Ветряная установка: Ветряные электростанции ВЭУ

Содержание

В Ростовской области возвели первую ветроэнергетическую установку

На строительной площадке Сулинской ветряной электростанции (ВЭС) завершен монтаж первой в донском регионе ветроэнергетической установки. Это поистине эпохальный шаг энергетической отрасли региона, говорят эксперты. Всего в 2019-2020 году на Дону УК "Ветроэнергетика" планирует построить три ВЭС - 78 ветроэнергетических установок общей мощностью 300 МВт. А первые поставки на рынок "самого экологичного" электричества начнутся уже к лету 2020 года.

- Наш регион один из первых в России начал реализовывать проекты в направлении ветроэнергетики. Донской регион обладает обширными территориями, высоким ветропотенциалом и инвестиционной привлекательностью, - отметил министр промышленности и энергетики Ростовской области Игорь Сорокин. - Сегодня на территории области реализуется сразу несколько проектов по строительству ветропарков. Один из них выполняется управляющей компанией "Ветроэнергетика" и является самым масштабным по объему инвестиций и планируемой суммарной мощности.

Как рассказали представители бизнеса, вторую площадку сразу после прохождения госэкспертизы начнут строить недалеко от Гуково (по планам, строительство начнется до конца октября), а третью, в начале 2020 года - рядом с Каменск-Шахтинским. Вообще же еще в 2017 году УК "Ветроэнергетика" и правительство Ростовской области заключили соглашение о строительстве к 2021 году нескольких ветряных станций совокупной мощностью до 600 МВт.

Примечательно, что донские ветропарки будут строиться с использованием лопастей, башен и гондол отечественного производства. По расчетам специалистов, степень локализации на донских ВЭС достигнет 65 процентов. Более того - стальные башни, один из ключевых элементов ветроустановки, уже производятся в Таганроге. На открытие этого завода, которое местные СМИ уже окрестили "историческим", в прошлом году приезжали глава региона Василий Голубев и председатель правления УК "РОСНАНО" Анатолий Чубайс. А в феврале 2019 года на "Российском инвестиционном форуме" в Сочи губернатор подписал специальный инвестиционный контракт по созданию в Волгодонске сборочного производства компонентов ветроустановок.

То есть Ростовская область станет не только одним из крупнейших производителей чистой ветровой энергии, но и ключевым производителем российского оборудования. Все это делается при помощи государства, одно из условий партнерства - обязательство бизнеса наладить и экспортные поставки. Это значит, что донская хай-тек продукция начнет завоевывать и зарубежные страны. Как рассказали специалисты, уже сегодня обсуждаются варианты поставок донского оборудования в несколько стран Средней Азии.

Ростовская область и без того является энергопрофицитным регионом. Мощность генерации, даже без учета четвертого энергоблока Ростовской АЭС, превышает шесть гигаватт (из них внутри региона потребляется всего около 50 процентов). Но за счет того, что электроэнергия будет поставляться на оптовый, федеральный рынок электроэнергии, проблем со сбытом не будет.

Кстати

Помимо проекта УК "Ветроэнергетика", в 2020 году на территории бывшей игорной зоны "Азов-Сити" на площади 133 гектара планирует начать работу ветропарк компании "Энел Рус Винд Азов". Место строительства выбрано не случайно. Южный берег Таганрогского залива очень ветреный, кроме того, когда здесь планировался проект игорной зоны, уже была подведена необходимая инфраструктура. Установленная мощность ветропарков более 90 МВт. Всего же Азовская ВЭС сможет генерировать порядка 300 ГВтч в год.

Солнечно-ветряная энергетическая установка в Самаре

Май 2017

Задача:

Максимально использовать потенциал альтернативных источников энергии для снижения затрат на энергоснабжение и обеспечить резервное энергоснабжение загородного дома.

Решение:

Установка массива солнечных батарей с использованием программируемых трекеров, ветрогенератора, и подключение бензинового генератора с автозапуском.

Характеристики системы:

Проектная мощность генерации массива солнечных батарей - 3,7 кВт
Тип солнечных батарей - монокристаллические
Количество батарей - 12
Емкость массива аккумуляторов - 720 Ач (48 В)
Мощность ветрогенератора - 2 кВт

Основой системы выбраны два инвертора Schneider Electric XW+ 8548, контроллер заряда на линии солнечных батарей - Schneider Electric XWMPPT80-600. Для цепи ветрогенератора используется ШИМ-контроллер с балластной нагрузкой, который шел в комплекте с ветрогенератором, однако, на выход этого ШИМ-контроллера был установлен еще один, более эффективный, MPPT-контроллер Schneider Electric модели XWMPPT 60-150. Для автозапуска генератора применен модуль Schneider Electric AGS. 

Для мониторинга и настройки основных параметров системы установлена панель Schneider Electric SCP, для логирования и дистанционного наблюдения и управления системой использован модуль Schneider Electric Combox, который обеспечивает как наглядное отображение режима работы на подключенном по WiFi планшете, так и на ресурсе Conext Insight.

Комментарии специалиста:

Большой перепад высот (около 10 метров) между площадкой для трекеров с солнечными батареями и ветрогенератора, и местом установки инверторов, аккумуляторов и контроллеров сильно затруднял монтаж.
Место установки солнечных батарей и ветрогенератора на склоне берега реки Волги, в теории, должно обеспечить максимальное использование как энергии ветра, так и солнечной энергии. Применение программируемых трекеров повысило эффективность генерации энергии солнца в течение всего светового дня.

«Парящее» в воздухе судно, или как строят ветропарки в море

Люди используют энергию ветра на протяжении многих тысячелетий. Впервые ветряные мельницы появились в 200 годах до н.э. в Персии, где их использовали для помола зерна. Позже они распространились в исламском мире, а в XIII веке были принесены в Европу крестоносцами. Первые ветряные мельницы применяли в составе водонасосных станций в Испании, Франции, а также Великобритании, где, к слову, в 1888 году появилась первая автоматически управляемая ветряная установка. В России первые ветряки начали разрабатывать в середине 1920-х годов. Сегодня ветроэнергетика стала масштабной и перспективной отраслью.

 

К началу 2016 года общая установленная мощность всех существующих ветрогенераторов составила 432 гигаватта – это число превысило уровень суммарной мощности атомной энергетики, а к началу 2019 года - 600 гигаватт. Интенсивно развивают ветроэнергетику в Дании, где ветрогенераторы производят 42% всего электричества, в Португалии, Никарагуа, Испании, Ирландии, Нидерландах, Словакии и Германии. В частности, в Германии к 2025 году планируют производить до 45% электроэнергии из возобновляемых источников энергии. 

