Солнечные батареи или ветрогенератор — вот в чем вопрос 🙂 © Солнечные.RU
Для балансировки поступления энергии от альтернативных источников часто возникает желание совместить солнечные батареи и ветрогенератор в одной системе.
В каких случаях стоит это делать и какой источник альтернативной энергии выбрать, можно понять, рассмотрев плюсы и минусы ветряков и солнечных панелей.
Плюсы солнечных панелей:
- Надежность — качественные панели от известного мирового производителя проработают 25 лет и более, поскольку они не имеют подвижных частей и какой-либо электроники в своем составе, а закаленное стекло, прочная алюминиевая рама и надежная герметизация элементов обеспечивает беспроблемную эксплуатацию панелей в любых погодных условиях при любой температуре.
- Простота установки — при помощи стандартных крепежных комплектов можно легко закрепить панели на крыше или на стене дома.
- Отсутствие необходимости технического обслуживания — единственное, что рекомендуется для увеличения выработки энергии, это раз в год вымыть поверхность солнечных панелей моющим средством для стекла, но и это не обязательно.
Минусы солнечных панелей:
- Низкая среднесуточная выработка электроэнергии в зимнее время — в 5-10 раз меньше, чем летом для средней полосы России, в 2-3 раза меньше — для южных регионов и полное отсутствие выработки зимой в северных регионах за полярным кругом. Для компенсации недостатка электроэнергии необходимо использовать дизель-генератор, бензогенератор или ветрогенератор.
- Сильная зависимость выработки электроэнергии от погоды. В облачную погоду выработка снижается до 5-20% по сравнению с безоблачной солнечной погодой. Однако, устранить эту зависимость в автономной солнечной электростанции можно применив аккумуляторы повышенной емкости, обеспечивающие запас электроэнергии на 5-7 дней.
Плюсы ветрогенераторов:
- Выработка электроэнергии не зависит от времени суток и времени года, если есть ветер.
- В местности, где часто дуют ветры (в горах, в степях, на берегах рек и морей), ветряк может выработать значительное количество электроэнергии. Однако общая площадь таких мест, населенных людьми, в Российской Федерации составляет менее 1% от всех населенных мест.
Минусы ветрогенераторов:
- Необходимость монтажа на мачте высотой более 25 метров на 99% местности Российской Федерации, поскольку жилая застройка и леса сильно снижают скорость ветра близко к земле — стоимость монтажа ветрогенератора во много раз превысит стоимость самого ветрогенератора.
- При средней скорости ветра в России, равной 3-4 метра в секунду, ветрогенератор будет вырабатывать около 1-3% процентов от своей номинальной мощности. Номинальная мощность ветрогенератора указана для ветра скоростью 10-12 м/сек.
- Отсутствие надежности в сегменте маломощных ветряков мощностью до 10 кВт — большинство дешевых маломощных ветряков не проработает больше 2-х лет без поломок, хотя есть случаи работы ветряков и по 8 лет. Если Вам известны факты более продолжительной работы без поломок, поделитесь этим со всеми на нашем форуме.
- Необходимость ежегодного технического обслуживания для поддержания ветрогенератора в рабочем состоянии.
- Замерзание смазки при отрицательных температурах приводит к невозможности старта ветряка зимой.
- Свист маломощных ветряков, работающих на высоких оборотах при большой скорости ветра — не доставит удовольствия ни Вам, ни Вашим соседям.
- Низкочастотный инфразвук мощных ветрогенераторов при любой скорости ветра и маломощных при небольшой скорости ветра — как известно, инфразвук оказывает отрицательное влияние на здоровье человека и всего живого. Именно по этой причине промышленные ветроэлектростанции расположены на значительном удалении от жилых массивов.
Подведём итог:
Использование ветрогенератора, как дополнительного источника энергии для солнечной электростанции имеет экономический смысл только в местности, где часто дуют ветры, при условии, что есть возможность его установки вдали от жилья. При этом необходимо устанавливать надежные мощные модели с мощностью от 10 кВт и обязательно проводить их ежегодное техобслуживание.
Ветрогенератор или солнечные батареи — вот в чем вопрос 🙂
Солнечные батареи и ветрогенераторы.
Предлагаем поставку и монтаж системы автономного электроснабжения выдающей напряжение 220 вольт, мощностью 0,5; 1; 2; 3; 5; 10 кВт. Система энергоснабжения состоит из электронного блока управления KIBOR, комплекта аккумуляторных батарей (зарядное устройство на солнечных батареях), панели солнечных батарей (солнечные модули) и ветрогенератора (ветряки). Такую систему можно применять для обеспечения резервного питания домов и дач или основного электропитания (автономное электроснабжение) отдаленных объектов, где не возможно или нецелесообразно обеспечить постоянное электропитание обычными способами.
Коттедж с энергоустановкой на солнечных батареях и ветрогенераторе. |
Солнечные батареи (устройство солнечной батареи) можно закрепить на крыше дома или, что более предпочтительно, сделать отдельную металлическую ферму. Во втором случае элементы солнечной батареи (установка солнечных батарей) можно наиболее оптимально сориентировать по отношению к солнцу и зимой будет меньше проблем с очисткой снега.
Ветрогенератор (ветряные электрогенератор) можно установить на крыше дома, но предпочтительнее его разместить на отдельной мачте или специальной конструкции и вынести подальше от дома. Ветрогенератор (ветряки генераторы) при вращении лопастей издает специфический звук, к которому, быстро, быстро привыкают.
Комплект аккумуляторных батарей может состоять из десятков аккумуляторов и размещать его лучше всего в сухом и не промерзающем месте, например, на чердаке или в подвале дома.
Блок автоматики – это мозг управления зарядкой аккумуляторной батареи и выработкой стабильного сетевого напряжения от потоков электричества поступающих от солнечных панелей (солнечные элементы) и ветрогенератора (ветряные генераторы).
Солнечные панели (солнечные батареи для дома), ветряки генераторы – отличные альтернативные источники энергии для дома.
Создание, проектирование и поставка ветроэнергетической установки с солнечными батареями имеет много технических и практических нюансов. По этому, сразу хотим предупредить не создавать такую установку своими руками. Скупой платит дважды. Все элементы недешевы и мы хотели бы сэкономить ваши деньги.
Энергия солнца и ветра исключительно «зеленые». Полезные ископаемые не затрачиваются и не уничтожаются. Использование альтернативных источников энергии экономически выгодно, престижно и красиво! Ждем Ваших заказов.
Схема энергоустановки на солнечных батареях и ветрогенераторе.
Солнечные батареи для дома, солнечные электростанции
Гелевые аккумуляторные батареи для солнечных электростанций
Комплектующее оборудование для автономного электроснабжения
Солнечные батареи — экологически чистый источник энергии
Среди альтернативных источников энергии особое место занимают солнечные батареи. Электрический ток вырабатывается в результате преобразования энергии солнечного излучения. Один или несколько солнечных фотоэлектрических (ФЭ) модулей, работающих в составе солнечной электростанции, называют Солнечной Батареей. Сами ФЭ модули собирают из солнечных элементов, произведённых на основе монокристаллического или поликристаллического кремния.Солнечные батареи (панели, модули) вырабатывают постоянный электрический ток под воздействием солнечной лучистой энергии. Для круглосуточного электроснабжения необходимо накопление энергии в аккумуляторных батареях. Для выработки переменного тока с напряжением 220 Вольт применяются преобразователи напряжения (инверторы). Инвертор подключается к аккумуляторной батарее.
Солнечные батареи обладают высокой надёжностью, ввиду отсутствия движущихся частей. Стоит особенно подчеркнуть их бесшумную работу и экологическую безопасность, дополненную прекрасной эстетичностью. Чтобы полностью обеспечить себя электроэнергией, достаточно установить фотоэлектрические модули на крыше дома (или на участке земли соответствующей площади). Вырабатываемый постоянный ток накапливается в аккумуляторах и питает бытовые электроприборы.
Использование энергии Солнца даёт существенную выгоду!
Все мы знаем, что энергия Солнца ежедневно поступает на поверхность Земли. Она состоит из инфракрасных, видимых и ультрафиолетовых электромагнитных волн. Количество этой энергии поистине велико. Использование даже малой её части способно полностью удовлетворить энергетические потребности всего человечества. Также неисчерпаема и легкодоступна энергия ветра.
В системах автономного электроснабжения в качестве основного источника энергии можно применять солнечные батареи для дома совместно с другими источниками свободной энергии, такими как вертикальные ветрогенераторы.
Наши специалисты предложат эффективное решение Вашей задачи автономного энергоснабжения, и помогут реализовать проект, применяя в нём наиболее качественное и современное оборудование. Цель компании «Солнечная Энергоимперия» состоит в предоставлении Вам доступа к неиссякаемой, свободной и экологически безопасной энергии солнечного излучения и других природных источников.
