Впоследнее время необходим новый подход к энергетике. Это обусловлено ограниченными запасами нефти, газа и угля, стремительным развитием атомной энергетики, требованиями к защите окружающей среды. Переход от ископаемых (невозобновляемых) источников энергии к источникам более высокого экологического качества (возобновляемым источникам энергии) является актуальной задачей. Ветроэнергетика становится популярной отраслью мировой энергетики. Предполагается, что существует значительный потенциал для исследований и разработок проектов на долгосрочную перспективу. В Белгородской области малое количество ветровых электроустановок, так как они не всегда способствуют постоянного накопления электрической энергии поэтому установками ветровых электростанций не занимаются или они стоят без работы. Поэтому разработка данной отрасли считаю перспективной.
Ключевые слова: ветроэнергетика, ветроэнергетические установки, ветроэлетростанции, выработка электрической энергии, возобновляемые источники энергии.
Recently, a new approach to energy. This is due to the limited reserves of oil, gas and coal, the rapid development of nuclear energy requirements of environmental protection. The transition from fossil (non-renewable) energy sources to a high environmental quality (renewable energy) is an urgent task. Wind power is becoming popular world energy industry. It is assumed that there is considerable potential for research and development projects for the long term. In the Belgorod region a small amount of wind-electric, so they do not always contribute to the constant accumulation of electrical energy so installing wind farms are not engaged or they are out of work. Therefore, the development of the industry is considered promising.
Keywords: wind power, wind turbines, generation of electricity, renewable energy sources.
Возрастающий интерес к проблемам использования ВИЭ связан с увеличением до невиданных ранее масштабов потребления ископаемого топлива. Безусловно, ветровая энергетика (ВЭ) является новым и перспективным направлением в области энергетики. Принимаются законы об использовании и развитии ВЭ, но они пока не всегда дают ожидаемый результат. Пути усовершенствования ветровых установок для зон со слабыми ветрами могут иметь следующие направления: совершенствование электрооборудования устройств управления и зарядки аккумуляторных батарей; совершенствование силовой конструкции ветрогенератора [1].
При эксплуатации ветроустановок следует учитывать, что ветрогенератор должен успевать вырабатывать то количество энергии, которое вы потребляете. Мощность ветроагрегата — важная, но второстепенная характеристика. Гораздо важнее его выработка — количество созданной энергии за определенный период времени. Важным моментом при эксплуатации ветроагрегатов является также выбор системы управления, аккумулятора и инвертора. При электроснабжении потребителей переменного тока основную нагрузку несет инвертор, который фактически определяет мощность ВЭУ [2–3].
Анализ известных конструкций ветрогенераторов позволяет сделать вывод о том, что для Белгородской области на настоящее время нет ветроустановки, которая стабильно работала бы при слабом ветре и могла постоянно снабжать электрической энергией небольшие по питанию энергообъекты. Имеется много разновидностей ветроустановок, разработчики которых утверждают, что они будут вращаться при малом ветре, но проблема состоит в том, что вращение лопастей в них происходит без зацепления с генератором, а он забирает на себя значительную часть нагрузки. Предлагаются конструкции ветроустановок с двумя турбинами, но в них постановка двух турбин преследует уменьшение шума и вибрации, но не рабочее вращение при малом ветре.
Предлагаемая нами конструкция позволяет устранить нестабильность работы ветрогенератора при малых (до 3 м/с) ветрах и следовательно является перспективной для условий Белгородской области [4]. Задача данного ветрогенератора–обеспечить малые предприятия, которые относятся к 1 категории электропотребления резервным питанием, а также аварийное освещение на небольших заводах, частные домовладения, которые находятся в труднодоступных местах или нерентабельные для прокладки ЛЭП.
Ветроустановка отличается от известных конструкций тем что имеет две турбины одна большего диаметра другая меньшего. Одна лопасть при малом ветре около 3 м/с начнет вращаться и приведет взаимодействие большую турбину, т. е. для областей и зон со слабыми ветрами данная ветроустановка будет работоспособной и вырабатывать электрический ток. В разработанной с учетом аэродинамическими требований конструкции лопасти ветрогенератора имеют форму, позволяющую получить максимальный эффект от силы ветра при минимальных затратах.
В конструкции ветрогенератора использованы две лопасти различного диаметра, шкив, вал, крепежные элементы, генератор, аккумулятор, инвертор. На шкив закреплены лопасти. Конструктивная схема лопастей ветроэлектрической установки состоит из малой лопасти ветрогенератора, большой лопасти ветрогенератора и шкива. Малая лопасть стоит в начале, тем самым она сделана в качестве разгонного механизма при малом ветре для большой лопасти. Комплекс ветровой электростанции состоит из двух лопастей ветрогенератора аккумуляторных батарей, генератора и инвертора.
Ветрогенератор работает следующим образом. При возникновении малого потока ветра при скорости 2–3 м/с малая лопасть ветрогенератора начинает вращение и при определенной набранной скорости за счет зацепления начинает вращаться большая лопасть. Тем самым запускается в движение за счет малой лопасти при ветре 2–3 м/с. При вращении лопастей в генераторе вырабатывается электрическая энергия, которая поступает на аккумуляторные батареи и происходит подзарядка или проходит через инвертор, который в свою очередь преобразует в нужное для потребителя напряжение.
Применение такой конструкции поможет повысить эффективность работы ветровых электростанций, а также снизить затраты на электроэнергию для предприятий, которые относятся к 1 категории энергопотребления и использоваться ветроустановку как второе аварийное питание или в качестве аварийного освещения.
Литература:
- Шопинский С. Н., Вендин С. В. Проблемы и перспективы использования ветроэлектрических установок в зонах со слабыми ветрами // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2016. № 1 (9). С. 16–20.
- Шопинский С. Н., Вендин С. В. К расчету мощности ветрогенератора лоя зон со слабыми ветрами / В книге: Органическое сельское хозяйство: проблемы и перспективы Материалы XXII международной научно-производственной конференции. Белгородский ГАУ, 2018. С. 155–157.
- Шопинский С. Н., Вендин С. В. Расчет мощности ветрогенератора лоя зон со слабыми ветрами / В сборнике: Актуальные проблемы агроинженерии в XXI веке Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию кафедры технической механики конструирования машин. Белгородский ГАУ, 2018. С. 549–553.
- Патент на полезную модель RU 186778 U1. Ветрогенератор / Шопинский С. Н., Вендин С. В. Опубл.01.02.2019; Бюл. № 4.
- https://www.gyrnal.ru/statyi/ru/467/
