Юрий Почанин - Монтаж и сервис оборудования по использованию возобновляемых источников энергии. Том 3. Монтаж и сервис ветроустановок

Рис.17 Ветроустановка с горизонтальной осью вращения

Пути повышения энергетических показателей ВЭУ заключаются или в увеличении коэффициента использования энергии ветра, или в увеличении площади ометаемой ветродвигателем поверхности непропорционально большим относительно оптимальной мощности электрогенератора. Последний вариант влечёт за собой некоторое удорожание ВЭУ. Одним из направлений повышения эффективности ВЭУ является разработка роторного ветродвигателя, работа которого основана на эффекте возникновения подъемной силы во вращающемся в ветровом потоке цилиндра вокруг своей оси, нормальной к ветровому потоку (эффект Магнуса). Ветроколесо роторной установки вместо традиционных лопастей имеет в своем составе вращающиеся цилиндры или конусы, принудительно вращающиеся от вспомогательного привода, что позволяет получить получить энергию при более низких скоростях ветра, рис.18.

К преимуществам систем с горизонтальной осью вращения относятся следующие:

– изменяемый шаг лопаток турбины позволяет использовать энергию ветра по максимуму в зависимости от времени дня и сезона,

– высокая мачта позволяет преобразовывать энергию ветра на большем расстоянии от земли, так как с увеличением высоты на каждые 10 м скорость ветра на 20% и соответственно увеличивается энергоэффективность ветроустановки,

– высокая эффективность благодаря тому, что ветроколесо всегда направляется перпендикулярно ветру, используя весь поток воздуха.

.

Рис.18 Роторная ветроустановка

К основным недостаткам систем с горизонтальной осью вращения относятся:

– необходимость высоких массивных мачт (свыше 100 м) и длинных лопастей, которые трудно транспортировать, в результате расходы на транспортировку и монтаж могут достигать 20% стоимости всего оборудования,

– для сооружения промышленных ветрогенераторов большой мощности требуется специализированное оборудование и высоко квалифицированные сотрудники, поэтому их производство осуществляется в ограниченном количестве стран,

– из-за их размеров наблюдаются возмущения в радиосигналах и связи,

– необходимость в установках системы направления оси на ветер.

В Российской Федерации классификация ветроэнергетических установок по назначению определяется стандартом – ГОСТ Р 51990-2002 «Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Классификация». ВЭУ классифицируют: по виду вырабатываемой энергии; по мощности; по областям применения; по назначению; по признаку работы с постоянной или переменной частотой вращения ветроколеса (ВК); по способам управления; по структуре системы генерирования энергии.

ВЭУ в зависимости от вида вырабатываемой энергии подразделяют на две группы: механические и электрические. Электрические ВЭУ, в свою очередь, подразделяют на ВЭУ постоянного и переменного тока.

ВЭУ в зависимости от мощности подразделяют на четыре группы:

а) большой мощности – свыше 1 МВт;

б) средней мощности – от 100 кВт до 1 МВт;

в) малой мощности – от 5 до 99 кВт;

г) очень малой мощности – менее 5 кВт.

В зависимости от области применения механические ВЭУ подразделяют на две подгруппы: ветронасосные и ветросиловые.

Электрические ВЭУ постоянного тока подразделяют на три подгруппы: ветрозарядные –зарядка аккумуляторных батарей (АК), гарантированного питания-гарантированное снабжение электроэнергией потребителей одновременно или отдельно от двух источников энергии ВК и АК и негарантированного питания – работа ВЭУ без АК, нагрузка питается через блок управления, имеющий регулятор напряжения.

Электрические ВЭУ переменного тока подразделяют по назначению, согласно таблице 2.

Таблица 2. Классификация ВЭУ по назначению

Общая схема классификации ВЭУ приведена на рис. 19.

.

Рис. 19 Общая классификация ВЭУ

Структурная схема автономных ВЭУ показана на рис. 20. Структурная схема гибридных