Система автономного электроснабжения
В последнее время многие владельцы частных домов задумываются об организации автономной системы электроснабжения. Некоторые населенные пункты не могут похвастаться качественным электроснабжением. Частые перебои в сети, недостаток мощностей, большая удаленность дома от централизованных линий электропередач и невозможность к ним подключиться – это основные проблемы, с которыми приходится сталкиваться. Особенно актуально использование автономной системы электроснабжения при необходимости в обеспечении энергией удаленных объектов, таких как дача, пасека, полевой стан или, например, охотничья заимка.
Автономные системы электроснабжения давно применяются в развитых странах. Они просты, надежны и эффективны, а также совместимы практически с любым бытовым оборудованием. Кроме того, немаловажна и экологическая составляющая. Альтернативные источники энергии являются абсолютно безопасными для окружающей среды. Что же собою представляет такая система?
Система автономного электроснабжения может включать в себя следующие компоненты:
- Солнечные батареи, которые вырабатывают электрический ток путем преобразования энергии фотонов, полученной от солнечного излучения. В настоящее время наиболее распространены солнечные батареи трех типов: монокристаллические, поликристаллические, а также тонкопленочные. Они могут иметь различную площадь, от которой напрямую зависит мощность батареи. Такие устройства, как правило, монтируются на крышах домов с южной стороны, где наибольшее количество солнца.
- Контроллер заряда аккумуляторов (контроллер солнечных батарей) – устройство, которое управляет процессом заряда аккумулятора от солнечной батареи. При достижении определенного уровня напряжения происходит прекращение подачи зарядного тока от солнечной батареи, а при снижении уровня заряда, вновь включается подача тока с целью не допустить полной разрядки батареи. Контроллер защищает батареи от выхода их из строя и от перезаряда, к контроллеру можно также подключать низковольтную нагрузку. В некоторых случаях такая практика очень эффективна и позволяет обеспечить существенную экономию электроэнергии.
- Ветрогенератор – устройство, которое вырабатывает электрический ток, преобразовывая кинетическую энергию ветра в механическую. Ветрогенераторы целесообразно использовать в той местности, где постоянно присутствуют ветра.
- Контроллер ветрогенератора – устройство, которое применяется вместе с ветрогенератором, контролирует зарядку и т.д..В целом контроллер ветрогенератора аналогичен контроллеру солнечных батарей, но в общем случае они не взаимозаменямы.
- Аккумуляторы — специальные герметичные аккумуляторы различного типа (мы рекомендуем аккумуляторы выполненные по технологии GEL или AGM), которые предназначены для накопления энергии. Они герметичны, не требуют обслуживания и безопасны для использования.
- Инвертор – устройство для преобразования постоянного тока 12/24/36/48В в привычный нам переменный ток 220В. Бывают инверторы совмещенные с контроллером заряда, а также инверторы с функцией источника бесперебойного питания.
- Жидкотопливный генератор (бензиновый, дизельный или работающий на сжиженном газе) – устройство, которое используется для питания мощных электроприборов, или в качестве дополнительного источника электроснабжения, например, в дни с неблагоприятными погодными условиями (пасмурно, нет ветра).
Любая такая система проектируется с учетом потребностей каждого пользователя и условий ее эксплуатации. В общем случае, логика такова: для расчета системы необходимо расчитать пиковую мощность потребителей и расчитать общее количество энергии, необходимое на определенный период времени.
Например, если вы проживаете в доме постоянно, то электроэнергия расходуется ежедневно и за расчетный период естественно принять сутки. Если же вы приезжаете только на выходные (на дачу), то за расчетный период удобнее принять неделю, потому что вырабатываемая электроэнергия может накапливатся всю неделю, а расходоваться только два дня. Естественно, во втором случае нужна меньшая мощность генерирующих устройств и, возможно, большая емкость аккумуляторов, чем в первом.
Анализируя эти параметры, мы можем подобрать мощность инвертора и емкость аккумуляторных батарей. Исходя из полученных данных и климатических условий определяется мощность генерирующих устройств — солнечных панелей, ветрогенераторов, жидкотопливного генератора, а затем подбираются контроллеры.
Ветряные электростанции в Екатеринбурге | Уральская Строительная ТеплоЭнергетическая Компания
|
|
620014, г. Екатеринбург
Наша продукцияКак приобрести нашу продукцию?Обратитесь к нам, мы будем рады предложить оптимальное решение.
|
Ветрогенераторы
Центр материаловедения разрабатывает, проектирует, изготавливает, поставляет и устанавливает ветрогенераторы и ветрогенераторные энергетические установки (ВЭУ) торговой марки ДОМ — комплексные автономные системы обеспечения энергоснабжением — ветрогенераторы разных мощностей по индивидуальным заказам.
Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии небольших и больших объектов, таких как – особняки, коттеджи, загородные дома, отели, дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, производственные цеха или там, где отсутствует подача электроэнергии.
Ветроэнергетические установки (ВЭУ) торговой марки ДОМ -комплексные автономные системы обеспечения энергоснабжением — ветрогенераторы разных мощностей |
Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) на яхте |
Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) на яхте |
Автономные источники питания (ветрогенератор и солнечная батарея ) на яхте |
Комплексная автономная энергетическая система, включающая ветрогенератор и солнечную батарею |
Одного ветрогенератора вполне достаточно для автономного функционирования придорожного магазина, небольшого отеля, ресторана, кафе. Но ветрогенераторы или ветрогенераторная установка в комплексе с солнечным коллектором для геолиосистемы горячего водоснабжения полностью обеспечат вашу энергетическую независимость, бесшумные ветрогенераторы создатут современный комфорт и нормальные энергетические условия функционирования объекта.
Вы можете заказать у нас ветрогенераторы разной мощности, полную систему ВЭУ ветро энергетической установки и даже систему: ветрогенераторы с системой горячего водоснабжения на солнечных коллекторах.Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии для коттеджей, загородных домов, отелей, дачных участков, пасек, туристических лагерей, фермерских хозяйств, мест, где отсутствует поставка электроэнергии. Надежные Ветрогенераторы — это простой способ получить электроэнергию в таком количестве и тогда, когда нужно Вам. Комплексное решение запросов заказчика по ветрогенератору или ветрогенераторной энергетической установки: поставка, проектирование, установка, сервисное обслуживание.
Ветрогенератор ( ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения безперебойным источником электрической энергии для коттеджей, загородных домов, отелей, дачних участков, пасек, туристических лагерей, фермерских хозяйств, мест, где отсутствует подача электроенергии.
Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и домашние (для частного использования). Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в сети, в результате получается ветряная электростанция. Её основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) — полное отсутствие как сырья, так и отходов. Единственное важное требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра. Мощность современных ветрогенераторов достигает 6 МВт.
Строение малой ветряной установки
- Ротор, лопасти, ветротурбина
- Генератор (как правило это синхронный трёхфазный с возбуждением от постоянных магнитов напряжением =24 В)
- Мачта с растяжками
- Контроллер заряда аккумуляторов
- Аккумуляторы (необслуживаемые на 24 В)
- Инвертор (= 24 В -> ~ 220 В 50Гц)
- Сеть
Строение промышленной ветряной установки
- Фундамент
- Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления
- Башня
- Лестница
- Поворотный механизм
- Гондола
- Электрический генератор
- Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)
- Тормозная система
- Трансмиссия
- Лопасти
- Система изменения угла атаки лопасти
- Колпак ротора
- Система пожаротушения
- Телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора
- Система молниезащиты
Типы ветрогенераторов
Существуют два основных типа ветротурбин: с вертикальной осью вращения и с горизонтальной. Вертикальноосевые ветрогенераторы работают при низких скоростях ветра, но имеют малую эффективность. Поэтому вертикальноосевые системы встречаются достаточно редко и применяются, как правило, в домашних системах.
В Украине индустрия ветрогенераторов для дома активно развивается. Уже сейчас за вполне умеренные деньги можно приобрести ветряную установку и на долгие годы обеспечить энергонезависимость своему загородному дому. Обычно для обеспечения электроэнергией небольшого дома вполне достаточно установки номинальной мощностью 1 кВт при скорости ветра 9 м/с. Если местность не ветреная, ветрогенератор можно дополнить фотоэлектрическими элементами или дизель-генератором. Источники будут замечательно друг друга дополнять.
На нижеследующих фотографиях представлены некоторые примеры элементов ветрогенераторов и моменты их сборки.
