш ймовірні для даного регіону, тобто на середньорічних, хоча і з меншою потужністю і коефіцієнтом використання енергії вітру, а використання водонапірної башти дозволить згладити пікове споживання води.

Дуже перспективним напрямком може виявитися використання ВЕУ, обладнаних синхронними генераторами, з іншими механізмами (насоси, млини, крупорушки, тощо), що приводяться в обертальний рух асинхронними електродвигунами з короткозамкнутим ротором. В цьому випадку ВЕУ і приводні механізми працюють за принципом «електричного вала», тобто можуть бути територіально рознесені. Ця обставина особливо важлива при водопостачанні, тому що ВВПУ не завжди може працювати з максимальною ефективністю в умовах пересіченої місцевості. Причина в тім, що ВВПУ відносно жорстко прив`язана до джерела води, що здебільшого розташоване в низині, а вітри, навпаки, домінують на височині. При роботі за принципом «електричного вала» електрична частина ВЕУ значно спрощується, тому що немає потреби в стабілізації вихідних параметрів генератора. Необхідно лише забезпечити обмеження кутової швидкості ротора, а отже, і напруги електрогенератора за допомогою аеромеханічного відцентрованого регулятора.

Таким чином, на сьогоднішній час вітроелектричні системи можуть забезпечувати потреби в гарантованому енергопостачанні споживачів, що страждають від раптових та аварійних відімкнень, а також внести свій внесок у виконання Національної енергетичної програми України.

За матеріалами ПП `АВАНТЕ` підготував Іван ХИТРЕЙКО

Теги та ключові фрази
електро вітряки реферат, для чого потрібні електро вітряки, робота електро вітряка, електро витряк, Вітрові.електро.ста62ій, електровітряки ціна, Електро витряки цина, електро вітряк ціна, електричні вітряки, вітряки для електроенергії


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.