В данной статье рассматриваются различные диапазоны мощностей ветроэнергетических установок, выделенные исходя из параметров ветроагрегата, условий потребления мощности и монтажа.
Ключевые слова: ветрогенератор, мощность, производители ВЭУ
В настоящее время ветроэнергетика вызывает возрастающий интерес у сторонников альтернативных источников энергии. Это связанно с разработками отечественных и зарубежных ученых. В свою очередь правительством России создаются условия для стимулирования развития генерирующих объектов, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии.
Преобразование кинетической энергии ветра в электрическую осуществляется с помощью ветроэнергетических установок. ВЭУ могут использоваться для различных целей, начиная от заряда аккумуляторных батарей, отопления объектов с помощью ТЭНов и энергосбережения различных объектов до подачи электроэнергии в сети централизованного электроснабжения [1].
Ветрогенератор (рис.1) состоит из лопасти (пропеллера), ротора турбины (вращающейся части), генератора, оси генератора, инвертора, превращающего переменный ток в постоянный для зарядки батарей, аккумулятора [2].
Рис. 1. Состав ветрогенератора
Генератор — вырабатывает переменный ток, заряжает аккумуляторы.
Лопасти — преобразуют кинетическую энергию ветра во вращение, приводят в движение вал генератора.
Аккумулятор — накапливают электроэнергию для использования в безветренную погоду, выравнивают и стабилизируют выходящее из генератора напряжение.
Инвертор — преобразует постоянный ток в переменный. При вращении ротора создаётся трёхфазный переменный ток, затем идущий через контроллер на аккумуляторную батарею постоянный ток для его зарядки, далее инвертор, преобразующий ток в стабильно-переменный для подачи на потребителей (освещение, телевизор, радиоприёмник, отопительные батареи и т. д.). Таково схематическое устройство ветряных установок (рис.2).
Рис. 2. Схематический чертеж ветрогенератора
Принцип работы любого вида ветрогенератора следующий: вращение вызывает три вида физического воздействия на лопасти винта — импульсную силу и подъёмную, в результате которых начинает приходить в движение маховик, и тормозящую силу. Две силы против одной преодолевают сопротивление и маховик раскручивается, ротор создаёт магнитное поле на неподвижной части генератора. Этого достаточно, чтобы по проводам пошёл электрический ток.
Современные производители предлагают ВЭУ широкого диапазона мощностей и различного технического исполнения. Согласно ГОСТР 51237–98 [3] ВЭУ классифицируются на 4 класса мощности. Подклассы характеризуются следующими параметрами: номинальная мощность ВЭУ, габаритные размеры и вес ВЭУ, возможность ВЭУ работать на нужды отдельного потребителя, возможность ВЭУ работать на нужды системы электроснабжения поселка, возможность бескранового монтажа ВЭУ; возможность бескранового монтажа ВЭУ с применением специализированных подъемных устройств, необходимость использования крановой техники при монтаже ВЭУ.
ВЭУ мощностью 900–1500 кВт. Данные ВЭУ относятся к классам средней и большой мощности. ВЭУ данного класса являются наиболее производительными. Подобные ВЭУ могут быть установлены только в населенных пунктах, где имеется развитая транспортная инфраструктура, способная принимать сорокафутовые контейнеры, и способная доставить крупногабаритное оборудование до места установки ветропарка. Для монтажа рассматриваемых ВЭУ также требуется крановая техника. Данный подкласс ВЭУ может использоваться только для электроснабжения поселков или крупных потребителей. В данном подклассе рекомендованными производителями ВЭУ являются «Nordwind Energieanlagen GmbH», «Fuhrlaender AG», «Vergnet Eolien», «Goldwind Science & Creation Windpower Equipment Co. Ltd» и «Suzlon Energy Ltd».
ВЭУ мощностью 100–275 кВт. Данный тип ВЭУ относится к классу ВЭУ средней мощности. Наибольший интерес данные ВЭУ представляют за счет того, что монтаж данных установок производится без использования крановой техники, но с использованием подъемных устройств. Подъемное устройство представляет собой лебедку с дополнительным набором функций. В ВЭУ Vergnet GEV MP 275 (рис.3) подъемное устройство вмонтировано в гондолу.
Рис. 3. ВЭУ VergnetGEVMP 275
Для ВЭУ «Nordwind» (рис.4) подъемное устройство докупается отдельно. Для ВЭУ «Northern Power 100» (рис.5) может быть использована обычная лебедка. Но данные ВЭУ менее габаритны и имеют меньшую массу по сравнению с предыдущим подклассом и могут транспортироваться в двадцати и сорокафутовых контейнерах.
Рис. 4. ВЭУ «Nordwind»
Рис. 5. ВЭУ «Northern Power 100»
Для выгрузки оборудования требуется небольшой портовый кран, грузоподъемностью 10–20 тонн. Данный подкласс ВЭУ рассматривается в населенных пунктах с достаточно большим годовым потреблением электрической энергии (более 2 000 МВт*ч/год). В данном подклассе находятся ВЭУ «Nordwind Energieanlagen GmbH», «Vergnet Eolien» и «Northern Power».
ВЭУ мощностью от 30 до 100 кВт. Данные ВЭУ относятся к ВЭУ малой мощности. Их особенность заключается в том, что они достаточно малогабаритны и могут быть смонтированы без использования специализированных подъемных устройств. Для монтажа ВЭУ достаточно обычной лебедки или грузовой машины. Данные ВЭУ ориентированы на производство электрической энергии с параллельно работающими дизельными электрическими станциями или другими источниками электрической энергии. Данный состав оборудования может быть рекомендован для населенных пунктов с децентрализованным электроснабжением с ежегодным потреблением менее 2 000 МВт*ч/год. В данном подклассе находятся ВЭУ «Northern Power», «ГРЦ-Вертикаль», «Hummer Dynamo», «Enduracne windpower».
ВЭУ мощностью до 15 кВт. Данный подкласс ВЭУ мощностью до 15 кВт. Данный подкласс ВЭУ предназначен для электроснабжения отдельных потребителей. Данные ВЭУ относятся к классу ВЭУ малой и очень малой мощности. ВЭУ вырабатывают напряжение в 220 В или 380 В. Они обязательно снабжаются выпрямительными устройствами, инверторами и накопителями электрической энергии (аккумуляторными батареями). Данные ВЭУ не приспособлены к параллельной работе с сетью. Возможно поочередное электроснабжение потребителя от ВЭУ и сети (ДЭС). Потребителю выгодно устанавливать от 1 до 3 подобных ВЭУ. Установки, как правило, крепятся на крышах домов или мачтах. В данном подклассе находятся ВЭУ «ГРЦ-Вертикаль», «Hummer Dynamo», «Enduracne windpower», «Сапсан-Энергия».
Литература:
- Бубенчиков, А. А. Применение ветроколес и генераторов для ветроэнергетических установок малой мощности / А. А. Бубенчиков, Р. А. Дайчман, Е. Ю. Артамонова, Л. А. Файфер, Ф. В. Катеров, Т. В. Бубенчикова // Международный научно-исследовательский журнал. — 2015. — № 5(36). — С. 35–39
- Для чего вам нужен ветрогенератор? [электронный ресурс] — Режим доступа: http://altenergiya.ru/veter/dlya-chego-vam-nuzhen-vetrogenerator.html
- ГОСТ Р 51237–98. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения.
