Реферат: Ветроэнергетика. Перспективы использования в Республике Беларусь

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра:“ЮНЕСКО”

РЕФЕРАТ

на тему: “Ветроэнергетика. Перспективы использования в

Республике Беларусь”

2 курс

Минск, 2002

“Нетрадиционная энергетика”нетрадиционна

потому, что не везде ещё у нас есть традиция –

беречь родную природу.

Разуваев В.А.

Историю человеческого общества (в том числе и нашей Беларуси) можно рассматривать по-разному. Например, как историю жизни и поступковкоролей, императоров, президентов. Аможно — как историю развития энергетики.

Солнцепо-разному обогревает разные участки земной поверхности – горы и долины, океаныи сушу. Воздушный океан, на дне которого мы живем, всегда неспокоен. Постояннои повсюду дуют ветры – от легкого ветерка, приносящего желанную прохладу влетний зной, до могучих и грозных ураганов.

Огромнаяэнергия движущихся воздушных масс, и мысль об ее использовании давно ужепривлекала людей. Да и использовать эту энергию научились за тысячу лет донашей эры. Энергия ветра помогала преодолевать просторы океанов, ветряныемельницы служили единственным источником энергии для тех человеческихпоселений, где не было рек или моря.

В Европе количество водяных мельниц вконце VXIII века доходило до полумиллиона. В Беларусив середине XIX века, например, в Гродненской губерниинасчитывалось 258 ветряных мельниц.

Ограниченность мировых запасов топлива иэнергии, неравномерность их распределения по планете, ухудшение экологическойситуации все острее ставят вопрос о всемирном использовании нетрадиционныхэкологически чистых энерготехнологий и использованиивозобновляемых энергоресурсов.

Итеперь интерес к использованию энергии ветра, источника нескончаемого, непрошел, и, более того, техника ХХ века открыла дляэтого совершенно новые возможности.

Активноеиспользование экологически чистых источников энергии сейчас своего рода признакхорошего тона, всячески приветствуется как мировой общественностью, так иправительствами развитых стран.

Из таких энергоресурсов наиболее распространенными доступным является ветер. Эксплуатация ветроустановокне требует топлива и воды, они могут быть полностью автоматизированы,отчуждаемая территория минимальна и по расчетам составляет 3 – 5 м²/кВт установленной мощности. Эти установкипрактически полной заводской готовности, и для их монтажа требуется минимумвремени (фундамент и подключение к сети). Вот почему ветроэнергетика бурно развивается.

Для эффективной работы ветроустановокнеобходимы определенные требования по их размещению. Так, для относительнопостоянной работы ветроэнергетических установок требуется их размещение вместностях, где ветровой потенциал составляет 2500 часов в год.

Ветровые условия района применительно к ветроиспользованию характеризуются ветроэнергетическимпотенциалом, который включает в себя различные показателя ветра, определяемыепо результатам многолетних наблюдений: среднегодовые и среднемесячные скоростиветра; повторяемость скорости и направление ветра в течение года, месяца,суток; данные о порывистости, затишьях и максимальных значениях скорости ветра;изменения его с высотой и т. п.

Достоверность оценки ветрового потенциала местности –наиболее важный фактор, определяющий эффективность ветроэнергетическихстанций.

Следует отметить, что была разработана классификация силыветра по шкале Бофора и изучено влияние ее на характеристикиветроэнергетических установок различных классов и условия их работы.

Сила ветра по шкале Бофора и ее влияние на

ветроустановки и условия их работы.

Баллы Боффора

Скорость ветра, м/с

Хар-ка

ветра

Наблюд

.

эффекты действия

Воздействие

ветра на ВЭУ

Условия для работы ВЭУ

1

0,4 – 1,8

Тихий

Дым из труб слегка отклоняется; на воде появляется рябь

Нет

Отсутствует

2

1,8 – 3,6

Легкий

Ветер ощущается лицом, шелестят листья, на воде отчетливые волнения

Нет

Отсутствует

3

3,6 – 5,8

Слабый

Колеблются листья на деревьях, развиваются легкие флаги; на отдельных волнах появляются барашки

Начинают вращаться лопасти тихоходных ВЭУ

Плохие для всех установок

4

5,8 – 8,5

Умеренный

Колеблются тонкие ветки деревьев, поднимается пыль, на воде много барашков

Начинают вращаться полеса всех ВЭУ

Хорошие

5

8,5 — 11

Свежий

Начинают раскачиваться лиственные деревья, все волны в барашках

Мощность ВЭУ достигает 30% проектной

Очень хорошие

Ветроустановки

классифицируются по следующим признакам:

- положению ветроколеса относительно направления ветра;

- геометрии ветроколеса;

- по мощности ветроустановки.