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны, хотя и инвестиций это требует больше: стоимость по сравнению с сушей в полтора-два раза выше. В море, на расстоянии 10-12 км от берега, а иногда и дальше, строятся ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров, после чего обустраивают распределительные подстанции и протягивают до побережья подводные кабели. Помимо свай для фиксации турбин могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт был установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров. 

Для строительства и обслуживания ветропарков приходится создавать специальную технику, порой весьма необычную. Такую, как, например, самоходная кран-баржа MPI Resolution. Это судно оснащено стойками, которые во время движения поднимаются над палубой, а во время рабочей стоянки опускаются на дно – на глубину до 5 м, после чего баржа приподнимается над поверхностью воды. К чему такие сложности? Монтировать гигантский ветрогенератор с помощью кран-баржи во время волнения моря сложно и опасно. Но если судно поставить на прочные опоры и оторвать от стихии, выполнить задачу становится проще, ведь морской кран будет работать практически в тех же условиях, что и на суше. MPI Resolution построили на одной из китайских верфей в Шанхае еще в 2004 году. Одна из последних ее работ – строительство 60-ветрогенераторного парка в открытом море у берегов Шотландии. 

Аналогичный способ выбрала компания Ailes Marines, отвечающая за разработку, монтаж и эксплуатацию морской ветроэлектростанции в заливе Сен-Бриё (Франция). Для устройства фундаментов и трубных креплений установок будет использоваться судно Aeolus. Это судно, построенное для строительства морских ветропарков и введенное в эксплуатацию в 2014 году, оборудовано краном грузоподъемностью более 1 600 тонн, что позволяет ему транспортировать и устанавливать фундаменты и ветровые турбины. Судно также оборудовано усовершенствованной домкратной системой с четырьмя гигантскими опорами, высота каждой из них – 85 м, а вес – почти 1 300 тонн, что позволяет Aeolus подниматься и работать на глубине до 45 м. 

Морская ветроэлектростанция Сен-Бриё строится в одноименном заливе Сен-Бриё в Бретани в 16,3 км от побережья Франции. После завершения строительства ветроэлектростанция общей мощностью 496 МВт будет производить 1,820 ГВт/ч в год, что эквивалентно годовому потреблению электроэнергии 835 тыс. жителей. Монтажные работы продлятся несколько месяцев до 2022 года. Морской ветропарк будет полностью введен в эксплуатацию в 2023 году. 

При подготовке текста использованы материалы портала portnews.ru.

Работа мечты: обслуживание ветровых установок. | Статьи

28 мая 2019

Сейчас 11 утра в Ноймаркте-ин-дер-Оберпфальц, Бавария, Германия. Михаэль Кёрнер и Тимо Холуб вернулись в штаб-квартиру Max Bogl, одной из крупнейших частных строительных компаний Германии. Они вернулись из Урсенсоллена, города в 30 километрах, где сегодня утром проводили техническое обслуживание ветровых установок. Сегодня они работали рядом с офисом и поэтому смогли найти время, чтобы поговорить с Petzl о своей профессии. Большую часть времени они проводят, путешествуя по Германии, обследуя ветряные установки высотой до 143 метров (следят за тем, чтобы они находились в хорошем рабочем состоянии).

 

Михаэль, Тимо, в чем именно заключается ваша работа?

Михаэль: мы исправляем небольшие проблемы, такие как износ на гибридной или стальной башне. «Max Bogl Hybrid Tower» – это новейшая конструкция ветровой турбины, в которой нижняя часть выполнена из бетона, а верхняя – из стали. Наша работа довольно разнообразна. Мы работаем с бетоном, с металлом, проводим измерения… Сегодня, например, вместо того чтобы работать на высоте, мы были под землей. Проводили техническое обслуживание фундамента ветряной турбины.

Тимо: мы также занимаемся настройкой гибридных башен после их установки.

Означает ли это, что вы не принимаете участия в непосредственном строительстве башни?

Михаэль: нет, мы подключаемся к процессу сразу после строительства. Прежде чем стать техниками по обслуживанию ветровых башен, мы занимались их сборкой. Я, например, провел полтора года, собирая гибридные башни. Сегодня наша работа намного разнообразнее: мы работаем высоко над землей, под землей, внутри башни, снаружи, и даже за ее пределами.

Как вы решили стать специалистами по обслуживанию ветровых установок?

Михаэль: это был логичный шаг после работы в качестве сборщиков. Мы хорошо выполняли свою работу и знали все тонкости различных типов башен. Нам предложили работу в качестве специалистов по канатному доступу, и теперь мы занимаемся техническим обслуживанием ветровых установок и их компонентов.

Тимо: мы проходили специальное обучение для этой новой работы. По собственной инициативе прошли курс по веревочному доступу (1 уровень FISAT), а следующей весной пройдем курс 2 уровня. Это должно дать нам возможность выполнять еще более сложные работы по канатному доступу.

Сколько специалистов по обслуживанию ветровых установок работает в Max Bogl?

Тимо: в это трудно поверить, но в компании с 6000 сотрудников, нас – всего двое. Примерно пять лет назад компания Max Bogl начала свою деятельность в неизвестном мире строительства ветряных турбин, и в то время наши рабочие места были еще менее четко определены. В 2014 году было построено около 300 гибридных башен, в 2015 году - около 400 башен, а в 2016 году их число должно увеличиться*. Max Bogl самостоятельно управляет небольшой частью этих установок, а это значит, что компании также нужны специалисты по техническому обслуживанию. Часто заключаются контракты с внешними поставщиками услуг для выполнения работ на высоте.

* Интервью брали в 2016 году – прим. ред.

Какой ваш распорядок дня на работе?

Михаэль: В основном мы работаем командой из двух человек. У нас есть фургон (мастерская на колесах, если хотите), в котором есть все, что требуется для работы. На нем мы путешествуем от одной ветроэлектростанции до другой по всей стране, по четыре-пять дней в неделю. Мы редко знаем расписание поездок дальше, чем на неделю вперед. Наш график очень гибкий и часто меняется. Это возлагает серьезную ответственность на наши плечи, и требует большого доверия со стороны руководства.

Вы когда-нибудь попадали в действительно опасные ситуации?

Тимо: нет, на самом деле нет. Соблюдение правил техники безопасности является первоочередной задачей. А мы прошли в этой области специальное обучение. Однажды на работе нас неожиданно застала гроза в то время, когда мы были высоко на башне. В такую погоду мы не должны там работать. Но внизу находился специальный человек, чьей задачей было не только подавать нам инструменты, но и следить за погодой. Так что мы спустились сразу же.