Ветрогенератор WG-1000
Детальная характеристика ветрогенератора WG-1000 номинальной мощности 1000 Вт |
|||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
График зависимости мощности |
График зависимости среднемесячной мощности |
Ветрогенераторы WG-1000 1000 ВТ предназначены для обеспечения источником электрической энергии небольших объектов, таких как — дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, или там, где отсутствует сетевая подача электрической энергии. Максимальная мощность, которая может быть достигнута ветрогенератором, составляет 180 — 450 Квт на месяц для среднегодовых скоростей ветра 3-6 м/с, и 450 — 550 Квт на месяц для среднегодовых скоростей ветра 6 — 9 м/с.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 1000 Вт / 1420 Вт
— Инвертора мощности 2000 кВт
— Аккумуляторных батарей (в количестве 4 шт.) 12 В емкостью 200 А*час, которые способны аккумулировать 9,6 кВт*час электроэнергии
— Мачты-фермы ветрогенератора высотой 18 м.
Минимальная рабочая конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 1000 Вт / 1420 Вт
— Инвертора мощностью 1000 кВт
— Аккумуляторных батарей (в количестве 4 шт.) 12 В емкостью 40 А*час, которые способны аккумулировать 1,92 кВт*час электроэнергии
— Мачты на растяжках для ветрогенератора высотой 6 м.
По договоренности из заказчиком возможно индивидуальное изготовление мачты ветрогенератора желаемой конструкции и высоты.
Ветрогенераторы WG-2000Детальные характеристикиветрогенератора WG-2000 номинальной мощности 2000 Вт |
|||||||||||||||||||||||
Ветрогенератор от ДОМ тм |
|
||||||||||||||||||||||
График зависимости мощности ветрогенератора (вт) от скорости ветра (м/с) |
График зависимости среднемесячной мощности ветрогенератора (вт) от среднегодовой скорости ветра (м/с) |
Ветрогенераторы WG-2000 2000 ВТ предназначены для обеспечения источником электрической энергии небольших объектов, таких как — дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, или там, где отсутствует сетевая подача электрической энергии. Максимальная мощность ветрогенератора, которая может быть достигнута, составляет 370 — 910 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 3- 6 м/с, и 910 — 1070 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 6 — 9 м/с.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 2000 Вт / 3000 Вт
— Инвертора мощностью 4000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 10 шт. 12 В емкостью 200 А*час, которые способные аккумулировать 24 кВт*час электроэнергии
— Мачты-фермы ветрогенератора высотой 18 м.
Минимальная рабочая конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 2000 Вт / 3000 Вт
— Инвертора мощностью 2000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 10 шт. 12 В емкостью 40 А*час, которые способны аккумулировать 4,8 кВт*час электроэнергии
— Мачты ветрогенератора на растяжках высотой 9 м.
По договоренности из заказчиком возможно индивидуальное изготовление мачты ветрогенератора желаемой конструкции и высоты.
Ветрогенератор WG-5000Детальные характеристики ветрогенератора WG-5000 номинальной мощности 5000 Вт |
|||||||||||||||||||||||
Ветрогенератор |
|
||||||||||||||||||||||
График зависимости мощности ветрогенератора (вт) от скорости ветра (м/с) |
График зависимости среднемесячной мощности ветрогенератора (вт) от среднегодовой скорости ветра (м/с) |
Ветрогенераторы WG-5000 5000 Вт презначен для обеспечения источником электрической энергии коттеджей, дачних участков, больших фермерских хозяйств, средних производств, или там где отсутствует сетевая подача электрической энергии. Максимальная мощность, которая может быть достигнута составляет 810 — 1870 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 3- 6 м/с, и 1890 — 2310 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 6 — 9 м/с.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 5000 Вт / 7000 Вт
— Инвертора мощностью 5000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 20 шт. 12 В емкостью 200 А*час, которые способны аккумулировать 48 кВт*час электроэнергии
— Мачты-фермы ветрогенераторов высотой 18 м.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 5000 Вт / 7000 Вт
— Инвертора мощностью 5000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 20 шт. 12 В емкостью 100 А*час, которые способны аккумулировать 24 кВт*час электроэнергии
— Мачты ветрогенератора на ростяжках высотой 12 м.
По договоренности из заказчиком возможно индивидуальное изготовление мачты ветрогенератора желаемой конструкции и высоты.
Автономный ветрогенератор SW 2/5 | Очистные сооружения от компании «Стройинжиниринг СМ»
ВЭУ SW2/5 — автономный ветрогенератор, снабжающий электроэнергией потребителей, удаленных от линий электропередач. Данный ветрогенератор предназначен, в основном, для обеспечения электроэнергией индивидуального дома, коттеджа, геологических экспедиций, охотничьих домиков, кочевий и т.д. Ветряки для дома марки SW2/5 могут быть дооснащены специализированными опреснительными модулями, адаптированными к изменению мощности при изменении скорости ветра, насосом для перекачки воды, солнечной батареей, дизель-генератором. Ветрогенератор для дома ВЭУ SW-2/5 вырабатывает в год на 20-30% электроэнергии больше по сравнению с аналогичными лучшими мировыми образцами ветрогенераторов.
Увеличение количества электроэнергии, вырабатываемой данным ветрогенератором, достигается за счет:
- аэродинамического регулирования скорости вращения ветроколесаизменением угла установки лопастей ветроколеса;
- эффективной работы ВЭУ SW-2/5 в широком диапазоне скоростей ветра 3-25м/с;
- низкой частоты вращения ветроколеса;
- высокого качества технологического исполнения лопастей оригинальной конструкции ветрогенератора;
- применения «интеллектуального» зарядного устройства, регулирующего зарядный ток аккумуляторов в зависимости от скорости ветра.
Состав ветрогенератора ВЭУ SW2/5:
- ветроколесо;
- головка с главным валом и тихоходным генератором на постоянных магнитах;
- опорно-поворотный узел с токосъемником;
- демпфер рыскания;
- башня (мачта), состоящая из трех секций с расчалками;
- фундамент
- комплект соединительного кабеля
Электроаппаратурная часть ветрогенератора SW-2/5:
- управляемое зарядное устройство;
- инвертор с выходной мощностью до 5кВт;
- кислотные аккумуляторы с выходным напряжением 48 вольт и емкостью 200/2000 А•часов или 240 вольт и емкостью 50/500 А•часов.
В конструкции ветрогенераторов в процессе производства могут быть введены некоторые изменения, улучшающие их потребительские качества.
Фундамент
Железобетонный фундамент для установки ветровой электростанции для дома выполняется с закладными элементами на 5 заливаемых бетоном ямах. Общий размер площадки: 6×6 м.
Монтаж
Монтаж ветрогенераторов производится с помощью специального устройства «падающая стрела» (в комплект поставки не входит)
Гарантии поставщика
Гарантийный срок составляет 12 месяцев с момента установки ветрогенератора.
Описание работы ветрогенератора
Ветроколесо преобразует кинетическую энергию естественного ветрового потока в механическую энергию вращения главного вала ветрогенератора, которая затем преобразуется в электрическую энергию переменного тока. Далее, переменный ток с помощью «интеллектуального» зарядного устройства превращается в постоянный для зарядки аккумуляторных батарей. Затем постоянный ток из аккумуляторных батарей, с помощью инвертора, которыми оснащены ветряки для дома, преобразуется в однофазный переменный ток 220В, 50Гц.
Опорно-поворотный узел с демпфером рыскания ориентируют ветроколесо на ветер и исключают паразитные колебания головки ветрогенератора относительно ее оси поворота.
Башня (мачта) передает действующие на ветроколесо и головку нагрузки на фундамент. Конструкция башни ветрогенератора гибкая, собственная частота колебания башни ниже, чем частота вращения ветроколеса, что позволило существенно снизить массу самой башни и, тем самым, позволило максимально упростить монтаж ветряка для дома.
ВЭУ SW-2/5 выполняется в умеренно-холодном и тропическом вариантах: Тропический вариант ветряка для дома отличается от умеренно-холодного защитным покрытием и некоторыми техническими решениями, позволяющими эксплуатировать ВЭУ в условиях высоких температур и влажности.
Комплект поставки ветряка для дома уточняется при подписании контракта на поставку. В комплект поставки не входят аккумуляторные батареи.
Документация, входящая в комплект поставки ветровой электростанции для дома:
- инструкция по эксплуатации ветрогенератора для дома;
- чертежи на фундамент.
Как выбрать ветряк для дома?
Сегодня продажа ветряков становится всё более популярной. Ветрогенератор позволяет снизить расходы на электроэнергию, его работа не зависит от случайных факторов. Кроме того, ветровая электростанция для дома, в которой используется природная энергия ветра, а не топливо, в отличие от дизельных генераторов, помогает сохранять чистоту окружающей среды. Чтобы установить ветряки для дома, нужна территория с хорошим потенциалом ветряной энергии. Для загородных домов можно купить ветровую электростанцию, что будет дешевле, чем подключение к электросети или доставка топлива.
