Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Крупные ветряные турбины размещаются на высоких и прочных башнях. Высота типичной башни ветряной турбины, закрепленной на мощном бетонном фундаменте, составляет от 50 д<э 80 м. Для большей устойчивости башни закрепляют растяжками.

Лопасти ветряных турбин обычно в длину достигают от 25 до 40 м. Большинство крупных ветряных турбин имеют три лопасти, но в некоторых конструкциях может быть две, четыре и более. Диа­метр вращения равен удвоенной длине лопасти. Несущий подшип­ник лопастей, электрогенератор и охлаждающий аппарат генератора размещаются в контейнере, называемом гондолой или корзиной. По­добная конструкция предназначена для вращения с постоянной угло­вой скоростью около 20 оборотов в минуту в пределах всего рабо­чего диапазона (допустимых скоростей ветра) турбины. Изменения скорости ветра в пределах этого диапазона приводят к изменению количества вырабатываемой электроэнергии, но не меняют скорость вращения лопастей. Передаточный механизм (редуктор) переводит угловую скорость лопастей в собственную угловую скорость вала электрогенератора, производящего переменный ток частотой в 60 Гц (в США) или 50 Гц (в Европе и некоторых других частях света).

Для штатной работы ветряная турбина должна быть ориентиро­вана таким образом, чтобы ее лопасти вращались вокруг оси, на-

правленной вдоль направления ветра. Иными словами, плоскость, образованная вращающимися лопастями турбины, должна быть пер- пендикулярна направлению ветра. Для этого все устройство (ло­пасти и гондола) закрепляется на поворотной панели, способной вращаться на 360° в горизонтальной плоскости. Направление и ско­рость ветра определяются при помощи флюгарки и анемометра, инструментов, сходных с теми, которые используются метеороло­гами для тех же целей. Если ветер становится слишком сильным, отказоустойчивая тормозная система останавливает и фиксирует лопасти, а поворотная панель разворачивает устройство под углом примерно 90° к направлению ветра с тем, чтобы турбина испытыва­ла наименьшую нагрузку. [45]

ветренная. Некоторые модели, однако, имеют лопасти на стороне гондолы, направленной по ветру (рис. 11.5, Б), и называются под­ветренными. Какая из конструкций более эффективна (т. е. произ­водит больше электричества в долгосрочной перспективе с учетом затрат), до сих пор является предметом спора. Сторонники наве­тренной конструкции подчеркивают, что эта технология испытанная, а с начала нового тысячелетия в нее внесено множество усовершен­ствований, повысивших эффективность и долговечность. Сторонни­ки же подветренной конструкции утверждают, что ее лопасти могут «складываться» или «уклоняться» от ветра во время вращения, давая возможность турбине работать при более высокой скорости ветра, чем допустимо для наветренной турбины, что повышает показатель производительности.

К линиям электроснабжения или каскаду

На рисунке 11.6 изображены базовые узлы крупной ветряной турбины, подсоединенной к распределительной электрической сети.

На некоторых крупных ветроэлектростанциях группы ветряных тур­бин (до шести штук) объединяют в каскады, которые подсоединяют­ся к сети. В крупнейших ветропарках в каскады объединяют десятки турбин, и эта комбинация подключается по кабелю к электрораспре­делительной подстанции или к высоковольтной ЛЭП.

ПРЕИМУЩЕСТВА ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

• Ветер — возобновляемый и практически неисчерпаемый источ­ник энергии.

• Ветроэлектростанции не производят угарного газа (СО), угле­кислоты (С02) и окислов азота и серы, пылевых загрязнителей и других вредных отходов.

• Построенную крупную ветряную турбину сравнительно легко и дешево обслуживать.

• Ветроэлектростанции способны снизить зависимость от природ­ного топлива, гидроресурсов и атомных реакторов для произ­водства электричества.

• Крупные ветряные турбины можно широко расположить на местности. Это позволяет разнести источники электроэнергии по регионам и помочь созданию нечувствительной к сбоям си­стемы электроснабжения (защищенной от катастрофических сбоев и терактов).

• Ветроэнергетика может использоваться как дополнительный ис­точник энергии наряду с иными способами производства электри­чества. Это диверсифицирует систему электроснабжения страны.

• Крупные ветряные турбины можно размещать на офшорных платформах — на крупных озерах, в океане, так же как и на земле.

• Даже самые крупные ветряные турбины занимают мало места, и в местах их расположения можно осуществлять другую дея­тельность — заниматься сельским хозяйством или скотовод­ством, например.

НЕДОСТАТКИ ВЕТРЯНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

• Ветер — неустойчивый источник энергии. Его показатель про­изводительности ниже, чем у подавляющего большинства дру­гих источников энергии[46].

• Гроза, ураган или снежный буран могут повредить или разру­шить крупную ветряную турбину.

• Некоторым людям вид крупных ветряных турбин не нравится.

• Ветряные турбины производят шум. Однако даже на неболь­шом расстоянии от башни шум, производимый лопастями и тур­биной, редко бывает слышнее, чем шум ветра.

• Крупные ветряные турбины иногда ранят и убивают птиц. Эту проблему можно частично решить за счет разумного выбора месторасположения ветроэнергостанции и за счет размещения самих турбин таким образом, чтобы они не находились близко друг от друга и чтобы их лопасти не вращались в одной пло­скости.

• Энергия ветра не сможет сама по себе удовлетворить потреб­ности в электричестве города, штата или государства целиком. Лучше всего использовать ее в качестве вспомогательного ис­точника, в комбинации с природным топливом, гидроресурса­ми и атомными реакторами.

• Районы с постоянными ветрами, которые подходят для строи­тельства ветроэлектростанций, как правило, находятся вдали от населенных центров, требуя строительства протяженных ли­ний электропередачи.

Задача 11.5

Почему энергия ветра не используется шире? Если построить ве­тряные турбины по всем подходящим районам США, то хотя бы в некоторых из них в любой момент времени будет дуть хороший ветер. Если объединить все турбины в единую сеть, то мы получим постоянный и надежный источник электричества, разве нет?

Решение 11.5

Теоретически — да. В любой данный момент времени на тер­ритории США найдется несколько районов, где ветер дует с опти­мальной для работы ветряных турбин скоростью. Проблема состо­ит в том, чтобы эффективно доставлять выработанную электроэ­нергию до конечных потребителей. Некоторые из них неизбежно будут оказываться слишком далеко от работающих электрогене­раторов, чтобы передача им электроэнергии была эффективной. Пока еще не существует технологий, позволяющих сохранять вы­работанное за счет энергии ветра электричество в количествах, достаточных для регулярного электроснабжения городов и насе­ленных пунктов.

Малая ветроэнергетика

Термином «малые» обозначаются ветряные турбины, в идеаль­ных условиях способные произвести до 20 кВт электроэнергии. Это­го достаточно для обеспечения электричеством практически любого жилого дома. Как и крупные ветряные турбины, малые не способны производить энергию на постоянной основе. Для того чтобы обе­спечить бесперебойное электроснабжение при помощи малой ветря­ной турбины, необходимо оборудовать ее накопительными батарея­ми, или подключить ее к линии электроснабжения, или сделать и то и другое.

Комментарии запрещены.