Реферат

на тему:

Енергія вітру

Вступ

Характерною прикметою сучасної енергетики України є рух в напряму
розвитку екологічно чистої енергетики на основі нетрадиційних та
відновлюваних джерел енергії.

Досить швидким темпам її розвитку сприяє науковий та практичний доробок
в цій галузі, набутий на протязі останніх 20 років в Київському
політехнічному інституті і в Інституті електродинаміки НАН України.
Значний вклад в розвиток нетрадиційної енергетики внесли Інститут
загальної енергетики та Інститут теплофізики НАН України, МНТЦ
вітроенергетики, ДНДІ нетрадиційної енергетики Міненерго України.

В останній час нетрадиційна енергетика отримала визнання з боку
державних органів влади, в результаті чого підготовлено та прийнято ряд
державних програм і поправок до законів про енергетику, що створює
сприятливі умови як для впровадження і експлуатації вже розробленого
обладнання нетрадиційної енергетики, так і розвитку нових
енерготехнологій та устаткування.

Першочерговим завданням для успішної реалізації завдань основної
програми розвитку НВДЕ — Програми державної підтримки розвитку
нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії та малої гідро- і
теплоенергетики України — по широкомасштабному використанню енергії НВДЕ
є встановлення енергетичного потенціалу кожного з видів НВДЕ по всій
території України, для чого створюється єдина Інформаційно-аналітична
система з розширеними функціями, що дозволяє оперативно вирішувати
питання ефективності впровадження енергетичного обладнання в конкретній
місцевості.

Використання створеної на даний час інформаційно-аналітичної системи
оцінки енергетичного потенціалу відновлюваних джерел енергії України
дозволяє проводити щорічне відслідкування та уточнення кількісних
параметрів енергетичного потенціалу відновлюваних джерел енергії по всій
території України, отримуючи результати у вигляді картографічної
інформації з візуалізацією результатів у вигляді картографічної та
атрибутивної бази даних. Відслідкування і аналіз поточної та
багаторічної інформації має за мету також видачу рекомендацій для
застосування як вже освоєних, так і нових відновлюваних джерел енергії
по всій території України.

Інформаційно-аналітична система оцінки потенціалу відновлюваних джерел
енергії в Україні дозволить визначати обгрунтовані технічно-досяжні
обсяги використання енергії відновлюваних джерел, що сприятиме виконанню
завдань Програми державної підтримки розвитку нетрадиційних та
відновлюваних джерел енергії та малої гідро- і теплоенергетики.

1. Енергія вітру

Використання будь-якого виду енергії і виробництво електроенергії
супроводжується утворенням багатьох забруднювачів води і повітря.
Перелік таких забруднювачів на диво довгий, а їхні кількості надзвичайно
величезні.

Цілком природно виникає питання, чи завжди використання енергії і
виробництво електроенергії повинне супроводжуватися руйнуванням
навколишнього середовища. І якщо правда, що будь-який вид людської
діяльності неминуче впливає на природу, то ступінь цієї шкоди різний. Ми
не можемо не впливати на середовище, у якій живемо, оскільки для
підтримки життєвих процесів як таких необхідно поглинати і
використовувати енергію.

Людина, безумовно, впливає на навколишню його середовище, однак у
природі існують природні механізми, що врівноважують, що підтримують
середовище і спільноти, що живуть у ній, у стані рівноваги, коли всі
зміни відбуваються досить повільно. Проте в багатьох випадках
господарська діяльність людини порушує рівновагу, підтримувану цими
механізмами, що призводить до швидких змін умов навколишнього
середовища, з якими ні людина, ні природа не можуть успішно справитися.
Традиційне виробництво енергії, що дає величезні кількості забруднювачів
води і повітря, — один з видів такої діяльності людини.

Дивно, що всього двісті років тому людство, крім енергії самої людини і
тварин, володіло тільки трьома видами енергії. І джерелом цих усіх трьох
видів енергії було Сонце. Енергія вітру обертала крила вітряних млинів,
на яких мололи зерно чи ткали. Для того щоб можна було скористатися
енергією води, необхідно, щоб вода бігла вниз до моря від вище
розташованого джерела, де річка наповняється за рахунок дощів, що
випадають.