В чём преимущество ветряков для дома?
Ветряки для дома — это постоянное и бесперебойное наличие электроэнергии. С помощью ветровой установки осуществляется обеспечение электроэнергией в тех районах, где подключение к электросетям невозможно. В ветряках для дома можно использовать резервный источник энергии. Купить ветровую электростанцию —значит получить независимость от тарифов и колебаний цен на услуги электросетей. Ветрогенератор удобен и прост в обслуживании. Чтобы установить ветряки для дома, не нужно брать разрешение ни в местной архитектуре (так как генератор не относят к малым архитектурным формам), ни в местных электросетях (при условии, что излишки энергии не будут сбрасываться в электросети).
Продажа ветрогенераторов
Ветряки для дома бывают различной мощности. Если Вы используете много электроприборов, лучше купить ветровые электростанции средней или высокой мощности. Многих покупателей в процессе приобретения ветряков для дома волнует вопрос: как избавиться от шума, создаваемого ветрогенераторами. Сегодня продажа ветрогенераторов осуществляется в нескольких вариантах.
В продаже есть ветрогенераторы классические и бесшумные. Бесшумные ветряки для дома работают по новой системе, что позволяет обеспечить практически бесшумную работу генератора. Продажа ветряков с бесшумной работой осуществляется с полным набором аксессуаров, специалисты ООО «Стройинжиниринг СМ» быстро и качественно произведут монтаж ветряка для дома.
автономных энергетических систем | Модернизация сети
NREL исследует автономные энергосистемы, применяя новые концепции, такие как автономные системы в электрические сети.
Автономные энергетические системы позволят электросетям оперативно и быстро реагировать. гибкость, необходимая для надежного управления миллионами уникальных устройств.Этот решение было продемонстрировано на реальных энергосистемах и с приложениями, которые включают ветряные и фотоэлектрические (PV) электростанции, здания и парк электромобилей — и это готов к использованию для перехода энергии повсюду.
Автономные энергетические системы могут масштабироваться от сотен до миллионов устройств.Автономные энергетические системы: переосмысление оптимизации и управления энергетическими системами будущего
Посмотрите наш видеообзор автономных энергетических систем.
Текстовая версия
Ключи к распределенной энергии
Идея автономных энергетических систем заключается в декомпозиции крупномасштабного управления сетью. в решения меньшего размера, чтобы центральные операторы не были перегружены данными и коммуникации.Чтобы это стало реальностью, NREL разработал алгоритмы управления с особым цели:
- Работа в реальном времени — достаточно быстро для сетей, которые балансируют нагрузку и генерацию каждые второй
- Асинхронные данные и управление — для отклонений в энергоресурсах и задержек связи
- Надежность — включая восстановление после сбоя и устойчивость к сбоям, отключениям, и сбои связи Масштабируемость
- — с дизайном, который можно удобно масштабировать для управления сотнями миллионов устройств.
Преимущества автономного управления
С автономным и децентрализованным управлением, каждая нагрузка или ресурс энергосистемы может способствовать стабильности и экономии. Алгоритмы NREL обеспечивают автоматическое разделение на острова и защита для отказоустойчивости системы, а оптимизация в реальном времени позволяет эффективно использовать переменной возобновляемой энергии, такой как ветер и солнце.Автономное управление снижает стоимость эксплуатации и поддерживает оптимизированную интеграцию возобновляемых источников энергии и инновационных технологии — потенциально также способствующие будущим рынкам трансактивной энергии.
Нет ограничений для крупномасштабного контроля
NREL продемонстрировал автономные энергетические системы в различных приложениях и средах. и последовательно показали, что децентрализованный контроль может решить проблему широко распространенных распределенные энергоресурсы.Демонстрации проведены на:
Моделируемые городские районы с более чем 10 миллионами различных энергетических устройств
Экспериментальные ветряные и фотоэлектрические экспериментальные платформы NREL
Коммерческая микросеть, которая включает генераторы водорода, микротурбины и водные гибридные ионные батареи
Чистый жилой район с нулевым потреблением энергии
Более 100 управляемых устройств, включая инверторы, электромобили, аккумуляторы и микроконтроллеры.
Мастер-классы и презентации
Автономные энергетические системы: переосмысление оптимизации и управления будущими энергетическими системами (2021 г.)
Автономная оптимизация и управление энергетическими системами, 14-й Всемирный конгресс структурной и междисциплинарной оптимизации (2021 г.)
Семинар по автономным энергетическим системам (2020)
Инновационные методы оптимизации и управления для автономных систем с высокой степенью распределенности (2019)
Семинар по автономным энергетическим сетям (2017)
Публикации
Автономные энергосистемы: управление сетями будущего с большим количеством распределенных Энергетические ресурсы, IEEE Power and Energy Magazine (2020)
Распределенная минимизация затрат на производство электроэнергии при распределении на основе потребителей Сети, Американская конференция по контролю (2020)
Хорошие сети — хорошие соседи, IEEE Spectrum (2020)
Оптимизация распределительных сетей на основе обратной связи в реальном времени: унифицированный подход, транзакции IEEE по управлению сетевыми системами (2019)
Онлайн-оптимизация как контроллер обратной связи: стабильность и отслеживание, IEEE Transactions по управлению сетевыми системами (2019)
Первично-двойные онлайн-методы с обратной связью по измерениям для изменяющейся во времени выпуклой оптимизации, транзакции IEEE по обработке сигналов (2019)
Седловая динамика для оптимизации на основе распределенной обратной связи, IEEE Control Systems Letters (2019)
Оценка направления ветра с использованием данных SCADA с оптимизацией на основе консенсуса, Wind Energy Science (2019)
Работай с нами
Мы стремимся развивать автономные энергетические системы еще дальше — чтобы применить концепцию к более широкому разнообразию и большему масштабу энергосистем, а также к постоянному развитию новых принципы надежного и эффективного управления сетью.Партнеры, которые заинтересованы в работая с NREL для развития их энергетических систем, рекомендуется подключаться и учиться более.
Контакт
andrey.bernstein@nrel.gov
303-275-3912
Это крошечное устройство может собирать энергию ветра из бриза, который вы делаете, когда вы идете — ScienceDaily
Большая часть ветра на суше слишком слабая, чтобы толкать лопасти коммерческих ветряных турбин, но теперь исследователи в Китае разработали своего рода «крошечные ветряная турбина », которая может поглощать энергию ветра от бриза так же мало, как от ветров, созданных при быстрой прогулке.Метод, представленный 23 сентября в журнале Cell Reports Physical Science , представляет собой недорогой и эффективный способ сбора легких ветров в качестве источника микроэнергии.
Новое устройство технически не является турбиной. Это наногенератор, состоящий из двух пластиковых полос в трубке, которые трепещут или хлопают вместе при наличии воздушного потока. Подобно трению воздушного шара о волосы, два пластика становятся электрически заряженными после отделения от контакта, это явление называется трибоэлектрическим эффектом.Но вместо того, чтобы заставить ваши волосы встать дыбом, как у Эйнштейна, электричество, вырабатываемое двумя пластиковыми полосками, улавливается и сохраняется.
«Вы можете собрать все легкие в повседневной жизни», — говорит старший автор Янг Ян из Пекинского института наноэнергетики и наносистем Китайской академии наук. «Однажды мы поместили наш наногенератор на руку человека, и потока воздуха от качающейся руки было достаточно для выработки энергии».
Слабого ветерка со скоростью 1,6 м / с (3,6 миль в час) было достаточно для питания трибоэлектрического наногенератора, разработанного Яном и его коллегами.Наногенератор работает наилучшим образом при скорости ветра от 4 до 8 м / с (от 8,9 до 17,9 миль в час), скорости, которая позволяет двум пластиковым полоскам колебаться синхронно. Устройство также имеет высокий КПД преобразования энергии ветра в энергию, равный 3,23%, что превышает ранее заявленные характеристики по поглощению энергии ветра. В настоящее время устройство исследовательской группы может питать 100 светодиодных ламп и датчиков температуры.
«Мы не намерены заменять существующую технологию производства ветровой энергии. Наша цель — решить проблемы, которые традиционные ветряные турбины не могут решить», — говорит Ян.«В отличие от ветряных турбин, в которых используются катушки и магниты, где стоимость фиксирована, мы можем выбирать недорогие материалы для нашего устройства. Наше устройство также можно безопасно применять в заповедниках или городах, поскольку оно не имеет вращающихся структур. . »
Ян говорит, что у него есть два видения следующих шагов проекта: одно маленькое и одно большое. В прошлом Ян и его коллеги разработали наногенератор размером с монету, но он хочет сделать его еще мельче, компактнее и эффективнее.В будущем Ян и его коллеги хотели бы объединить это устройство с небольшими электронными устройствами, такими как телефоны, чтобы обеспечить устойчивую электроэнергию.
