Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
9 декабря 2016, пятница, 09:02
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

Поймавшие ветер

Ветряные турбины
Ветряные турбины

Человек, который почувствовал ветер перемен,
должен строить не щит от ветра, а ветряную мельницу.

Мао Цзэдун

В романе Герберта Уэллса «Когда Спящий проснется» герой просыпается в 2100 году, в мире, основой энергетики которого стало использование ветра: «Гигантский человеческий улей, на который работает без устали ветер и символом, гербом которого является ветряной двигатель».

До даты, намеченной Уэллсом еще далеко, но, тем не менее, шаги в указанном им направлении уже делаются. Мировая ветроэнергетика, ранее бывшая маргинальным сектором в выработке энергии, начала развиваться с нефтяного кризиса 1973 года и с тех пор уже не сбавляла темпов. Один из европейских лидеров – Дания – с 2011 года получает более четверти электроэнергии от ветроэлектрических установок, а  2030 году планирует довести этот показатель до 50%. Во всем мире в 2010 году производство электроэнергии с помощью ветра достигло более 2,5% от общего потребления электроэнергии и растет на более чем 25% в год. Планируется, что в странах Европейского сообщества доля ветроэнергетики к 2020 году достигнет 13%. Вместе со странами Европы активно стремятся максимально овладеть энергией ветра США, Канада, Китай и Индия. Всего же ветряная энергетика существует в 83 странах.

По закону Беца коэффициент полезного действия ветряного двигателя равен  59,3 %  от кинетической энергии ветра.

Рынок ветроэлектрических установок (ВЭУ) растет более чем на 20 % в год. Ведущие производители ВЭУ: GE Energy (США), Vestas (Дания), Siemens Wind Power (Германия – Дания), Enercon (Германия), Suzlon Group (Индия), Gamesa (Испания), Goldwind (Китай), China Guodian Corporation (Китай), Sinovel (Китай), Ming Yang (Китай). Совместно эти компании контролируют более 75% рынка. Ими в основном производятся установки единичной мощностью от 600 до 1000 кВт и более. Однако много малых фирм в Германии, Бельгии, Голландии и Дании производят ВЭУ малой и средней мощности.

Теоретический фундамент ветроэнергетики был создан еще в начале XX века. Тогда почти одновременно трое ученых: англичанин Фредерик Ланчестер, немец Альберт Бец и русский Николай Жуковский – вычислили максимальный теоретический коэффициент полезного действия ветряного двигателя, который оказался равен  59,3 %  от кинетической энергии ветра. Первым этот результат опубликовал Ланчестер, однако в силу исторических причин этот закон получил имя Беца. Современные ветряные двигатели не достигают предела, положенного законом Беца, но уже преодолели отметку в 40% КПД.

Ветроэнергетические установки используют возобновляемый источник энергии, не выделяют парниковые газы и не оставляют после себя радиоактивные отходы.

Всемирная метеорологическая организация оценивает потенциальные ресурсы энергии ветра в 170 триллионов киловатт-часов в год. Ветроэнергетические установки используют возобновляемый источник энергии, не выделяют парниковые газы и не оставляют после себя радиоактивные отходы.

Однако, желая использовать энергию ветра, человечества должно преодолеть и ряд специфических для этого источника проблем. Ветры – явление довольно постоянное, если оценивать их в большом временном масштабе, от года и дольше. Но на более кратких отрезках времени на ветер полагаться нельзя. Ветер может менять направление, иногда на несколько дней воцаряется полный штиль, зато в другой раз ветер станет настолько сильным, что сломает лопасти генератора. Так как мощность потока ветра  пропорциональна кубу его скорости, даже относительно небольшие изменения скорости ветра приводят к значительным колебаниям мощности установки. Осложнения в работу генератора вносят дождь и снег. Ветроэнергетические установки могут создавать излишний шум и помехи в распространении радиоволн.