За останнє десятиліття інтерес до цих джерел енергії постійно зростає,
оскільки в багатьох відносинах вони необмежені. У міру того як
постачання палива стає менш надійним і більш дорогим, ці джерела стають
усе більш привабливими і більш економічними. Підвищення цін на нафту і
газ послужило головною причиною того, що ми знову звернули свою увагу на
воду, вітер і Сонце.

У пошуках альтернативних джерел енергії в багатьох країнах чимало уваги
приділяють вітроенергетиці. Вітер служив людству протягом тисячоліть,
забезпечуючи енергію для вітрильних суден, для розмелу зерна і
перекачування води. В даний час головне місце займає виробництво
електроенергії. Уже сьогодні в Данії вітроенергетика покриває близько 2%
потреб країни в електроенергії. У США на декількох станціях працює
близько 17 тисяч вітроагрегатів загальною потужністю до 1500 Мвт.
Вітроенергетичні пристрої випускаються не тільки в США і Данії, але і
Великій Британії, Канаді, Японії і деяких інших країнах.

Для того, щоб будівництво вітроелектростанції виявилося економічно
виправданим, необхідно, щоб середньорічна швидкість вітру в даному
районі складала не менш 6 метрів за секунду. У нашій країні вітряки
можна будувати на узбережжях Чорного і Азовського морів, у степових
районах, а також у горах Криму і Карпат. У нинішню епоху високих цін на
паливо можна вважати, що вітродвигуни виявляться конкурентноздатними по
вартості і зможуть брати участь у задоволенні енергетичних потреб
країни.

Треба звернути увагу на те, що при швидкості вітру 33 км/год. подовження
крила пропелера в 4 рази (з 15 до 60 м) збільшує виробництво енергії в
16 разів. Відмітимо також, що при довжині крила 30 м вітер зі швидкістю
50 кілометрів за годину забезпечує виробництво електроенергії у 26 разів
більше, ніж вітер зі швидкістю 17 кілометрів за годину. Саме тому
інженери схиляються на користь великих вітродвигунів і прагнуть
перехопити вітер на великій висоті.

Більшість великих вітродвигунів, що споруджуються зараз чи уже діючих,
розраховано на роботу при швидкостях вітру 17-58 кілометрів за годину.
Вітер зі швидкістю менше 17 кілометрів за годину дає мало корисної
енергії, а при швидкостях більш 58 кілометрів за годину можливе
пошкодження двигуна.

Вітродвигуни не слід розраховувати на перехоплення штормових вітрів.
Навіть якщо такий вітер забезпечує одержання набагато більше енергії,
ніж слабкі вітри, він робить настільки сильний тиск на крила, що вся
машина може бути зруйнована. Крім того, тривалість часу, коли дмуть
штормові вітри, настільки мала, що внесок штормових вітрів у сумарне
виробництво енергії незначний, і це робить подібний ризик безглуздим.
Щоб усунути проблему штормових вітрів, крила вітродвигунів згинають так,
щоб вони були злегка повернені в одну сторону для зменшення напору
вітру; завдяки цьому повні удари сильних поривів не ушкоджують пропелер.
Ця стара практика відома як «оперення». Щоб запобігти поломці крил,
застосовують також нові матеріали, здатні протистояти великим
навантаженням.

Інші проблеми в конструкції вітродвигунів обумовлені просто природою
системи, необхідної для перехоплення енергії вітру. Двигуни звичайно
встановлюють на високих вежах, щоб пропелери були відкриті більш сильним
вітрам, що дмуть на великій висоті. Ближче до поверхні землі будинки,
дерева, невеликі пагорби і т.п. стримують і послабляють вітер. Тому
потрібні високі щогли. Однак важке устаткування — пропелер, коробка
передач і генератор — повинні розміщатися на верхівці щогли, і це
вимагає міцної конструкції.

Ще одну проблему використання енергії від вітродвигуна створює природа
самого вітру. Швидкість вітру варіює в широких межах — від легкого
подиху до могутніх поривів; у зв’язку з цим міняється і число обертів
генератора за секунду. Для усунення цього перемінний струм, що
виробляється при обертанні осі генератора, випрямляють, тобто
перетворюють у постійний, що йде в одному напрямку. При великих розмірах
вітродвигуна цей постійний струм надходить в електронний перетворювач,
що робить стабільний перемінний струм, придатний для подачі в
енергетичну систему. Невеликі вітродвигуни на кшталт тих, що
використовують на ізольованих фермах чи на морських островах, подають
випрямлений струм у великі акумуляторні батареї замість перетворювача.
Акумуляторні батареї необхідні для запасання електроенергії на періоди,
коли вітер занадто слабшає для виробництва енергії.

