Как "ветряки" вырабатывают электроэнергию? Сколько электроэнергии они могут вырабатывать и что такое энергия ветра в целом? В следующем тексте мы подробнее рассмотрим эти вопросы.
Что такое энергия ветра?
Это кинетическая энергия, создаваемая разницей температур между воздушными массами, которые движутся, создавая ветер. Энергия, вырабатываемая ветряной турбиной, достигается за счет передачи кинетической энергии ветра лопастям ротора, заставляя их вращаться.
Популярность энергии ветра неуклонно растет, и она является одним из видов возобновляемых источников энергии. Она является альтернативой традиционной энергии, основанной на ископаемом топливе, поскольку снижает выбросы парниковых газов. Это особенно важно с экологической точки зрения.
Ветряные турбины можно строить как на суше, так и на воде. Однако морские фермы предлагают более широкие возможности в плане добычи энергии, и, кроме того, их расположение менее неудобно для людей. Однако обратной стороной является сложный процесс подключения такой электростанции к электросети.
Малогабаритные ветряные турбины используются для питания автономных навигационных и телекоммуникационных систем. Они также используются для частных ферм, дач, станций опреснения морской воды, автономного освещения, ирригации и т.д. Они особенно полезны для систем, удаленных от электросетей.
Очень часто малые электростанции системно объединяются с фотоэлектрическими модулями и электрогенераторами, работающими на нефти. Это обеспечивает постоянную подачу электроэнергии.
Как работает ветряная электростанция?
Ветряная электростанция работает путем приведения в движение лопастей ротора с помощью энергии ветра. Затем энергия передается в генератор, который преобразует ее в электричество. Таким образом, кинетическая энергия ветра преобразуется в механическую энергию, а затем в электричество.
Размер генератора определяет, сколько ветра будет преобразовано в электроэнергию. Каждая турбина имеет соединение с электросетью, куда и передается произведенная энергия.
Как объяснялось выше, энергия ветра создается за счет разницы температур в воздушных массах. Ветер - это явление, которое включает в себя движение воздуха, это движение создается изменениями температуры, разницей давления и рельефом местности.
Существует два типа ветровых турбин - HAWT и VAWT.
Турбины HAWT часто имеют вид традиционной ветряной мельницы, поэтому они чрезвычайно эффективны при сильном ветре, а также значительно дешевле. Это самая популярная модель ветряных турбин.
Турбины типа VAWT имеют более футуристическую форму, поэтому их работа зависит от изменения направления ветра. Они гораздо лучше используют силу порывов ветра. Это требует от них повышенной прочности, чтобы не повредить их. Это делает их значительно более дорогими.
Оба типа турбин состоят из одних и тех же компонентов. Имеется башня, гондола с генератором и ротор с лопастями.
Сколько электроэнергии вырабатывает ветряная турбина?
Сегодня средняя наземная ветряная турбина вырабатывает 2-3 мегаватта мощности, что позволяет производить 6 миллионов киловатт-часов электроэнергии в год. Этого количества достаточно для удовлетворения потребностей в электроэнергии около 1 500 средних домохозяйств.
Существуют также более крупные и эффективные турбины мощностью до 15 МВт, а также небольшие турбины, предназначенные для домашних хозяйств и вырабатывающие мощность в десяток КВт.
Для сравнения, большая угольная электростанция вырабатывает около 1 ГВт энергии, а одна ветряная мельница - около 2 МВт. Это означает, что для производства такого количества энергии, которое вырабатывает угольная электростанция, необходимо 500 ветряных мельниц. Важно также помнить, что ветряная электростанция не производит энергию безостановочно. Ведь ее работа зависит от погоды.
Но не количество энергии, производимой ветряными турбинами, является их главным достоинством.
Его главное достоинство заключается в том, что электроэнергию ветряные турбины получают из природных ресурсов, которые никогда не иссякнут, и при производстве энергии они не выбрасывают в окружающую среду вредных веществ.
Развитие ветроэнергетики
Прогрессивное технологическое развитие позволяет ветроэнергетическим установкам увеличивать свой вклад в удовлетворение спроса на энергию. За прошедшие годы были решены многие технические проблемы, препятствовавшие строительству и вводу в эксплуатацию ветроэнергетических установок. Одной из проблем, которую невозможно устранить, является недостаточная предсказуемость погодных условий. Нестабильность и непредсказуемость энергии ветра является непреодолимым барьером. Ветряные электростанции всегда будут зависеть от погоды.
Конечно, существуют исследования по общей оценке силы ветра, его направления и частоты. На производство энергии ветра также влияют условия, в которых находится ветрогенератор, поскольку они могут приглушать или даже усиливать силу ветра. Все это напрямую влияет на количество производимой энергии.
Теоретически, количество ветра, имеющегося в мире, достаточно для удовлетворения потребностей в энергии во всем мире. Только не каждая страна имеет одинаковый потенциал. Наилучшие ветровые условия наблюдаются в Дании, Нидерландах, Великобритании и на севере Франции.
В настоящее время разработка энергоресурсов ведется на суше и на шельфе. В основе береговой энергетики лежат крупномасштабные и мелкомасштабные проекты.
К крупномасштабной энергетике относятся большие ветровые турбины мощностью более 1 МВт и ветропарки, состоящие из нескольких или даже десятков ветровых турбин. Они предназначены для производства энергии в огромных масштабах. Производство большого количества энергии позволяет продавать ее в электросети.
Малые ветроэнергетические установки - это одиночные ветровые турбины с максимальной мощностью 100 кВт. В основном они строятся в непосредственной близости от жилых районов. Они выступают в качестве вспомогательного источника энергии. Они также строятся в труднодоступных для традиционной энергетики местах из-за затрудненного доступа к электросети.
Альтернативой наземной ветроэнергетике является оффшорная энергетика, которая представляет собой довольно инновационное решение, предполагающее строительство ветроэнергетических установок в морских акваториях (открытых водах). Это особенно выгодно, так как ветер там сильнее и стабильнее. Здесь нет ограничений в виде зданий и больше открытого пространства, что благоприятствует порывам ветра.
Ветровая энергия в мире
Ветроэнергетика продолжает стремительно развиваться во всем мире. Количество электроэнергии, произведенной с помощью ветроэнергетики в 2020 году, увеличилось на 11% по сравнению с предыдущим годом, в основном за счет инвестиций в Китае и США, на которые приходится 79% мировой ветроэнергетики. В настоящее время с помощью ветра в мире вырабатывается более 1592 ТВтч энергии.