В настоящее время технические средства включают дваосновных типа промышленных ветроустановок:горизонтальные – с горизонтально осевой турбиной (ветроколесом), когда осьвращения ветроколеса параллельна воздушному потоку; вертикальные – свертикально осевой турбиной (ротором), когда ось вращения перпендикулярнавоздушному потоку.

Ветроколесо с горизонтальной осью делятся наоднолопастные, двухлопастные, трехлопастные, многолопастные; с вертикальнойосью различают следующие конструкции роторов: чашечный анемометр, ротор Савониуса, ротор Дарье, также имеются конструкции сконцентратами (усилителями) ветрового потока, такие, как ротор Масгрува, ротор Эванса, усилители потока специальнойконструкции.

Следует отметить, что ветроколесо свертикальной осью вращения, в отличие от таковых с горизонтальной, находятся врабочем положении при любом направлении ветра, однако их принципиальныминедостатками являются большая подверженность усталостным разрушениям из-завозникающих в них автоколебательных процессов и пульсация крутящего момента,приводящая к нежелательным пульсациям выходных параметров генератора. Из-заэтого подавляющее большинство ветроагрегатоввыполнено по горизонтально-осевой схеме, хотя продолжаются всесторонниепроработки различных типов вертикально-осевых установок.

По мощности ветроустановкиделятся на: малой мощности – до 100 кВт, средней – от 100 до 500 кВт, и большой(мегаваттного класса) – 0,5-4 МВт и более.

Часто идет речь о малой ветроэнергетике, назначение которой– обеспечение водоподъема для сельскохозяйственных целей, получение тепла иэлектропитания отдельных потребителей в неэлектрофицированныхрайонах и т.п. Во многих странах налажено серийное производство ветроустановок малой мощности. Например, в России НПО"Ветроэн" серийно выпускает установкимощностью 4 кВт с диаметром колеса 6 м.

Следует отметить, что малая ветроэнергетика не требуетбольших территорий, ее можно развивать везде, где имеются для этогосоответствующие условия.

Выбор характеристик ветроколеса для ветроустановкив конкретных ветровых условиях определяется целями, которые перед ней ставятся.Обычно это требование максимизации производства энергии за год, чтобы,например, уменьшить потребление топлива тепловыми станциями единойэнергосистемы, либо обеспечение производства определенного минимума энергиидаже при слабом ветре, чтобы, например, сохранить работоспособность насосовсистемы водоснабжения.

Одной из важнейших характеристик ветроколеса является егобыстроходность, которая зависит от трех основных переменных: радиуса обметаемойветроколесом окружности, скорости ветра, угловой скорости вращения колеса.

В настоящее времяв мире установлены и находятся в эксплуатации ветроэнергетические установки (ВЭУ) суммарной мощностью более 25 000 МВт.

К началу 2001 г. мировой рынок ВЭУоценивался следующими цифрами (табл. 1).

Табл.1

Мировой рынок

Установленная мощность в 2000 г., МВт

Ожидаемая мощность в 2005 г.,

МВт % роста

Европейский

13 630

28 230 / 207

Североамериканский

2 847

5 890 / 207

Азиатский

1 728

3 840 / 222

Остальной

244

2 165 /887

Рынок ВЭУ внастоящее время является одним из наиболее быстроразвивающихся, его ростпревышает 20% в год.

Ведущими производителями ВЭУв мире в настоящее время являются фирмы Германии, Дании, Испании. На рынке ВЭУ существует острая конкуренция между ведущими фирмами. Впоследние годы некоторые крупные производители ВЭУразорились и появились новые. На конце 2000 г. рынок распределялся примерноследующим образом (табл. 2).

Табл.2

Фирма

Доля, % общего рынка

Примечание

1994 г.

2000 г.

Vestas

(Дания)

20,4

17,9

-

Kenetech

(США)

14,2

-

Разорилась

Enercon

(Германия)

14,0

13,7

-

NEPC

8,5

-

Tacke

(Германия)

10,4

-

Куплена

фирмой

Enren(США)

Bonus

(Дания)

7,5

11,5

-

NEG

Micon (Дания)

17,0

13,4

-

Wind World

(Дани)

3,3

-

Куплена фирмой

NEG Micon

Ned Wind(

Голландия)

3,2

-

-

Nordex

(Германия)

3,0

8,3

-

Wind

Master(Бельгия)

0,1

-

-

Остальные

2,3

14,1

-

Enron

(США)

-

6,0

-

Gamesa

(Испания)

-

13,9

-

MADE

-

1,9

-

Специалисты подсчитали, что в течениепервого десятилетия

XXI в. энергия ветра может обеспечить 10%потребности Западной Европы в электроэнергии. Используя большие неосвоенныезапасы энергии ветра на морском побережье, европейские страны могут увеличитьмощность ветроэнергетических установок до 40 тыс. МВт в 2010 г. и до 100 тыс.МВт в 2020 г. Если учесть, что суммарная мощность ВЭУв Европе в 2000 г. составляла примерно 8тыс. МВт, то приведенные цифры свидетельствуют о беспрецедентных темпахразвития этого сектора энергетики.