Но Ян также хочет сделать устройство больше и мощнее. «Я надеюсь увеличить мощность устройства до 1000 Вт, чтобы оно могло конкурировать с традиционными ветряными турбинами», — говорит он. «Мы можем разместить эти устройства в местах, недоступных для традиционных ветряных турбин. Мы можем разместить их в горах или на крышах зданий для обеспечения устойчивой энергетики.«
История Источник:
Материалы предоставлены компанией Cell Press . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
Производство энергии ветра с использованием энергии ветра : Системы и решения : Возобновляемые источники энергии
Производство энергии ветра означает получение электроэнергии путем преобразования энергии ветра в энергию вращения лопастей и преобразования этой энергии вращения в электрическую энергию с помощью генератора.Энергия ветра увеличивается пропорционально кубу скорости ветра, поэтому WTG следует устанавливать в зоне с более высокой скоростью ветра.
Мы работаем в партнерстве с производителями ветряных турбин, чтобы продавать ветряные турбины и строить электростанции, используя нашу торговую сеть. Мы также продолжаем разрабатывать электронные устройства, включая системы управления, используя наши знания и технологии, культивируемые на основе технологий проектирования и производства тепловых и гидравлических электростанций, пока самостоятельно участвует в ветроэнергетическом бизнесе.Занимая позиции обеих сторон, производителя и пользователя, мы предлагаем решения для удовлетворения потребностей клиентов в самых разных ситуациях.
Простая установка / эксплуатация ветряной электростанции, не требующая беспокойства об истощении запасов
В мире растет внедрение ветроэнергетики, которая имеет следующие характеристики:• Нет CO 2 выбросы
• Ветер — это безопасный источник энергии, существующий повсюду, и не нужно беспокоиться об истощении, как ископаемое топливо
• Простое оборудование и удобство в эксплуатации
• Незначительная привязанность к природе
Сегодня в мире наблюдается значительный прогресс технологий по разработке более крупных WTG, и это приводит к увеличению выработки электроэнергии на одну единицу WTG и развитию большого поля WTG, называемого «ветряной электростанцией».Развиваются и технологии строительства морских ВТГ.
Высоконадежное ветроэнергетическое оборудование
Герметично закрытый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG), обеспечивающий повышенную эффективность выработки электроэнергии без необходимости во внешней системе возбуждения
При возбуждении постоянными магнитами генератор обеспечивает работу без обслуживания и снижает частоту отказов за счет удаления контактных колец для внешнего возбуждения.Благодаря отсутствию необходимости во внешней системе возбуждения эффективность выработки электроэнергии увеличивается. Благодаря использованию систем водяного охлаждения и внутреннего охлаждения с вентилятором, генератор не забирает воздух извне, что подходит для использования в среде с большим количеством мелких частиц в космосе или прибрежных / морских районах.
Генератор на 2 МВ ВТГБолее длинный отвал обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра
Использование более длинного лезвия позволяет преобразовать больше энергии ветра в электричество.Для WTG типа U93 мощностью 2 МВт используются лопасти длиной 45 м и диаметром 93 м, что на 16% длиннее, чем у других производителей, что увеличивает площадь приема ветра и обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра.
Схема гондолы
ИспользуютсяПМСГ с коробкой передач и полноразмерным преобразователем.
Внутренняя конструкция гондолы 2 МВ WTG2 МВт WTG
WTG Toshiba мощностью 2 МВт можно охарактеризовать следующими характеристиками:
• Модель: U88E
• Высокая надежность достигается за счет среднескоростного редуктора (1:72)
• Малый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG)
• Герметичный генератор с водяным охлаждением
• Соответствие высоковольтной системе в системе полного преобразователя
* Стандарт МЭК: справочная скорость ветра 50 м / с, средняя скорость ветра 8.5 м / с, экстремальная скорость ветра (Ve50) 70 м / с.
* Проконсультируйтесь с нами, если скорость ветра превышает 70 м / с.
Ветроэнергетический бизнес Toshiba
Чтобы удовлетворить потребности клиентов, Toshiba предоставляет всестороннюю поддержку во многих различных бизнес-ситуациях, от геологических / экологических исследований и бизнес-планирования до проектирования, производства, строительства, ввода в эксплуатацию и эксплуатации и технического обслуживания после запуска генератора.
Комплексная поддержка при назначении участков-кандидатов –Планирование–
Мы поддерживаем наших клиентов от назначения участков-кандидатов, включая геологические или экологические исследования, решения законодательных / нормативных вопросов до планирования строительства.Также мы предоставляем упаковочные решения с аккумулятором / вторичной батареей для стабильной выходной мощности генератора и оптимизируем точку установки с помощью микросайтинга с CFD для сложных наземных структур.
Достижение высокой ветроустойчивости с помощью длинных лопастей — Дизайн / Производство —
※ 1У нас есть множество WTG с длинными лопастями, которые покрывают широкий диапазон выносливой скорости ветра, и поэтому мы можем предоставить WTG, подходящие для каждой площадки.Мы также продолжаем разрабатывать большие WTG для береговых и морских объектов, чтобы снизить удельную стоимость.
Надлежащая установка и безопасное обслуживание
Мы предлагаем подходящие методы установки для каждого объекта.
Toshiba в сотрудничестве с производителями ветряных турбин и другими отечественными субподрядчиками предоставляет разнообразные меню периодического обслуживания, ремонта, капитального ремонта и гарантии для обеспечения безопасной и стабильной работы.Что касается поставки запчастей, у нас есть запас запчастей у местных субподрядчиков для бесперебойной поставки.
Система преобразования энергии ветра — обзор
3.1 Введение
Системы преобразования энергии ветра (WECS) предназначены для преобразования энергии движения ветра в механическую энергию. В генераторах ветряных турбин эта механическая энергия преобразуется в электричество, а в ветряных мельницах эта энергия используется для выполнения такой работы, как перекачка воды, измельчения зерна или привода механизмов.Первыми ветряными машинами, вероятно, были ветряные мельницы с вертикальной осью, которые использовались для измельчения зерна в Персии, начиная с 200 г. до н.э. (рис. 3.1). У них было несколько рычагов, на которых были установлены паруса, причем паруса изначально были сделаны из связок тростника.
Рисунок 3.1. Персидская мельница.
В 10 веке ветряные мельницы с горизонтальной осью впервые появились в Средиземноморском регионе. Эти ветряные мельницы были закреплены на постоянной основе, чтобы противостоять преобладающим прибрежным ветрам. Несколько сотен лет спустя в Европе горизонтальные ветряные мельницы работали с ручным механизмом, который вращал всю мельницу против ветра.Они использовались для измельчения зерен и перекачивания воды.
С самых ранних письменных свидетельств энергия ветра использовалась для передвижения судов, измельчения зерна и перекачивания воды. Есть свидетельства того, что энергия ветра использовалась для передвижения лодок по реке Нил еще в 5000 году до нашей эры. За несколько веков до Рождества Христова в Китае использовались простые ветряные мельницы для перекачивания воды.
В Соединенных Штатах миллионы ветряных мельниц были построены по мере развития американского Запада в конце девятнадцатого века (рис.2). Большинство из них использовалось для перекачки воды на фермы и ранчо. К 1900 году были разработаны небольшие электрические ветряные системы для генерации постоянного тока, но большинство из них вышли из употребления, поскольку в 1930-х годах недорогая электросеть была распространена на сельские районы. К 1910 году генераторы ветряных турбин производили электроэнергию во многих европейских странах.
Рисунок 3.2. Американская ветряная мельница лифтового типа.
Вся возобновляемая энергия (кроме приливной и геотермальной энергии), и даже энергия ископаемого топлива, в конечном итоге исходит от Солнца, которое излучает на Землю 100000000000000 киловатт-часов (кВтч) энергии в час.Другими словами, Земля получает 10 18 ватт (Вт) мощности. Примерно 1-2% энергии, поступающей от Солнца, преобразуется в энергию ветра. Это примерно в 50-100 раз больше, чем энергия, превращаемая в биомассу всеми растениями на Земле.