Більш важка проблема регулювання всієї системи електростанцій. Тут
бувають періоди, коли генератори виробляють мало енергії чи зовсім її не
виробляють. У такий час необхідно десь збільшити вироблення струму
звичайною електростанцією, щоб покрити потреби в ньому.

2. Потенціал вітрової енергії в Україні

Україна має потужні ресурси вітрової енергії: річний технічний
вітроенергетичний потенціал дорівнює 30 млрд. кВт(год.

В результаті обробки статистичних метеорологічних даних по швидкості та
повторюваності швидкості вітру проведено районування території України
по швидкостях вітру і визначено питомий енергетичний потенціал вітру на
різній висоті відповідно до зон районування.

Приведені дані є базовими при впровадженні вітроенергетичного обладнання
і призначені до використання проектувальниками об’єктів вітроенергетики
для встановлення оптимальної потужності вітроагрегатів та тилу енергії
(електрична або механічна) для ефективного її виробництва в конкретній
місцевості.

В умовах України за допомогою вітроустановок можливим є використання
15(19% річного об’єму енергії вітру, що проходить крізь перетин поверхні
вітроколеса. Очікувані обсяги виробництва електроенергії з 1 м2 перетину
площі вітроколеса в перспективних регіонах складають 800(1000 кВт(год/м2
за рік.

Застосуванння вітроустановок для виробництва електроенергії в
промислових масштабах найбільш ефективно в регіонах України, де
середньорічна швидкість вітру > 5 м/с: на Азово-Чорноморському
узбережжі, в Одеській, Херсонській, Запорізькій, Донецькій, Луганській,
Миколаївській областях, АР Крим та в районі Карпат.

Експлуатація тихохідних багатолопатевих вітроустановок з підвищеним
обертаючим моментом для виконання механічної роботи (помолу зерна,
підняття та перекачки води і т.п.) є ефективною практично на всій
території України.

Вітроенергетика України має достатній досвід виробництва, проектування,
будівництва, експлуатації та обслуговування як вітроенергетичних
установок, так і вітроенергетичних станцій; в країні є достатньо високий
науково-технічний потенціал і розвинена виробнича база. В останній час
розвитку вітроенергетичного сектора сприяє державна підтримка, що
забезпечує реалізацію ініціатив по удосконаленню законодавства,
структури керування, створенню вигідних умов для внутрішніх і зовнішніх
інвесторів.

Реалізація державних національних програм в галузі вітроенергетики на
2010 рік передбачає загальне річне виробництво електроенергії на
вітроелектростанціях та автономних вітроустановках близько 5,71 млн.
МВт(год; що дозволить забезпечити біля 2,5 відсотків від загального
річного електроспоживання в Україні.

Використання представлених в атласі даних по потенціалу вітрової енергії
значно спрощуватиме і здешевлюватиме роботи по вибору та проектуванню
вітроенергетичного обладнання та об’єктів вітроенерегетики.

3. Питомий енергетичний потенціал вітрової енергії в Україні

№ району Середньорічна швидкість вітру,

Vср, м/с Висота,

м Природний

потенціал вітру,

кВт(год/м2 рік Технічно-досяжний

потенціал вітру,

кВт(год/м2 рік

1 <4,25 15 1120 200 30 1510 280 60 2030 375 100 2530 460 2 4,5 15 2010 390 30 2710 520 60 3640 700 100 4540 850 3 5,0 15 2810 520 30 3790 690 60 5100 860 100 6350 975 4 5,5 15 3200 620 30 4320 830 60 5810 1020 100 7230 1150 Використана література Бабієв Г.М., Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи впровадження нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в Україні. // Електричний журнал. - Запоріжжя: ВАТ "Гамма", 1998. - №1. - С.63-64. Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи використання енергії та палива в Україні з нетрадиційних та відновлюваних джерел.//Бюл. "Новітні технології в сфері нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії", Київ: АТ "Укренергозбереження",1999.- №2, - С.30-38. PAGE PAGE 8

Похожие записи