Михаэль: ветер играет значительную роль в нашей работе. Когда вы находитесь в 140 метрах над землей, башня установки может раскачиваться с амплитудой до одного метра. Мы сами несем ответственность за анализ рисков и принимаем решения по прекращению работы в определенных условиях.

Как вы думаете, вы могли бы заниматься этой работой на протяжении всей своей карьеры?

Михаэль: да, безусловно, это идеальная работа! Каждый случай индивидуальный, каждый день – новый вызов.

Тимо: если честно, скорее всего нет. С точки зрения физических нагрузок, это вполне выполнимо. Но постоянное путешествие по стране – это не то, что я мог бы делать вечно. Мы слишком мало времени проводим дома с нашими семьями.

Какая работа вам больше всего не понравилась?

Михаэль: работа утомительна и не приносит удовольствия, например, когда в башне сломался лифт. В таком случае добраться до верха установки, это значит подняться минимум 100 – 150 метров. За день приходится подниматься на 400 или даже 500 метров. А если забыть на земле что-то из инструмента, то день превращается в неожиданный сеанс в спортзале.

А какая самая приятная работа на сегодняшний день?

Тимо: хм, у нас было много замечательных дней на работе. Например, дни, когда туман расположен не слишком высоко от земли, а на высоте светит солнце. Поистине удивительный вид открывается в верхушки башни.

Михаэль: еще одна приятная часть работы – спуск вниз, для проверки вентиляционных отверстий башни. Висеть в воздухе и работать высоко над землей – это очень весело.

Спасибо за интервью!

 

Познакомимся поближе с сотрудниками компании.

Михаэль Кёрнер

Михаэль (27 лет) работает в Max Bogl техником по обслуживанию башен ветровых установок. Начал свою карьеру, занимаясь укладкой плитки. Так как он заядлый скалолаз, идея совместить работу и хобби пришлась ему по душе. Тогда он стал работать в Max Bogl на сборке башен ветровых установок. Он сам оплатил курс по веревочному доступу (FISAT, 1 уровень) и впервые начал заниматься работой на высоте. После полутора лет работы на сборке, его мечта стала реальностью: Тимо и Михаэль были первыми, кому предложили должности технических специалистов по обслуживанию башен в Max Bogl.

Тимо Холуб

Тимо (26 лет), как и Михаэль, является техническим специалистом по обслуживанию башен ветровых установок. Каменьщик по образованию, он начинал карьеру с арбористики. Специализировался на вырубке и вывозе опасных деревьев. К компании Max Bogl он присоединился примерно пять лет назад. Сначала он поработал в компании недолго, после чего отправился в путешествие на полтора года, гастролируя по всему миру. Во время поездки Тимо впервые открыл для себя Африку и вызвался добровольцем в детский дом в Танзании. Глубоко тронутый этим опытом, он создал в Германии некоммерческую организацию под названием «Lachende Kinder Tansania e.V» («Дети смеются в Танзании»), с которой он собирает пожертвования для детского дома. В течение последних двух лет он снова работает в Max Bogl, в дружной команде с Михаэлем.

Lachende Kinder Tansania e.V

Михаэль Вайксельгартнер, инженер по технике безопасности

Михаэль Вейксельгартнер (25 лет) - инженер по технике безопасности в Max Bogl, специализируется на ветровых установках. Во время учебы в университете он прошел дополнительные занятия по безопасности на рабочем месте. Сегодня он является руководителем отдела безопасности всех ветряных электростанций Max Bogl, проводя примерно 50% своего времени на строительных площадках по всей Германии, помогая руководителю проекта в вопросах, связанных с безопасностью, и обеспечивая соблюдение правил техники безопасности.

Он входит в команду из 16 инженеров в Max Bogl, чья роль заключается в обеспечении соблюдения на национальном уровне нормативных актов и соответствующих рекомендаций профессиональных ассоциаций. Для этого инженеры по безопасности оценивают риски для каждой должности, чтобы реализовать соответствующие меры защиты.

Например, чтобы попасть на территорию ветроэлектростанции, вам нужно надеть защитную обувь или ботинки, каску и жилет безопасности. Другие СИЗ, такие как средства защиты слуха, защиты глаз и защиты от падения, также должны использоваться в зависимости от производимых работ.


Интервью с Кнутом Фоппе, техническим представителем Petzl

Кнут Фоппе - инструктор и эксперт по технике спасательных работ при работах на высоте, а также технический представитель Petzl в Германии. Именно он разработал модель безопасности для гибридных ветрогенераторов Max Bogl.

Кнут, из чего состоит «модель безопасности ветропарка»?

Во-первых, я начинаю с определения и оценки рисков для заданной должности. Далее я работаю над процедурами безопасности, которые состоят из трех компонентов:

  • Выбор подходящего оборудования для работников, которые занимаются сборкой башен.
  • Обучение сборщиков технике защиты от падения.
  • Подготовка плана эвакуации и спасения на случай аварии.

Max Bogl была первой компанией, построившей гибридные ветрогенераторы. Это означает, что никаких специальных процедур безопасности не было. Я отвечал за разработку как программы обучения персонала, работающего на гибридных вышках, так и специальных спасательных процедур. Сегодня в Max Bogl работают 200 сборщиков, которые все обучены использованию средств индивидуальной защиты от падения и процедурам спасения. Большинство из них имеют строительное образование в области работы с бетоном или с железобетоном.

Что включают в себя конкретные процедуры при спасательных работах?

Чтобы построить гибридные башни, гигантские бетонные цилиндрические блоки укладывают друг на друга с помощью крана. Монтажники внутри башни следят за тем, чтобы каждый блок был точно выровнен с тем, что под ним. Для этого они стоят на рабочей площадке высоко внутри башни. Сама площадка установлена с помощью крана.

На определенных этапах сборки невозможно добраться до земли по лестнице. В случае поломки крана спасатели и пожарные не могут просто попасть на землю. По этой причине монтажники должны иметь возможность самостоятельно проводить спасательные операции и наземную эвакуацию.

Кроме того, вам нужен план и процедуры для спасения коллег, которые не могут самостоятельно эвакуироваться. Если кто-то получил травму или упал с рабочей платформы и повис на страховочной привязи или находится без сознания, его коллеги должны быть в состоянии спасти его и безопасно эвакуировать на землю. Каждая команда оснащена спасательным набором, в том числе полиспастом JAG SYSTEM.

Какое обучение проходят сборщики ветрогенераторов в Max Bogl?

