Выбор ветроустановок для систем автономного электроснабжения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (104) декабрь-2 2015 г.

Дата публикации: 08.12.2015

Статья просмотрена: 398 раз

Библиографическое описание:

Дайчман Р. А. Выбор ветроустановок для систем автономного электроснабжения // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 117-121. — URL https://moluch.ru/archive/104/24208/ (дата обращения: 23.10.2018).

 

В статье представлен анализ современных конструкций ветроустановок. Выделены критерии оценки, положительные и отрицательные стороны каждого вида.

Ключевые слова: ветроустановка, горизонтально-осевые, вертикально-осевые, ротор Савониуса, ротор Дарье, ротор Горлова, ветроустановки с многолопастным ротором, ветер, скорость, момент

 

Развитие ветроэнергетики в последнее время все более ускоряется что обусловлено желанием иметь независимую генерацию мощности, повышением тарифов, а также износом отечественных сетей. В данной статье исследуется применение ветроустановки (ВЭУ) для индивидуального пользования.

Все ВЭУ характеризуются положением оси ветроколеса относительно поверхности. Эффективности установки определяется КИЭВ — коэффициент использования энергии ветра, теоретически максимально возможный КИЭВ 60 %.

Наиболее применимым типом ветроэнергетических установок является горизонтально-осевой ветродвигатель, рис. 1, ось вращения ветроколеса которого располагается параллельно направлению скорости ветра. Вращающийся момент создаться аэродинамическими подъёмными силами. [1]

Рис. 1. Горизонтально-осевые ветродвигатели

 

Конструктивно более распространены трехлопастные установки с номинальной мощностью до 10 МВт. Ротор этих ветрогенераторов обладает большим моментом инерции, и как следствие, обладает более малыми скоростями вращения, но за счет своих размеров, формирует более высокий крутящий момент.

Другим основным видом являются ветродвигатели с вертикальной осью вращения, рис. 2.

Рис. 2. Вертикально-осевые ветроустановки

 

Генерация начинается при скорости ветра около 5 м/с, а на номинальную мощность установка выходит при 11 м/с. Максимально установленная мощность до 20 МВт. [2]

Ротор Савониуса имеет лопасти в виде цилиндрических поверхностей, рис. 3. [3]

Рис. 3. Ветроустановка с ротором Савониуса

 

Вращающийся момент создаться различными силами сопротивления воздушному потоку. Наиболее мощные рассчитаны на 5 кВт.

Ротор Дарье состоит из двух лопастей-пластин и вертикальной оси, рис. 4. [4]

Рис. 4. Ветроустановка с ротором Дарье

 

Ротор Горлова это всего лишь разновидность вертикально-осевой ветроустановки, рис. 5. [5]

Рис. 5. Ветроустановка с ротором Горлова

 

Многолопастные ветрогенераторы с направляющим аппаратом, конструктивно обладают двумя линиями лопастей, неподвижно закреплённый внешний ряд это концентрирующее ветрозахватное устройство. Ускоренный поток воздуха под наилучшим углом податься на лопасти генератора, рис. 6. [6]

Рис. 6. Ветроустановки с многолопастным ротором с направляющим аппаратом

 

В таблице 1 приведено сравнение наиболее распространённых конструкций ветроэнергетических установок.

 

Таблица 1

Характеристики ветроустановок

Тип ветроустановки

Преимущества

Недостатки

Горизонтально-осевая

                    КИЭВ порядка 47–48 %;

                    Малое число лопастей;

                    Простой процесс монтажа;

                    Дешёвые генераторы;

                    Большая стоимости системы в целом;

                    Необходимость ориентации на ветер;

                    Сложный механизм поворота лопастей;

Вертикально-осевая

                    Отсутствие механизма, ориентирующего на ветер;

                    Удобство эксплуатации;

                    Низкая надежность;

                    Массивная лопастная конструкция;

                    Отсутствие регулировки угла лопастей;

Ротор Савониуса

                    Само запуск при низких скоростях ветра;

                    Высокая материалоемкость;

                    Слабый КИЭФ — 15 %;

Ротор Дарье

                    КИЭВ 36 %-40 %;

                    Простое обслуживание;

                    Проблемы с самозапуском;

Ротор Горлова

                    Большой срок службы;

                    Высокая эффективность;

                    Сложная конструкция лопастей;

                    Высока цена;

Многолопастная с направляющим аппаратом

                    КИЭФ до 50 %;

                    Работа с низкими скоростями ветра;

                    Большая стоимость;

                    Значительная металлоемкость;

 

В целом, можно сказать, что ветроустановки с вертикальной осью вращения наиболее рекомендуемы для применения в автономном электроснабжении. При недостаточных скоростях ветра, а это 5 м/с и ниже, предпочтительным является использование комбинированных устройств, состоящих из ротора Дарье и ротора Савониуса, данное сочетание позволяет иметь достаточно низкий момент трогания и сохранять вырабатываемую энергию на приемлемом для потребителя уровне. Также перспективным направление — это развитие принципиально новых конструкций ветроколес, основанных на применение концентраторов и конфузоров, что еще более расширит, сферу применяя ветроэнергетики даже в регионах с относительно низкими скоростями ветра. [7–9]

 

Литература:

 