Пока Солнце нагревает Землю, всегда будут ветры, потому что разность температур стимулирует циркуляцию воздуха. Ветер дует, потому что скорость нагрева Земли различается, поэтому, поскольку скорость испарения воздуха в одной области отличается от другой, существует перепад давления (Рисунок 3.3). Это вызывает перетекание более высокого давления из одной области в другую. Спутниковый снимок, сделанный NOAA, показывает разные температуры в разных точках Земли: синий указывает на самые холодные, а красный — на самые теплые (рис. 3.4).
Рисунок 3.3. Прибрежный ветровой поток.
Рисунок 3.4. Интенсивность цвета показывает разницу в потеплении Земли.
Около мировых водоемов прохладный воздух над водой стекает на сушу. Ночью все меняется на противоположное, когда прохладный воздух над быстро остывшей землей течет в сторону воды, где воздух над сушей менее плотный, потому что вода дольше сохраняет солнечное тепло.
Энергия ветра — это коммерчески доступный возобновляемый источник энергии, при этом современные ветряные электростанции производят электроэнергию по цене около 0,05 доллара США за кВтч. Однако даже при такой стоимости производства ветровая электроэнергия еще не является полностью конкурентоспособной по стоимости по сравнению с электроэнергией, произведенной из угля или природного газа, для большей части рынка.
Ветер — проверенный источник энергии; он не ограничен ресурсами в Соединенных Штатах, и нет непреодолимых технических ограничений. Существует множество методов, которые описывают текущие и исторические технологии, характеризуют существующие тенденции и описывают исследования и разработки, необходимые для снижения стоимости электроэнергии, вырабатываемой ветром, до полной конкурентоспособности с электроэнергией, произведенной на ископаемом топливе, для оптового рынка электроэнергии.Такие потенциальные рынки можно описать.
Ветры возникают из-за неравномерного нагрева поверхности Земли Солнцем. Один из способов охарактеризовать ветер — использовать семь классов в соответствии с удельной мощностью: класс 1 — самый низкий, а класс 7 — самый высокий (показано на рисунке 3.5). Плотность энергии ветра пропорциональна скорости ветра в третьей степени (куб скорости). Для коммунальных служб обычно требуется класс энергии 4 или выше.
Рисунок 3.5. Определения классов ветра и районы в США.
Ветры класса 4 имеют среднюю плотность мощности в диапазоне от 320 до 400 Вт / м 2 , что соответствует умеренной скорости около 5,8 м / с (т. Е. 13 миль в час при измерении на высоте 10 м). По оценкам исследователей, в Соединенных Штатах имеется достаточный ветровой потенциал, чтобы заместить не менее 45 квадратов первичной энергии, ежегодно используемой для производства электроэнергии. Это основано на ветрах «класса 4» или выше и разумном использовании земли. Для справки: в 1993 году Соединенные Штаты использовали около 30 квадратов первичной энергии для производства электроэнергии.
Дания была первой страной, использовавшей ветряные турбины для выработки электроэнергии в 1890 году (рис. 3.6). Первый современный ветрогенератор в США был построен и введен в эксплуатацию в 1941 году в Ратленде, штат Вермонт; это называлось Дедушкина ручка. Турбина имела диаметр 55 м и была рассчитана на 1,25 МВт (мегаватт) при скорости 13,5 м / с. Он проработал 18 месяцев, пока не вышли из строя подшипники.
Рисунок 3.6. Ветряк голландского типа.
Крупномасштабные ветроэнергетические установки, подключенные к сети, используемые для выработки электроэнергии, достигли огромных успехов за последние 15 лет.К концу 1996 г. в Соединенных Штатах было около 1750 МВт ветроэнергетических мощностей; для сравнения: в Европе, Индии и других странах используются более 4500 МВт мощности. Капитальные затраты, надежность и эффективность преобразования энергии выросли до такой степени, что эти системы возобновляемых источников энергии могут экономически конкурировать во многих обстоятельствах с традиционными технологиями производства, такими как атомные и современные угольные электростанции.
Установленные капитальные затраты на ветроэнергетические системы снизились с более чем 2500 долларов США за киловатт (кВт) в начале 1980-х годов до 1000 долларов США за кВт или меньше для крупномасштабных установок в середине 1990-х годов.Затраты на внеплановое и профилактическое обслуживание также снизились за тот же период времени с более чем 0,05 доллара США до менее 0,01 доллара США за кВтч.
Эти улучшения позволили снизить уровень стоимости ветроэнергетических систем с более чем 0,15 доллара до менее 0,05 доллара за кВтч, не включая федеральный налоговый кредит в размере 0,02,1 доллара за кВтч, доступный сейчас. Достижения в области проектирования и производства, дальнейший результат текущих программ исследований и разработок, а также реализация больших объемов производства обещают снизить эти затраты еще больше до диапазона $ 0.От 02,5 до 0,03,5 доллара за кВт · ч в течение следующих 10 лет.
Между тем, улучшения аэродинамики ротора и режимов работы турбины, наряду с увеличением размера турбины, повысили эффективность преобразования ветроэнергетических систем. При хороших ветровых условиях современные системы обычно достигают коэффициента мощности 28% и более.
Подробные знания о ветре необходимы для правильного понимания и оценки конструкции и экономики больших ветряных мельниц. Вообще говоря, места с самой высокой скоростью ветра находятся на открытых вершинах холмов, в море или на прибрежных участках.Из-за различий в местности характеристики ветра в этих местах могут сильно отличаться. Информация требуется в отношении различных параметров, как в общих чертах для каждого типа сайтов, так и в деталях для конкретных сайтов.
Такие данные включают среднюю скорость ветра, распределение средней скорости ветра, данные о направлении, краткосрочные изменения скорости ветра (порывы ветра), суточные, годовые или сезонные колебания, а также изменения скорости и направления ветра с высотой.Хотя записи скорости ветра в некоторых местах велись в течение очень долгих периодов времени, а метеорологические станции, регистрирующие скорость и направление ветра, очень широко распространены в таких областях, как Соединенное Королевство, возможно, удивительно, что в наших знаниях все еще есть много пробелов. о подробном поведении ветра. Это особенно верно для поведения ветра над открытыми водами.
Плавучие ветряные турбины поддерживают надежды на расширение использования возобновляемых источников энергии
У восточного побережья Шотландии, на глубине более 300 футов, пять высоких турбин весом в тысячи тонн плавают в Северном море.Установленные в 2017 году турбины приводят в действие около 36 000 домов в год.
Ветряные электростанции возводились на суше и на море в течение десятилетий, но Hywind Scotland, управляемый норвежским нефтяным гигантом Equinor AS A, стал первым, кто перешел на воду. Вместо того, чтобы быть вставленными в стальные трубы, заглубленные в морское дно, турбины располагаются в цилиндрических буях, которые прикреплены к морскому дну с помощью швартовных тросов. Этот подход обещает позволить ветряным электростанциям работать на гораздо более глубокой воде, где часто бывают более сильные ветры, открывая участки нетронутой береговой линии для возобновляемых источников энергии.
Equinor считает, что во многих странах плавучий ветер может быть лучшим вариантом для производства возобновляемой энергии. В некоторых местах, таких как Япония, Южная Корея и США, крутой обрыв континентального шельфа означает, что вода слишком глубокая для стационарных ветряных турбин, которые ограничены глубиной около 60 метров или чуть менее 200 футов.
Технология вызывает интерес, поскольку правительства стремятся сократить свой углеродный след. Парижское климатическое соглашение 2015 года, в котором правительства согласились ограничить повышение глобальной температуры до уровня менее 2 градусов по Цельсию с намерением ограничить его до 1.5 градусов по Цельсию, сосредоточил внимание на ограничении выбросов, с которым помогает возобновляемая энергия.
Тем не менее, стоимость плавающего ветра почти вдвое превышает стоимость стационарного морского ветра, для обеспечения безубыточности которого требуется средняя цена в 84 доллара за мегаватт-час, согласно данным отраслевой группы Global Wind Energy Council. В разработке находятся десятки концепций плавучих платформ, которые предотвращают экономию, связанную со стандартизацией и массовым производством. Более длинные кабели, необходимые для передачи энергии обратно на землю, также могут увеличить расходы.Внутренняя норма прибыли, мера рентабельности инвестиций, составляет около 10% для фиксированного ветра и еще не известна для плавающего ветра.
Уникальный дизайн позволяет безлопастным ветровым турбинам использовать энергию
W Когда вы думаете о ветряных турбинах, на ум обычно приходят изображения высоких конструкций с двумя или тремя вращающимися лопастями, вращающимися на ветру. Однако испанская компания Vortex Bladeless стремится изменить это восприятие.
Компания разработала ветрогенератор, отличающийся отсутствием лопастей.Система, также известная как Vortex Bladeless, использует аэродинамическую нестабильность для захвата энергии.