Чтобы работать над сборкой башен ветряных турбин, они проходят двухдневную программу обучения со мной. Они учатся тому, как использовать средства индивидуальной защиты от падения, как спускаться по веревке и как спасти кого-то, кто не может эвакуироваться самостоятельно. Затем они должны проходить практический курс повышения квалификации (один день), один раз каждые 12 месяцев. Чтобы принять участие в начальной программе обучения, им необходимо предоставить медицинскую справку и пройти обучение по оказанию первой помощи.

Совместимы ли рентабельность и безопасность на таком рабочем месте?

Да, эти два понятия не обязательно несовместимы. Если вы сделаете безопасность приоритетом, вы можете работать экономически эффективным образом, включив в уравнение стоимость несчастных случаев. Это особенно относится к таким профессиям, как работа на высоте.

Важно понимать, что безопасность не должна рассматриваться как проблема. Для этого все решения и оборудование должны быть функциональными, компактными и удобными. Работникам нужно уметь использовать это снаряжение, особенно в стрессовой ситуации, эффективно и безопасно.

Ветровая энергия в России: почему у нас так мало ветряков

Как это работает

Ветряки преобразуют ветер в электроэнергию. Работают они по принципу мельницы, только более высокотехнологичной. Потоки воздуха крутят лопасти, и те вращаются в вертикальной плоскости. Таким образом возникает механическая энергия, энергия движения. А подключенный к устройству генератор уже вырабатывает электричество.

Чем выше ветряк, тем больше он производит электроэнергии. Высота столба — от 20 м, а самый высокий в мире ветрогенератор находится в Германии, в Гайльдорфе. Он вырос аж до 178 м.

Строительство ветрогенератора в Гайльдорфе. Фото: mbrenewables

Ветроэнергетику первым делом облюбовали страны, которые заботятся об окружающей среде: Дания, Германия, Испания, Ирландия. Оно и понятно: нет вредных выбросов и опасностей для флоры и фауны. Другое достоинство в том, что ветряки не требуют дополнительного топлива: платить нужно только за их постройку и обслуживание, так что это выходит дешевле, чем другие виды энергии. Хотя конечно, стоимость строительства и обслуживания ветроэлектростанций сильно варьирует в зависимости от многих факторов: место строительства, высота, материалы, дополнительное оборудование. 

Стоит заметить, что ветряки не так невинны: из-за них гибнут птицы и летучие мыши. Около тысячи в год погибают от одного генератора.

Главная проблема ветряков — внезапно — в том, что они работают лишь благодаря ветру. Так что местность для генератора нужно тщательно выбирать. Впрочем, и для этой проблемы уже нашли решение. Ветряки строят не только в полях, но и над гладью морской — в местах, где ветер дует практически непрерывно.

Фото: Florian Pircher с сайта Pixabay

При кажущейся простоте такого решения, ветрогенераторы — сложные и высокотехнологичные механизмы. Здесь нужно продумать все мелочи: сильный ветер может сломать лопасти, нагрузка на опорную конструкцию не должна быть критической, и нужна возможность остановить лопасти на время бури.

Дополнительного оборудования много, например, система тормозов. В России же пока просто не производят необходимого оборудования, а закупать его — слишком дорого. Только массовое производство ветряков поможет такому мероприятию окупиться, и то лишь в долгосрочной перспективе. Однако кое-какие шаги в направлении развития ветровой электроэнергетики Россия все же предпринимала раньше — и продолжает это делать.

Прошлое — далекое и не очень

В 1920-х годах в СССР уже начали разрабатывать предшественников сегодняшних ветряков для отдаленных районов. Работали они по гидравлическому принципу: ветер поднимал воду вверх по столбу, а затем она опускалась и крутила турбину. Так вырабатывался ток. Кстати, тот самый высоченный ветрогенератор в Гайльдорфе работает по тому же принципу.

В 30-х годах изобретатель Анатолий Уфимцев построил на собственные средства миниветроэлектростанцию. Она работала исправно несколько лет и снабжала электричеством его дом вплоть до смерти Уфимцева. В последующие годы в СССР продолжали выпускать ветряки, но с популяризацией топливной промышленности и строительством АЭС все меньше и меньше.

Ветростанция А. Г. Уфимцева — первая и единственная в мире, способная давать вполне выровненную электроэнергию от беспорядочных порывов ветра.

Писал в 1934 году Владимир Ветчинкин

Крупнейший советский учёный-механик в области аэродинамики

Ветростанция А. Г. Уфимцева в Курске. Фото: Википедия

Однако после 2000-х ветряками в России снова стали интересоваться. «Росатом» еще в 2017 году пообещал построить сеть ветряных электростанций по всей стране и таким образом «возродить отрасль». Помочь взялись в голландской компании Lagerwey. Однако специалисты выразили сомнение относительно проекта. Угнаться за постоянно растущим рынком и технологиями вот так сразу, с нуля, крайне тяжело.

Сегодня небольшие ветропарки раскиданы по всей стране. Один, например, есть в поселке Куликово Калининградской области. Существует он аж с 1998 года. Ветряки поселок получил в подарок от компании из Дании, и они работают до сих пор (хотя и не без инцидентов). Однако генерация энергии там небольшая, да и дачники строят дома слишком близко к турбинам, не понимая, что это опасно.

Ветряные электростанции недалеко от посёлка Куликово Калининградской области. Фото: Uritsk / Livejournal

В 2018 году самый крупный отечественный ветропарк открыли в Ульяновской области. Сделала это финская компания Fortum совместно с РОСНАНО. Промышленный парк настолько большой, что уже готов выйти на оптовые поставки энергии. Кроме того, при Ульяновском техническом университете открылась кафедра, где готовят специалистов в области электроэнергетики.

Какие могут быть проблемы?

В России существует сложная инфраструктура, которая обслуживает газовую и атомную отрасли энергетики. В этой области заняты тысячи людей. И просто так взять и сменить все это великолепие — пусть даже на более дешевую и экологически чистую — энергию мы не сможем.

Михаил Гусев, инженер подразделения «Электропривод» компании ABB, объясняет: «Россия не испытывает дефицита в электроэнергии. Большинство наших генерирующих предприятий работает ниже коэффициента использования установленной мощности. В арсенале наших энергетиков достаточную долю занимают АЭС и ГЭС, которые имеют ощутимо низкую удельную себестоимость производства электроэнергии по сравнению с генерацией на углеводородном сырье. Поэтому у нас нет острой потребности в развитии альтернативных источников энергии. Но в скором времени она появится, поэтому нужно вовремя начать развивать отрасль».

Отставание России по количеству ветропарков от США и Европы по-прежнему велико. По словам Владимира Максимова, руководителя департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус», основная причина такого положения вещей — в недостаточно эффективных мерах государственной поддержки сегмента ветровой энергетики. Впрочем, в сентябре прошлого года вышло постановление правительства, повышающее инвестиционную привлекательность строительства объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии. Это должно помочь.