  1.                HOME: Inhalt der Website Windenergie Technik // Windenergie Technik URL: http://www.windenergie-technik-crome.de/ (датаобращения 13.11.2015)
  2.                Энергетика, ресурсосбережение, экономика // SimpleMachinesURL: http://vedomo.ru/index.php?topic=491.0 (дата обращения 13.11.2015)
  3.                Возобновляемые источники энергии. Часть 2. Ветер // URL: http://www.science-techno.ru/nt/article/vozobnovlyaemye-istochniki-energii-chast-2-veter/page/1 (дата обращения 13.11.2015)
  4.                Анализ ветроустановок с вертикальной осью вращения для электростанций малой мощности // URL: http://www.rusnauka.com/27_NNM_2011/Tecnic/5_92716.doc.htm (дата обращения 13.11.2015)
  5.                Gorlov helical turbine // URL: http://winddose.com/wind-turbine-techologies.html (дата обращения 13.11.2015)
  6.                Ветрогенераторы с многолопастным ротором с направляющим аппаратом // URL: http://reon.by/ob-energetike/energiya-vetra/80–002 (дата обращения 13.11.2015)
  7.                Дайчман, Р. А. Возможности современной ветроэнергетики / Р. А. Дайчман // Актуальные вопросы современной науки. — 2015. –№ 4(8). — С. 11–14.
  8.                Дайчман, Р. А. Использование ветроэнергетических установок в Российской Федерации / Р. А. Дайчман // Апробация. — 2015. –№ 11(38). — С. 13–15.
  9.                Дайчман, Р. А. Современная ветроэнергетика в Российской Федерации / Р. А. Дайчман // Научная перспектива. — 2015. — № 11(69). — С. 98–99.
Основные термины (генерируются автоматически): скорость ветра, ротор, ротор Горлова, ветроустановка, направляющий аппарат, вращающийся момент, вертикальная ось вращения, номинальная мощность, многолопастный ротор.


Ключевые слова

ветроустановка, скорость, горизонтально-осевые, вертикально-осевые, ротор Савониуса, ротор Дарье, ротор Горлова, ветроустановки с многолопастным ротором, ветер, момент

Похожие статьи

Исследования ветроколес с вертикальной осью вращения

Ветроколеса с вертикальной осью вращения при любом направлении ветра находятся в рабочем положении из-за своей геометрии.

Рис. 2. Конструкции роторов ВЭУ.

Ветроустановки с ортогональным ротором: обзор основных...

Рассмотрены ветроустановки с ортогональным ротором, основные проблемы, такие как неравномерность вращения и проблема запуска.

По мнению специалистов [1, 2], разработка ВЭУ с вертикальной осью вращения является наиболее перспективным решением.

Методика (математическая модель) расчета энергетических...

Среди вертикальных ветрогенераторов можно выделить следующие группы роторов: ортогональный, Савониуса, Дарье, Геликоидный, многолопастной с направляющим аппаратом.

Целесообразность применения ветроэнергетических установок...

Вертикально-осевые (роторные) ВЭУ: ротор Савониуса (1929), ротор Масгроува (1975), ротор

Ротору с вертикальной осью вращения не нужно устройство ориентации на ветер

Морозов Д. А. Синтез ветроустановки малой мощности с вертикальной осью вращения / Д...

Аэродинамика различных конфигураций лопаток ротора Савониуса

агрегат, ротор, электрическая энергия, установка, пропеллерный тип, подобный тип, небольшая мощность, многолопастный ветряк, коэффициент использования энергии ветра, конструкция, Европа...

Целесообразность применения ветроэнергетических установок...

Произведено сравнение вертикально-осевых и горизонтально-осевых ветроустановок

Ключевые слова: малая ветроэнергетика, вертикальная ось вращения, веерный концентратор, Омск.

Слабые скорости ветра (4м/с и менее) преобладают в летнее время [3].

Разработка алгоритма расчета аэродинамических сил...

В 1931 г. Савониус предложил конструкцию вертикально-осевого ротора с S-образной формой лопастей.

Все существующие ветроустановки (ВЭУ) преобразуют энергию ветра в механическую энергию с помощью ветроприемного устройства (ветроколеса).

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследования ветроколес с вертикальной осью вращения

Ветроколеса с вертикальной осью вращения при любом направлении ветра находятся в рабочем положении из-за своей геометрии.

Рис. 2. Конструкции роторов ВЭУ.

Ветроустановки с ортогональным ротором: обзор основных...

Рассмотрены ветроустановки с ортогональным ротором, основные проблемы, такие как неравномерность вращения и проблема запуска.

По мнению специалистов [1, 2], разработка ВЭУ с вертикальной осью вращения является наиболее перспективным решением.

Методика (математическая модель) расчета энергетических...

Среди вертикальных ветрогенераторов можно выделить следующие группы роторов: ортогональный, Савониуса, Дарье, Геликоидный, многолопастной с направляющим аппаратом.

Целесообразность применения ветроэнергетических установок...

Вертикально-осевые (роторные) ВЭУ: ротор Савониуса (1929), ротор Масгроува (1975), ротор

Ротору с вертикальной осью вращения не нужно устройство ориентации на ветер

Морозов Д. А. Синтез ветроустановки малой мощности с вертикальной осью вращения / Д...

Аэродинамика различных конфигураций лопаток ротора Савониуса

агрегат, ротор, электрическая энергия, установка, пропеллерный тип, подобный тип, небольшая мощность, многолопастный ветряк, коэффициент использования энергии ветра, конструкция, Европа...

Целесообразность применения ветроэнергетических установок...

Произведено сравнение вертикально-осевых и горизонтально-осевых ветроустановок

Ключевые слова: малая ветроэнергетика, вертикальная ось вращения, веерный концентратор, Омск.

Слабые скорости ветра (4м/с и менее) преобладают в летнее время [3].

Разработка алгоритма расчета аэродинамических сил...

В 1931 г. Савониус предложил конструкцию вертикально-осевого ротора с S-образной формой лопастей.

Все существующие ветроустановки (ВЭУ) преобразуют энергию ветра в механическую энергию с помощью ветроприемного устройства (ветроколеса).

Задать вопрос