Решать эти проблемы можно, совершенствуя методы управления энергетическими установками, чтобы перераспределять энергию с тех ветряных станций, где в данный момент она вырабатывается с избытком, в те места, где сейчас ветер утих. На ветряных электростанциях используют разнообразные аккумуляторы. Помимо электрических это могут быть воздушные аккумуляторы, где ветер нагнетает воздух в баллоны, а потом, когда наступает штиль, этот воздух выходит из баллонов и вращает лопасти генератора. Есть и водяные аккумуляторы, в которых силой ветра в высокий резервуар закачивается вода, которая потом сможет вращать турбину. Есть даже химические аккумуляторы, в них энергия ветра разлагает путем электролиза воду на водород и кислород, которые потом можно использовать в газовой турбине. Все эти методы направлены на обеспечение равномерной работы электростанции, не зависящей от капризов ветра.

В наши дни ветроэнергетика действует в самых разных масштабах: от небольших ветряков, которые обеспечивают электричеством удаленную ферму где-нибудь в австралийских степях, до крупных шельфовых электростанций, расположенных в океане в нескольких десятках километров от берега, мощность которых достигает сотен мегаватт.

Интересно, что в свое время СССР был мировым лидером в области ветроэнергетики. В 1931 году была в Балаклаве создана ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, что составляло в то время мировой рекорд. В 1950-х годах в СССР выпускалось до девяти тысяч ветроэнергоустановок в год, мощность таких установок могла достигать 30 кВт. Во время целины в Казахстане построили первую в мире многоагрегатную ветроэлектростанцию, где ветряные установки были совмещены с дизельными. Их общая мощность достигла 400 кВт. К сожалению, вскоре ветроэлектроэнергия не выдержала конкуренции с более дешевой энергией ТЭС, ГЭС и АЭС, и производство генераторов было свернуто. В настоящее время установленная мощность ветроэлектростанций в России составляет около 13 МВт. Крупнейшие ветроэлектростанции России – это Зеленоградская (5,1 МВт), Анадырская (2,5 МВт) и электростанция Тюпкильды в Башкирии (2,2 МВт). Особо перспективными для ветряной энергетики в нашей стране кажутся, однако, не крупные станции, а установки, снабжающие энергией  районы, удаленные от источников централизованного энергоснабжения, а также мелких потребителей энергии.

В России разработки в области ветроэнергетики ведут резиденты фонда «Сколково»:  иркутская компания «Аэрогрин» и питерская «Оптифлейм солюшенз».

В составе кластера энергоэффективных технологий фонда «Сколково» разработки в области ветроэнергетики ведет иркутская компания «Аэрогрин». Разработанная ею ветряная турбина не зависит от направления ветра, может работать в дождь и снег и выдерживать ураганные ветры со скоростью до 30 метров в секунду. Более того, корпус турбины снабжен солнечными батареями, которые позволяют вырабатывать энергию даже в безветренную погоду. По оценке разработчика себестоимость 1 кВт-ч электроэнергии, полученного на этой установке, составляет три рубля, тогда как на трехлопастных ветряках, часто используемых в ветряной энергетике, она доходит до шести рублей.

Другая компания  «Оптифлейм солюшенз» работает в Санкт-Петербурге. Она также разрабатывает турбинные ВЭУ, которые отличаются пониженным шумом в работе и безопасностью для людей и птиц, так что их можно устанавливать даже на крышах городских домов. В 2012 году «Оптифлейм солюшенз» стала первой российской компанией, получившей статус резидента Университетского исследовательского центра (University City Science Center) в Филадельфии.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Facebook Google GPS IBM iPhone PRO SCIENCE видео ProScience Театр Wi-Fi альтернативная энергетика «Ангара» античность археология архитектура астероиды астрофизика Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса визуальная антропология вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология глобальное потепление грибы грипп демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии коронавирус космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. открытия палеолит палеонтология память педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы ракета растения РБК РВК регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы Сингапур смертность Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа эволюция эволюция человека экология эпидемии этнические конфликты этология ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.