«Еще одно существенное препятствие для развития ветроэнергетики в России — высокие требования по уровню местной локализации производства компонентов, который должен достигать 65%, — говорит Владимир Максимов. — Например, уровень локализации крупнейшего отечественного объекта, ветропарка в Ульяновске, составляет всего 28%. Проект спасло только то, что он был утвержден еще в 2015 году».

Промышленный ветропарк в Ульяновской области, построенный финской компанией Fortum. Фото: Twitter @ VostockCapital_

Другая проблема — тонкости нормативной базы. Михаил Гусев говорит: «Закон вынуждает рассматривать ветроустановку как уникальное сооружение из-за ее высоты, налагая ряд нелогичных ограничений. Например, есть требование обустраивать подъездные пути к ветряным электростанциям как автомобильные дороги. Все это ведет к увеличению стоимости ветряков. Но без удовлетворения нормативных предписаний объект не может быть введен в эксплуатацию».

Есть ли перспективы?

Тем не менее со стратегической точки зрения ориентация на импортозамещение должна принести плоды, считает Максимов. Так, в Ульяновске запускается предприятие по изготовлению лопастей для ветроустановок, а в Нижегородской области стартовало производство систем управления и охлаждения.

Российский потенциал ветроэнергетики оценивается экспертами примерно в пять раз выше, чем, например, германский.

Есть и потребность. «В России ветрогенераторные установки могут быть востребованы в регионах с децентрализованным энергоснабжением: в Бурятии, на Чукотке, на Сахалине, на Курильских островах, — говорит Иван Назаров, руководитель Инженерного центра НИЦ 'ТехноПрогресс'. — На этих территориях электроснабжение потребителей не имеет связи с централизованной энергосистемой, а потому есть потребность в автономных источниках энергии. Пока в этих регионах в основном используются дизельные электростанции, конкуренцию которым могут составить альтернативные источники энергии».

Фото: PeterDargatz с сайта Pixabay

«До 2024 года эта отрасль сугубо дотационная, — говорит Михаил Гусев. — Однако и задачи стоят амбициозные: выйти на уровень локализации 65%. Это означает, что начнут работать предприятия по производству компонентов, будет адаптирована нормативная база, и главное — будут построены огромные мощности электроэнергетики. Помножив полученные компетенции на территорию нашей страны, где есть стабильный ветер, мы получаем безграничные перспективы. Главная цель для отрасли — стать конкурентной традиционным видам выработки электроэнергии».

Иван Назаров полагает: существует несколько векторов возможного развития России в области ветроэнергетики. Например, закупка и монтаж «под ключ» готовых зарубежных ветрогенераторных установок. Другой вариант — освоение западных технологий и организация с их помощью более масштабного производства на базе уже имеющегося в стране.

Это тоже интересно:

В Испании придумали «вибратор», преобразующий энергию ветра

В Испании придумали ветряк, не использующий вращающиеся лопасти. По словам создателей, механизм проще, безопасней и дешевле традиционных ветрогенераторов.

Гигантские ветряки, которые давно стали символом альтернативной энергетики и устанавливаются в огромных количествах в разных странах мира, возможно, в будущем, уступят место более компактным, безопасным и эффективным устройствам, предложенным испанскими изобретателями.

Ветряная электроэнергетика – одна из немногих отраслей, которая продолжила уверенный рост даже в кризисный 2020 год. По подсчетам аналитиков компании BloombergNEF, в минувшем году в мире введено в эксплуатацию ветряных установок рекордной мощностью 96,7 гигаВатт – на 59% больше, чем введено в 2019 году.

Большая часть (93%) – установки, введенные на суше, строительство морских ветряков показало падение на 13% по сравнению с 2019 годом. При этом основной прирост приходится на новые генераторы, введенные в США и Китае.

Однако традиционные вращающиеся ветряки размером и высотой в десятки метров – не самый лучший способ превращения энергии ветра в электричество, уверены основатели испанского стартапа Vortex Bladeless, предложившие оригинальную модель генератора.

Дизайн их установки недавно получил поддержку норвежской государственной энергетической компании Equinor, назвавшей проект одним из 10 перспективных стартапов в области энергетики.

Пока экспериментальный образец имеет в высоту всего три метра. Он представляет из себя вытянутый цилиндр на подвижной опоре, который способен колебаться вперед-назад под действием напора ветра. Необычный дизайн устройства уже привлек внимание огромного числа пользователей сайта Reddit, где остряки обратили внимание не его фаллическую форму и прозвали «skybrator».

«Наша технология имеет другие характеристики, которые позволяют использовать места, где традиционные ветряные фермы не годятся», — пояснил Guardian основатель стартапа Давид Янез.

Принцип работы устройства основан на образовании особых вихрей позади твердых тел, обтекаемых потоком воздуха. В основании мачты имеются два кольцевых отталкивающих магнита, которые возвращают ее в исходное положение при наклоне. За счет таких движений, частота которых зависит от силы ветра, и происходит генерация электроэнергии.

Основа мачты – углеволокно, срок службы которого оценивают в 25 лет. Отсутствие вращающихся лопастей делает Vortex тише, компактнее, и дешевле в обслуживании, а также позволяет ему легче адаптироваться к изменению направления ветра.

А отсутствие вращающегося генератора не позволит ему замерзнуть во время зимних штормов, как это происходило со многими ветряками в Техасе в минувшем феврале. Как уверяют создатели, производство энергии на новых ветряках будет на 30% дешевле, чем на традиционных, в основном – за счет низкой стоимости установки и обслуживания.

«В нашей машине нет ни шестерней, ни тормозов, ни подшипников, ни валов, – пояснил Янез. – Ей не требуется смазка, и там нет частей, которые бы изнашивались из-за трения».

Речь может идти об установке новых генераторов вблизи промышленных и жилых районов, где традиционные ветряки обычно не устанавливают из-за их вредного влияния. Генераторы могут устанавливаться вместе с солнечными панелями для отдельных домовладений.

«Они дополняют друг друга, поскольку солнечные панели производят электричество днем, а скорость ветра обычно растет ночью, — говорит предприниматель. – Однако главная выгода технологии – уменьшение экологического воздействия, внешний облик, стоимость работы и обслуживания турбины».

Предложенный генератор не представляет опасности для перелетных птиц и других животных, в том числе в населенных районах. По мнению специалистов, массовый переход на подобные устройства и отказ от традиционных ветряков может сохранить жизни птиц и летучих мышей, ежегодно гибнущих от ударов о лопасти, иногда раскручивающиеся до скоростей в 300 км/ч. Только в США по этой причине, по подсчетам экологов, ежегодно погибает до 500 тыс. птиц.

