Общие сведения о ветроэнергетике

Энергия ветра оценивается в 175 – 219 тыс. ТВт/ч в год, при этом развиваемая им мощность достигает (20 – 25) 109 кВт. Это примерно в 2,7 раза больше суммарного расхода энергии на планете. Считают, однако, что полезно может быть использовано только 5 % этой энергии; в настоящее же время используется значительно меньше. Использование силы ветра, т.е. энергии движения воздуха, относится к глубокой древности.

При использовании энергии ветра в современных условиях стремились учесть опыт тех стран, в которых ветряные двигатели издавна широко применялись, особенно в Дании и Голландии – классических странах ветряных мельниц.

Многие видные русские исследователи, такие, как проф. Н.Е. Жуковский и акад. С.А. Чаплыгин, внесли большой вклад в развитие ветряных двига-телей.

Ветроэнергетика – отрасль науки и техники, разрабатывающая теоретические основы, методы и средства использования энергии ветра для получения механической, электрической и тепловой энергии (ветротехника) и определяющая области и масштабы целесообразного использования ветро-вой энергии в народном хозяйстве.

Использование ветровой энергии осуществляется с помощью специаль-ных установок.

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) – это комплекс технических устройств для преобразования кинетической энергии ветрового потока в какой-либо другой вид энергии. Она состоит из ветроагрегата (ветро-двигатель в комплекте с одной или несколькими рабочими машинами), устройства, аккумулирующего энергию или резервирующего мощность, в ряде случаев из дублирующего двигателя (большей частью теплового) и систем автоматического управления и регулирования режимов работы уста-новки.

Различают ветросиловые установки и ветроэлектрические станции.

Под ветродвигателем понимают двигатель, использующий кинетическую энергию ветра для выработки механической энергии. Различают ветро-двигатели крыльчатые с коэффициентом использования энергии ветра до 0,48 (наиболее распространенные), карусельные или роторные с коэф-фициентом использования не более 0,15 и барабанные.

Основное применение ветродвигателей – ветроэлектрические станции.

Ветроколесо мощных ВЭУ находится на большой высоте, где скорость ветра выше (рис. 3.1, а), выше у них и коэффициент удельной выработки электроэнергии K _уд, являющийся обобщенной характеристикой ВЭУ

(рис. 3.1, б):

где W _гoд – годовая выработка электроэнергии, кВт/ ч; πR² – ометаемая поверхность ветроколеса, м ².

Считается целесообразным установка ВЭУ в местах, где среднегодовая скорость ветра составляет более 5 м/ с.

На бурное развитие ветроэнергетики указывают данные роста установ-ленных мощностей ВЭУ в ряде стран мира (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Установленная мощность ветроустановок в странах мира, подключенных к общим электрическим сетям, МВт

Страна	Годы
Дания		2 417
Германия	2 875	8 754
Италия
Швеция
Англия
Финляндия	17,4
Португалия
Россия	4,15
Канада
С Ш А	1 820	2 525
Китай
Япония
Всего в мире	9 665

Рис. 3.1. К характеристикам ВЭУ:

а – зависимость среднегодовой скорости ветра от высоты над

поверхностью земли;

б – средняя удельная выработка электроэнергии ВЭУ в Дании