Инженеры Vortex Bladeless создали прототипы этой инновационной ветряной турбины пару лет назад. Чтобы сократить время и стоимость разработки, они обратились к решениям конечно-элементного анализа (FEA) и вычислительной гидродинамики (CFD), чтобы отточить свои конструкции и процесс разработки продукта.
Традиционные ветряные турбины с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси, обычно состоят из башни, системы управления и лопастей.Когда ветер вращает лопасти, они вращают вал, который соединяется с генератором. Генератор производит электричество.
Ветряные турбины бывают разных размеров. Турбины мощностью менее 100 кВт могут использоваться для небольших применений, таких как перекачка воды, в то время как ветряные турбины мощностью от 100 кВт до нескольких МВт могут использоваться в более крупных приложениях, таких как ветряные электростанции.
Затраты, связанные с ветряными турбинами, включают, помимо прочего, строительство, инфраструктуру, техническое обслуживание и транспортировку. Для небольшой домашней ветряной турбины стоимость установки составляет примерно 7000 долларов за кВт мощности.Большая коммерческая ветряная турбина мощностью 1 МВт стоит около 1 миллиона долларов.
В целом, по данным международной торговой ассоциации Global Wind Energy Council, ветроэнергетика растет. Тенденции, стимулирующие его рост, включают климат, снижение затрат на ветряные и солнечные технологии, стабильность рынка США и рост промышленности в других регионах, включая Азию. По прогнозам Совета к 2030 году ветроэнергетика может достичь 2110 ГВт и обеспечивать до 20% мировой электроэнергии.Это может привести к созданию 2,4 миллиона новых рабочих мест и сокращению выбросов CO2 более чем на 3,3 миллиарда тонн.
ИнженерыVortex Bladeless совместно с Altair разработали новую турбину. Это включало использование технологии AccuSolve CFD для моделирования образования вихрей, аэродинамических явлений, возникающих в результате прохождения ветра вокруг тупого объекта. Боковые силы, возникающие в результате образования вихрей, заставляют цилиндрическую турбину колебаться в резонансе, «запитывая» линейный генератор переменного тока для выработки электричества.
Альтернативный подход
Электрический ветрогенератор Vortex Bladeless предлагает альтернативу традиционным ветряным турбинам. Он имеет цилиндрическую форму, которая колеблется на ветру, а электричество вырабатывается системой линейного генератора переменного тока. Устройство оснащено неподвижной мачтой, генератором энергии и полым, легким и полужестким цилиндром из стекловолокна наверху.
Внешний конический цилиндр спроектирован так, чтобы быть по существу жестким и иметь способность вибрировать, оставаясь прикрепленным к нижнему стержню.Верхняя часть цилиндра свободна и колеблется на ветру. Внутренний цилиндрический стержень, который может проникать в мачту до 20% своей длины, прикреплен к нему сверху и прикреплен к земле в нижней части.
Устройство использует аэродинамический эффект, известный как «вихреобразование». Когда ветер проходит вокруг тупого тела, поток изменяется и образует циклический узор из вихрей (закрученный воздух). Как только эти силы станут достаточно сильными, тело может начать колебаться и войти в резонанс с боковыми силами ветра.Эта аэродинамическая нестабильность известна как вибрация, вызванная вихрем.
Вместо того, чтобы избегать вибрации, вызванной вихрями, безлопастный ветрогенератор использует колебания, улавливая энергию.
Что такое вибрация
Эффект «Вихревой улицы» был впервые описан в 1911 году Теодором фон Карманом, пионером теоретической аэродинамики. Этот эффект создается боковыми силами ветра на любом неподвижном объекте, погруженном в ламинарный поток.
Ветровой поток обходит объект, создавая циклическую картину вихря воздуха, которая может стать инженерной проблемой для вертикальных цилиндрических конструкций, таких как башни, мачты и дымоходы.Эти объекты могут начать вибрировать, войти в резонанс с боковыми силами ветра и в конечном итоге разрушиться. Примерами такого воздействия на конструкции являются обрушение трех градирен, произошедшее в 1965 году на электростанции Ферри-Бридж около Понтефракта, Англия, и обрушение моста Такома-Нэрроуз в 1940 году в штате Вашингтон, США.
Однако инженеры Vortex Bladeless придумали способ использовать те же аэродинамические силы для производства энергии: ветрогенератор Vortex успешно адаптирует свою собственную частоту, чтобы резонировать с частотами генерации ветровых вихрей в пределах переменного диапазона скоростей.
Собственная частота вибрации зависит от массы тела (увеличение массы снижает собственную частоту) и жесткости (более жесткость создает более высокую частоту). Генератор Vortex — включая диаметр конструкции, высоту и общую массу — разработан для достижения максимальной производительности при средних наблюдаемых скоростях ветра.
Компания дополнительно увеличивает отдачу от заданной скорости ветра, изменяя жесткость своей конструкции. Верх стержня имеет магнитную ограничивающую систему с постоянными магнитами, которые увеличивают кажущуюся жесткость системы в зависимости от степени изгиба.
Когда ветер усиливается, увеличивается магнитная сила отталкивания. Это уменьшает расстояние между стержнем и магнитом. В результате колебания и потенциал генерируемой энергии возрастают до максимума. Таким образом, Vortex может автоматически изменять жесткость и «синхронизироваться» со скоростью набегающего ветра, чтобы оставаться в резонансе без каких-либо механических или ручных помех.
Vortex Bladeless генерирует электричество через систему генератора, состоящую из катушек и магнитов, адаптированных к динамике вихря.Нет соприкасающихся шестерен или движущихся частей, поэтому нет трения. Компания сообщает, что испытания показывают коэффициент полезного действия электрического преобразования примерно от 70% до 85% по сравнению с выходом, полученным с помощью обычного роторного генератора переменного тока.
Вычислительное моделирование
Чтобы помочь разработать эффективное устройство, инженеры Vortex работали с Альтаиром над созданием вычислительных моделей. Альтаир поддерживал и обучал инженеров Vortex в процессе разработки.
Сотрудничество началось с технического проекта по моделированию аэродинамических характеристик устройства.Инженеры Altair выполнили исследование взаимодействия жидкости и конструкции с помощью AcuSolve®, решающей программы компании по вычислительной гидродинамике (CFD), и OptiStruct®, ее программного обеспечения для линейной и нелинейной оптимизации конструкции. Модель автоматизированного проектирования (CA E) позволила инженерам прогнозировать движение Vortex Bladeless при различной интенсивности ветра. Кроме того, инженеры Vortex Bladeless использовали HyperWorks VirtualWind Tunnel ™ для выполнения внешнего аэродинамического анализа конструкции.
Последние разработки включают оптимизацию конструкции генератора переменного тока, а также геометрии системы.Благодаря новой геометрии система может улавливать почти 40% кинетической энергии ветра (аналогично обычным ветряным турбинам). Согласно закону Беца, максимальная мощность, которая может быть извлечена из ветра, независимо от конструкции ветряной турбины, составляет 59,3% от ее кинетической энергии.
Vortex Bladeless, со-генеральный директор Technology Дэвид Янез, говорит: «Без моделирования наш продукт развивался бы гораздо медленнее. Это стоило бы намного дороже, потому что нам понадобилось бы намного больше прототипов.Мы уверены, что решения Altair соответствуют нашим потребностям. Это относится не только к программным возможностям, но и к той высоко ценимой поддержке, которую Altair оказывает этому партнерству. Поскольку виртуальная демонстрация продукта является одной из наших вех, мы искренне верим, что вклад Альтаира оказал большое влияние на нашу повседневную работу ».
Обоснование инноваций
Команда Vortex Bladeless называет несколько преимуществ своей инновационной ветроэнергетической системы. Главный из них — стоимость.С окончательным продуктом Vortex Bladeless инженеры рассчитывают снизить производственные затраты на 53% и эксплуатационные расходы на 51% по сравнению с традиционными ветряными турбинами.
Кроме того, в конструкции полностью отсутствуют механические элементы, которые могут подвергаться износу из-за трения. Компания оценивает снижение затрат на техническое обслуживание на 80% по сравнению с традиционными ветряными турбинами.
Принцип работы Vortex также позволяет системе:
- Устраняет необходимость регулировки установки для наилучшего угла ветра.
- Улучшение ограничений, связанных с «эффектом тени», нарушением потока ветра вниз по потоку, поэтому традиционные ветряные турбины необходимо устанавливать на определенном расстоянии друг от друга.
- Свести к минимуму угрозу для популяций птиц.
- Работают бесшумно. При частоте колебаний оборудования ниже 20 Гц влияние уровня звука отсутствует.
Первые продукты Vortex Bladeless были разработаны для выработки мощности 100 Вт для использования в Африке и Индии.Компания также планирует версии, которые будут обеспечивать мощность 4 кВт для использования вместе с солнечными панелями и 1 МВт для более крупных приложений.