Для работающих и живущих рядом людей его шум не будет представлять проблем, так как возникает на частотах, не слышимых человеческим ухом.

«Пока турбина небольшая и производит мало энергии. Но мы ищем индустриального партнера для масштабирования наших планов и постройки 140-метровой установки мощностью 1 мегаВатт», — пояснил Янез.

Распределительное устройство для ветряных энергетических установок SafeWind - Распределительные устройства

Специальное распределительное устройство для ветрогенераторов имеет ширину всего 420 мм и производится номиналом 12 кВ, 24 кВ, 36 кВ и 40,5 кВ

КРУ SafeWind – самое узкое распределительное устройство среднего напряжения на рынке, имеет небольшие габариты достаточные, чтобы пройти через узкую дверь ветряной энергетической установки.

Устройство отвечает требованиям производителей ветряных энергетических установок по компактности, безопасности и гибкости.

SafeWind – это полная гамма распределительных устройств с элегазовой изоляцией для вторичного распределения, для применения на море и на суше, а также для применения в любой области на глобальном рынке ветряных энергетических установок. 

Стандартная ширина двери ветряной энергетической установки составляет 600 мм. Это значит, что обычное распределительное устройство должно устанавливаться на объекте, прежде чем на него опустят башню ветрогенератора, или же ее нужно встраивать в специальную подстанцию рядом с башней.

Распределительное устройство SafeWind напряжением 36/40,5 кВ имеет ширину всего 420 мм. Оно легко проходит через дверь, и его можно устанавливать уже после того как установлена башня, что дает производителям ветрогенераторов более рациональный и менее дорогостоящее решение.

Это также позволяет освободить ценное пространство и дает большую гибкость при размещении и установке электрооборудования на очень ограниченном пространстве башни.

Распределительное устройство SafeWind на 12 кВ, 24 кВ, 36 кВ и 40,5 кВ входит в состав портфеля продуктов с элегазовой изоляцией компании АББ, таких как распределительные устройства SafeRing и SafePlus для вторичного распределения. 

Помимо супертонких исполнений на 36 и 40,5 кВ, SafeWind можно приобрести в виде отдельных модулей и самых разных конфигураций, одинакового размера и с одинаковым пользовательским интерфейсом. 

Все токоведущие части и компоненты коммутации защищены, они находятся в корпусе из нержавеющей стали для обеспечения максимального уровня надежности и безопасности, а также долговечной и безотказной работы в тяжелых климатических условиях, которые могут препятствовать доступу к ветряной энергетической установке, что типично для ветроэлектростанций. 

Реакция отрасли ветроэнергетики на появление этого малогабаритного и гибкого распределительного устройство была исключительно положительная, так как в этом современном и инновационном продукте SafeWind был решен ряд наиболее актуальных требований, таких как уменьшение занимаемой площади и увеличение гибкости.

Способность АББ адаптировать SafeWind к конкретным требованиям производителей ветрогенераторов позволяет компании использовать стандартное решение по всему миру, включая КРУ на 40,5 кВ GB (национальный стандарт), который используется в Китае.

Линейка устройств SafeWind в полной мере использует решения компании АББ в области релейной защиты и связи, а также простую интеграцию в компактные трансформаторные подстанции компании АББ.

Топ-10 вещей, которые вы не знали о ветроэнергетике

Пополните свои знания о ветре! Эта статья является частью серии Energy.gov, посвященной серии «Основные вещи, которые вы не знали об энергии».

10. Человеческие цивилизации использовали энергию ветра на протяжении тысячелетий. Ранние формы ветряных мельниц использовали ветер для измельчения зерна или перекачивания воды. Теперь современные ветряные турбины используют ветер для производства электроэнергии. Узнайте, как работает ветряная турбина.

9. Современные ветряные турбины - намного более сложные машины, чем традиционные ветряные мельницы прерий.Ветряная турбина состоит из 8000 различных компонентов.

8. Ветряки большие. Лопасти ветряных турбин в среднем составляют почти 200 футов в длину, а башни турбин в среднем 295 футов в высоту - это примерно высота Статуи Свободы. Увеличивается и средняя паспортная мощность турбин, то есть они имеют более мощные генераторы. Средняя мощность ветряных турбин, установленных в 2020 году, составила 2,75 мегаватт (МВт), что на 8% больше, чем в предыдущем году.

7. Чем выше скорость ветра, тем больше электроэнергии, а ветровые турбины становятся выше, чтобы достигать более высоких высот над уровнем земли, где еще ветрено.См. Карты ветровых ресурсов Министерства энергетики, чтобы узнать среднюю скорость ветра в вашем штате или родном городе и узнать больше о возможностях для более высоких ветряных турбин в отчете Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики.

6. Большинство компонентов ветряных турбин, установленных в США, производится здесь. В 43 штатах расположено более 530 производственных предприятий, связанных с ветроэнергетикой, а в ветроэнергетике США в настоящее время занято более 116 000 человек.

5. Морской ветер дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Есть небольшие проекты, установленные у берегов Род-Айленда и Вирджинии, и первый проект коммерческого масштаба был одобрен для установки у побережья Массачусетса. Посмотрите, что делает Министерство энергетики для развития морской ветроэнергетики в Соединенных Штатах.

4. Ветряные электростанции (от турбин мощностью более 100 киловатт) установлены в 41 штате. Распределенные ветровые установки установлены во всех 50 штатах, а также в Пуэрто-Рико, Гуаме и США.Южные Виргинские острова.

3. В конце 2020 года мощность ветроэнергетики Соединенных Штатов составляла около 122 000 мегаватт, что делало их крупнейшим возобновляемым источником энергии в Соединенных Штатах. В 2020 году добавление ветроэнергетических мощностей в США составило 17 МВт. Этот рост составил 24,6 миллиарда долларов инвестиций в новые ветроэнергетические проекты в 2020 году.

2. Энергия ветра доступна по цене. Цены на ветроэнергетику по контрактам на электроэнергию, подписанные в последние несколько лет, и приведенные цены на ветер (цена, которую коммунальное предприятие платит за покупку энергии у ветряной электростанции) составляют 2–4 цента за киловатт-час.

1. Энергия ветра обеспечивает более 10% общего производства электроэнергии в 16 штатах и ​​более 30% в Канзасе, Айове, Северной Дакоте, Южной Дакоте и Оклахоме. В целом в 2020 году ветровая энергия обеспечила более 8% общего производства электроэнергии в США.