Повышение единичных мощностей исовершенствование технологии улучшают экологические показатели производстваэнергии на ВЭУ. Стоимость 1 кВТ·чэлектроэнергии, вырабатываемой на ВЭУ в 1980 г.составляла 0,45 – 0,60 немецких марок, а в 1995 г. снизилось до 0,11 – 0,25немецких марки. По оценкам специалистов, в перспективе себестоимостьэлектроэнергии на ВЭУ будет существенно снижаться.

Ведущее место в мире по производствуэлектроэнергии на ветроэлектростанциях (ВЭС) занимает Германия. Причиной успешного развитияветроэнергетики послужили принятые руководством страны в 1991 г. Акт обэнергосбережении и Акт о подводе в электросеть энергии от возобновляемыхисточников. Такие же законодательные акты были приняты в Дании и Испании, чтопозволило этим странам не только создать промышленное производство ветроустановок. Но и занять лидирующее положение в мире на ВЭС, так и по продажам оборудования на мировом рынке ветроустановок.

По данным на последний год

XX в.,установленная мощность ветроэлектростанций в Европесоставила:

— в Германии – 4 443 МВт

— в Дании – 1 761 МВт

— в Испании – 1 225 МВт

— в Великобритании — 353 МВт.

Новым толчком к развитию ветроэнергетики,как уже отмечалось, явилось подписание Киотскогопротокола, по которому все западноевропейские страны должны снизить выбросы СО2 в атмосферу. С 1 апреля 2000 г в Германиивступил в действие утвержденный бундестагом новый закон, направленный наразвитие возобновляемых источников энергии. В частности, новый закон определяетдифференцированные тарифы на электроэнергию, производимую ветроэнергетическимиустановками. За такую электроэнергию в течение 5 лет, начиная с даты приемки ВЭУ вэксплуатацию должна выплачиватьсякомпенсация. Если ВЭУ будет установлена в море, топериод компенсации увеличивается до 9 лет.

Опираясь на благоприятные экономическиеусловия и на успехи машиностроителей, ветроэнергетика в ФРГ в последние годыразвивается бурными темпами. Крупные ВЭУ мощностью 1МВт и выше выпускают фирмы

Vestas, GET и Tacke. Первая из них уже освоила выпуск ВЭУна 1,5 МВт. а в стадии монтажа в 2000 г. находились 2 генератора: четырехполюсный асинхронный и асинхронный с возможностью регулирования скольжения на10%. Фирма GET выпускает ВЭУ мощностью по 1,2МВт с двухлопастной турбиной диаметром 61 м.

Пятнадцать таких установок входят в составкомплекса

Wismar. Следующая разработка – трехлопастнаятурбина мощностью 1,5 МВт для комплекса на земле Маклебург,Передняя Полирания.

Фирма

Tacke имеет в своем активе ВЭУмощностью 1,5 МВт с высотой опоры 112,5 м. Демонстрационные испытания установкиподтвердили несомненные ее преимущества перед серийными ВЭУмощностью 600 кВт.

Если оценивать успехи ветроэнергетики помаксимальной мощности отдельных агрегатов, то бесспорным лидером являются США.В 1999 г. на ВЭС

Несколько ранее на этой же ВЭС были введены в эксплуатацию 46 ВЭУмощностью по 600 кВт каждая. С учетом новых вводов полная мощность

Big Spring составила 34 МВт. Проектный годовойобъем производства электроэнергии на этой электростанции составляет 117 млн.кВт·ч. Полная стоимость сооружения ВЭС Big Spring оценивается в 40 млн. долларов США,т.е. более 1 170 долларов/кВт установленной мощности. Себестоимостьэлектроэнергии, вырабатываемой на ВЭС Big Spring, оказалась значительно ниже, чем на ранее построенныхэлектростанциях, но все же заметно вышетой цены, которую планировала получить компания Enron Wind Power Corp. (входящая в недавно обанкротившийсяхолдинг Enron Corp.).

Необходимо отметить, что в США, как и вЕвропе, за последние 15 лет себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на ВЭС, удалось снизить в несколько раз. Объясняется это, преждевсего, внедрением новых технологий. Так, лопасти ветроколес, изготовляемые внастоящее время из стеклопластика или древесины, пропитанной эпоксидной смолой,удалось увеличить до 40 м и даже более, как в случае с

еще рефераты

Еще работы по технике

Реферат по технике

Измерительные трансформаторы напряжения

Виды современного копировального оборудования. Что и как выбирать

29 Августа 2013

Реферат по технике

Инженерно-техническое обеспечение охраны объектов

29 Августа 2013