Чтобы узнать больше о решениях Altair Energy, посетите www.altair.com/energy. Беверли А. Бекерт — редактор журнала ConceptTo Reality.
Беверли А. Бекерт — редактор журнала Concept To Reality.
(PDF) Интеллектуальная координация энергоснабжения автономного жилого дома
12
453, 2013.
[6] Р. К. Бансал, Т. С. Бхатти и В. Кумар, «Управление реактивной мощностью
автономных ветро-дизельных гибридных энергетических систем с использованием ИНС», Междунар.
Мощность англ. Конф. IPEC, pp. 982–987, 2007.
[7] Дж. А. Момох, Интеллектуальные сети: основы проектирования и анализа, т. 64.
2012.
[8] Н. Т. Мбунгу, Р. Найду, Р. К. Бансал и М. Бипат, «Оптимальная конструкция однофазного интеллектуального счетчика
», J. Eng., Vol. 2017, вып.13, pp. 1220–
1224, 2017.
[9] Г. Ранзи, Ф. Луо, В. Конг, Ф. Ван и З.Й. Донг, «Скоординированное планирование энергоресурсов
в жилых домах с передачей от автомобиля к месту назначения. дом и высокий
фотоэлектрических проникновений », IET Renew. Генератор мощности., Т. 12, вып. 6,
pp. 625–632, 2018.
[10] А. Анвари-Могхаддам, Х. Монсеф и А. Рахими-Киан, «Оптимальное управление энергопотреблением в умном доме
с учетом энергосбережения и
образ жизни », IEEE Trans.Smart Grid, т. 6, вып. 1, pp. 324–
332, 2015.
[11] С. Сюй, К. Ю, Дж. Ван, X. Чен, Л. Гань и Дж. Се, «Оценка спроса
потенциальная оценка для нагрузки на кондиционирование воздуха в жилых помещениях », ИЭПП Gener.
Трансм. Распростран., Т. 12, вып. 19, pp. 4260–4268, 2018.
[12] А. Анвари-Могхаддам, Дж. М. Герреро, Дж. К. Васкес, Х. Монсеф и
А. Рахими-Киан, «Эффективное управление энергопотреблением для сети
.жилые микросети », ИЭПП, Генер.Трансм. Распростран., Т. 11, вып. l, pp.
2752–2761, 2017.
[13] Т. Мбунгу, Р. Найду, Р. Бансал и М. Бипат, «Система управления энергопотреблением на базе Smart SISO-MPC
для коммерческих зданий:
Технологические тенденции », Тр. Futur. Technol. Conf., Dec., pp. 750–753,
2017.
[14] NT Mbungu, RM Naidoo и RC Bansal, «Электроэнергия в реальном времени
Цены: Управление энергопотреблением на основе TOU-MPC для коммерческих предприятий
Здания », Энергетические процедуры, 2017, т.105.
[15] Д. Х. Тунгадио, Р. К. Бансал, М. В. Сити и Н. Т. Мбунгу,
«Прогнозируемое управление активной мощностью двух взаимосвязанных микросетей»,
Technol. Экон. Интеллектуальные сети Sustain. Энергия, т. 3, вып. 1, стр. 1–15,
2018.
[16] Н.Т. Мбунгу, Р. Найду, Р.С. Бансал и М. Бипат, «Оптимизация
гибридной фотоэлектрической-ветро-аккумуляторной системы с подключением к сети с использованием модели
прогнозирующий дизайн управления », IET Renew.Генератор мощности., Т. 11,
нет. 14, 2017.
[17] М. Х. Амини, Дж. Фрай, М. Д. Илич и О. Карабасоглу, «Интеллектуальное планирование энергоснабжения жилых домов
с использованием двухэтапного смешанного целочисленного линейного программирования
», North Am. Power Symp. NAPS 2015, стр. 1–6, 2015.
[18] А. Сафдарян, М. Фотухи-Фирузабад и М. Лехтонен, «Оптимальное управление нагрузкой на жилые дома
в интеллектуальных сетях: децентрализованная структура
», IEEE Пер.Smart Grid, т. 7, вып. 4, pp. 1836–1845,
2016.
[19] MH Amini, B. Nabi и MR Haghifam, «Управление нагрузкой с использованием многоагентных систем
в интеллектуальной распределительной сети», IEEE Power
Energy Soc . Gen. Meet., Pp. 1–5, 2013.
[20] М. Мартинес-Пабон, Т. Эвли и Б. Танджу, «Оптимизация управления энергопотреблением в жилых домах
с использованием системы автономного планировщика», Expert
Syst. Appl., Vol. 96. С. 373–387, 2018.
[21] Р. К. Бансал, Справочник по распределенной генерации: электроэнергия
Технологии, экономика и воздействие на окружающую среду. Springer, 2017.
[22] FY Melhem, O. Grunder, Z. Hammoudan и N. Moubayed,
«Оптимизация и управление энергопотреблением в умном доме с учетом
Фотоэлектрическая, ветровая и аккумуляторная система хранения с интеграцией
Электромобили », ж. J. Electr. Comput. Англ., Т. 40, нет.2, pp.
128–138, 2017.
[23] Y. Guo, M. Pan, Y. Fang, и PP Khargonekar, «Децентрализованная
координация использования энергии для жилых домов в интеллектуальной сети
. , ”IEEE Trans. Smart Grid, т. 4, вып. 3, pp. 1341–1350,
2013.
[24] Ю. Лю, К. Юн, Р. Ю, Ю. Чжан и С. Се, «Управление энергопотреблением на основе очередей
для гетерогенных жилых домов. требования в интеллектуальной сети
», IEEE Trans.Smart Grid, т. 7, вып. 3, стр. 1650–1659,
2016.
[25] С. Л. Арун и М. П. Сельван, «Интеллектуальная система управления энергией в жилых домах
для динамического реагирования на спрос в интеллектуальных зданиях»,
IEEE Syst. J., т. 12, вып. 2, pp. 1329–1340, 2018.
[26] M. Rastegar, M. Fotuhi-Firuzabad, H. Zareipour, M. Moeini —
Aghtaieh, «Вероятностная схема управления энергией для возобновляемых источников —
на основе бытовые энергетические узлы », IEEE Trans.Smart Grid, т. 8, вып. 5,
pp. 2217–2227, 2017.
[27] Т. Алкутами и А. П. С. Мелиопулос, «Управление умным домом и контроль
без неудобств для клиентов», IEEE Trans. Smart Grid, т.
9, вып. 4, pp. 2553–2562, 2018.
[28] MH Barmayoon, M. Fotuhi-Firuzabad, A. Rajabi-Ghahnavieh и
M. Moeini-Aghtaie, «Хранение энергии в жилых домах на основе возобновляемых источников энергии
концентраторы », IET Gener. Трансм. Дистриб., т. 10, вып. 13, pp. 3127–
3134, 2016.
[29] X. Wu, X. Hu, X. Yin и SJ Moura, «Стохастическое оптимальное энергопотребление
Управление умным домом с pev-накопителем энергии», IEEE Пер.
Smart Grid, т. 9, вып. 3, pp. 2065–2075, 2018.
[30] NT Mbungu, RC Bansal и R. Naidoo, «Smart Energy
Координация гибридного ветро / фотоэлектрического агрегата с аккумуляторным хранилищем, подключенным к сети
», в Конференция ИЭПП по возобновляемой энергетике, 2018,
с.1–6.
[31] К. Пациос, Д. М. Гринвуд, Дж. В. Биалек, П. К. Тейлор и Т.
Сайфутдинов, «Включение переменного срока службы и саморазряда в
, оптимальный выбор размеров и технологии систем хранения энергии»,
IET Smart Grid, т. 1, вып. 1, pp. 11–18, 2018.
[32] Н.Т. Мбунгу, «Динамическая оптимизация ценообразования на электроэнергию в реальном времени для коммерческого здания
», Университет Претории, 2017.
[33] Y.Хаваджа, Д. Гиаурис, Х. Пациос и М. Дахида, «Оптимальная стоимость — модель
на основедля определения параметров подключенной к сети фотоэлектрической и аккумуляторной энергосистемы»,
IEEE Jordan Conf. Прил. Электр. Англ. Comput. Technol. АЕЕКТ, т.
2018, стр. 1–6, 2018.
[34] М. Мурнейн и А. Газель, «Более пристальный взгляд на методы оценки состояния заряда (SOC)
и состояния здоровья (SOH) для аккумуляторов», ”
Analog Devices, 2017.
Эта статья была принята к публикации в следующем выпуске этого журнала, но не отредактирована полностью.