Узнать больше

Оценка и характеристика ветровых ресурсов

На карте, показанной выше, обозначены области по всей стране, которые имеют средний коэффициент ветроэнергетики 35% или больше при высоте ступицы турбины 140 метров (459 футов), что соответствует запланированному усовершенствованию турбин.На дополнительной карте указаны области с такой же потенциальной мощностью при высоте ступицы турбины 110 метров (361 фут), что отражает последние достижения в технологии турбин. В отчете министерства энергетики «Включение ветроэнергетики в масштабах всей страны» подтверждается, что ключом к раскрытию потенциала ветровой энергии во всех 50 штатах является доступ к более сильным и устойчивым ветрам, которые встречаются на большей высоте над землей. Узнайте больше о НИОКР, чтобы получить доступ к этому ресурсу на нашей веб-странице по производству ветроэнергетики.

Избранные проекты

Проект улучшения прогнозов ветра

В партнерстве с NOAA Управление ветроэнергетических технологий Министерства энергетики США возглавило проект улучшения прогнозов ветра (WFIP) с использованием целевых наблюдений за ветром и передовых моделей прогнозов и алгоритмов для управления вкладом энергии ветра в электрические сети.На первом этапе проекта, WFIP 1, изучалось влияние улучшенных начальных условий на передовые модели прогнозов, что привело к увеличению точности на 8%. Вторая фаза проекта, WFIP 2, была сосредоточена на атмосферных процессах, влияющих на прогнозы ветра в регионах со сложным рельефом, и полевые работы начались в 2015 году.

Оценка морских ресурсов и условия проектирования

Морская энергетическая отрасль требует точной метеорологической и океанографической информации для оценки энергетического потенциала, экономической жизнеспособности и инженерных требований объектов морской энергетики.Управление ветроэнергетических технологий работает над удовлетворением этих потребностей посредством распространения данных, совершенствования инструментов и наблюдений, а также разработки инструментов нового поколения. Открытое собрание Министерства энергетики по оценке ресурсов и условиям проектирования стало первым шагом в устранении этих информационных пробелов и помогло определить дальнейший путь для будущих приоритетов.

В качестве последующего шага в рамках программы AWS Truepower была профинансирована разработка общенационального веб-ресурса с возможностью поиска, национального метеорологического ресурса ветровой энергии и данных об условиях проектирования, U.Центр данных S. Met-Ocean для морских возобновляемых источников энергии (USMODCORE). Инвентаризация данных включает ресурсы федеральных агентств, правительств штатов, региональных альянсов, исследовательских институтов, коммерческих проектов и международных организаций.

Кроме того, буи для определения характеристик ветровых ресурсов WindSentinel Министерства энергетики будут предоставлять долгосрочные данные о профиле ветра в море, которые поддержат исследования, необходимые для ускорения использования морской энергии ветра в Соединенных Штатах.Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики США развернула плавучие лидарные буи у берегов Вирджиния-Бич, штат Вирджиния, и Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси, для сбора данных о погоде и волнении, которые будут играть важную роль как в проектировании ветряных электростанций, так и в обеспечении финансирования проекта. Получите доступ к данным в архиве данных и портале "Атмосфера для электронов" (A2e).

Инициатива от атмосферы к электронам

Низкая производительность ветряных электростанций, которая в настоящее время в некоторых случаях достигает 20%, представляет большие возможности для Управления ветроэнергетических технологий по повышению производительности ветряных электростанций и снижению стоимости энергии ветра.Инициатива Министерства энергетики США по исследованию атмосферы в электроны (A2e) направлена ​​на повышение производительности и надежности ветряных электростанций за счет беспрецедентного понимания того, как атмосфера Земли взаимодействует с ветряными электростанциями, и разработки инновационных технологий для максимального извлечения энергии из ветра.

Инициатива A2e предусматривает комплексный портфель исследований для координации и оптимизации достижений в четырех основных областях исследований:

  1. Производительность предприятия и оценка финансовых рисков
  2. Наука об атмосфере
  3. Аэродинамика ветряных электростанций
  4. Технология ветряных электростанций нового поколения.

Цель A2e - обеспечить размещение, строительство и эксплуатацию будущих заводов таким образом, чтобы производить наиболее рентабельные электроны - в виде полезной электроэнергии - от ветра, проходящего через установку. Узнайте больше об инициативе A2e.

Федеральное партнерство

Управление ветроэнергетических технологий Министерства энергетики работает с другими правительственными учреждениями, университетами и представителями отрасли для оценки и характеристики ветровых ресурсов США. Затем результаты оценки становятся общедоступными, что позволяет ветроэнергетической отрасли определять области, наиболее подходящие для развития будущих наземных и морских ветряных электростанций.

Характеристика погодозависимых и океанических возобновляемых источников энергии

С 2011 года Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики действует в соответствии с Меморандумом о взаимопонимании (MOU) с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) Министерства торговли по вопросам погоды -Зависимая и океаническая характеристика возобновляемых источников энергии для повышения точности, точности и полноты информации о ресурсах для технологий энергии ветра и воды.Сочетая технический опыт Министерства энергетики с передовыми возможностями NOAA в области предсказания, картирования и прогнозирования океанических и атмосферных условий, два агентства работают над безопасным и эффективным использованием погодозависимых и океанических технологий возобновляемой энергии.

Скоординированное развертывание морской ветровой и морской и гидрокинетической энергии на внешнем континентальном шельфе США

В 2010 году Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики подписало меморандум о взаимопонимании с Бюро управления океанической энергией Министерства внутренних дел о скоординированном развертывании Морская ветровая и морская и гидрокинетическая энергия на Ю.С. Внешний континентальный шельф. Меморандум о взаимопонимании учредил рабочие группы из сотрудников агентства для совместной работы над конкретными тематическими областями, необходимыми для развертывания морских энергетических систем. Рабочая группа по оценке ресурсов и проектным условиям координирует исследовательскую деятельность, чтобы лучше понять основные атмосферные и океанические условия, относящиеся к прибрежным возобновляемым источникам энергии.

Участвующие федеральные партнеры: Министерство энергетики США, Министерство торговли США, Министерство внутренних дел США, U.S. Министерство обороны, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Национальный научный фонд и Администрация президента

Ветровые турбины следующего поколения в Миннесоте могут быть высотой 60 этажей

ВАТЕРТАУН, С.D. - Лопасти гигантских пропеллеров, прорастающих из кукурузных полей, выглядят так, как будто они почти волочатся по земле.

Ветряная электростанция Dakota Range 1 и 2, строящаяся поблизости, будет оснащена самыми большими турбинами любого из многих ветряных проектов Xcel Energy - и даже более крупные турбины находятся на разветвлении для юго-западной Миннесоты.

Проект Plum Creek, который еще предстоит построить, будет включать турбины высотой 655 футов, когда их лопасти полностью выдвинуты, что примерно на 160 футов выше, чем у нового проекта Xcel в Южной Дакоте, и примерно соответствует высоте 60-этажного здания.

«Они легко могли бы занять позицию на горизонте Миннеаполиса», - сказал Джон Тума, член Комиссии по коммунальным предприятиям Миннесоты (PUC), во время обзора Plum Creek.

И за ними будущее.Лопасти большего размера улавливают больше энергии ветра. Для более крупных турбин требуется меньше общего пространства, поскольку меньше требуется для того же количества энергии.

Кроме того, большие турбины могут генерировать больше энергии при более низких скоростях ветра, что превращает некоторые нерентабельные проекты в прибыльные.

«Это действительно открывает возможности», - сказал Ким Рэндольф, вице-президент Xcel по проектам энергоснабжения из Миннеаполиса. «Районы с сильным ветром заполняются ветряными электростанциями».

Тем не менее, у больших новых турбин есть потенциальные недостатки, если вы живете рядом с ними.Лопасти большего размера могут усиливать «мерцание теней» или тени, отбрасываемые на близлежащие объекты, что уже является жалобой на ветряные электростанции.

И хотя высокие высоты Плам-Крик не вызвали значительного сопротивления со стороны его будущих соседей, видимость более крупных турбин может стать проблемой, говорят отраслевые обозреватели.

«Они определенно более заметны издалека», - сказал Марк Болинджер, исследователь возобновляемых источников энергии из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии.

Более крупные турбины помогут достичь целей

Миннесота и Дакота - уже крупные производители ветроэнергетики - вероятно, будут размещать намного больше турбин, если мы хотим достичь долгосрочных целей в области экологически чистой энергии.

Миннесота в 2020 году получила 21% электроэнергии за счет ветра, и в эту цифру не входит энергия, произведенная в Дакоте и потребляемая здесь.

«Еще около 8–10 процентов ветра остается для нашего энергетического сектора», - сказал Адитья Ранаде, заместитель комиссара Министерства торговли Миннесоты по энергетическим ресурсам.

Турбины большего размера помогут достичь этой цели более эффективно, поднимая больше ветра с каждым поворотом своих лопастей.

«Мы ожидаем увидеть снижение затрат за счет размера», - сказал Ранаде.«Вы можете получить больше энергии на той же площади».

Нормированные затраты на ветряные электростанции упали намного больше, чем ожидали эксперты, в период с 2014 по 2019 год - с 28% до 36% - и внедрение более крупных турбин было ключевым фактором, согласно исследованию нескольких авторов, недавно опубликованному в научном журнале Nature Energy.

Независимо от каких-либо федеральных налоговых льгот, затраты будут продолжать существенно снижаться, поскольку производственная мощность отдельных ветряных турбин увеличится со средней 2,5 мегаватт в 2019 году до прогнозируемых 5,5 мегаватт к 2035 году, говорится в исследовании.

В Дакоте большинство турбин будут иметь мощность 4,2 мегаватта и иметь диаметр ротора 446 футов - поперечное сечение круга, охватываемого его лопастями. Они будут производить примерно на 70% больше энергии, чем турбина мощностью 2 мегаватта с размахом крыльев 393 фута.

Даже с более крупными лопастями башни, на которых установлены турбины в районе Дакота, примерно такие же, как и на нынешних крупных ветряных электростанциях Xcel. Но у Plum Creek лопасти длиннее, чем у Dakota Range, поэтому сами ветряные башни должны быть выше.

«В какой-то момент вам придется увеличить размер башни, иначе у вас не будет достаточно места на нисходящем взмахе клинка», - сказал Болинджер.

Обзор турбины уже проблема

С одной стороны, большие турбины могут помочь эстетике сельской местности, потому что разработчикам нужно их меньше (если общий размер проекта остается постоянным).Но из-за того, что они выше, они больше выделяются.

«Что люди предпочитают - больше или больше? Вероятно, либо если вы сторонник [ветра], и ни то, ни другое, если вы противник строительства на ландшафте», - сказала Бет Сохольт, глава Clean Grid Alliance, жительница Санкт-Петербурга.Группа Пола, которая представляет разработчиков и защитников возобновляемых источников энергии.

Видимость турбины

- важная проблема для предлагаемого проекта Big Bend Wind на юго-западе Миннесоты. Его близость к месту расположения петроглифов Джефферса возле Окопника встревожила индейскую общину нижних сиу и Историческое общество штата Миннесота.

Наскальные изображения датируются 7000 лет назад и считаются священными для нескольких племен. Племена и историческое общество утверждали, что турбины Биг-Бенда будут находиться слишком близко к петроглифам, искажая пейзаж и, таким образом, уменьшая историческое место.

Разработчик

Big Bend, Apex Clean Energy, отреагировал сокращением количества планируемых турбин с 64 до 56 и перемещением некоторых дальше. Но чтобы сохранить общую производственную мощность ветряной электростанции, Apex заменила турбины на более крупные.При высоте 655 футов они будут на 85 футов выше, чем было на первоначальных планах.

Сейчас спорным вопросом является как близость, так и высота турбин.

Big Bend станет одной из крупнейших ветряных электростанций в Миннесоте, способной вырабатывать 308 мегаватт электроэнергии; Plum Creek, с индивидуальными турбинами до 6.2 мегаватта, безусловно, будет самым большим - 414 мегаватт.

Plum Creek, который будет располагаться между Westbrook и Walnut Grove, был единогласно одобрен PUC в начале этого месяца.

Однако Тума, комиссар PUC, сделал одно настороженное замечание по поводу нового поколения ветряных турбин на таких объектах, как Plum Creek.

«Я люблю их. Думаю, мы должны их построить», - сказал Тума. «Но единственная проблема, которая будет проблемой для этих сообществ и которая никогда не была проблемой с [турбинами], которые мы построили раньше, - это то, что мерцание тени сильнее.«

Ожидаемое мерцание тени на нескольких участках в зоне действия Plum Creek может значительно превысить пороговое значение 30 часов в год, которое считается лучшей практикой в ​​отрасли. Все эти участки принадлежат «участникам» - владельцам собственности, которые сдают свою землю в аренду разработчику ветряной электростанции, компании National Grid.

PUC потребовал от Plum Creek разработать план теневого мерцания или получить соглашения или отказ от согласия участвующих землевладельцев, чтобы они знали, сколько мерцания они могут испытать.

Размер усложняет конструкцию

Чем больше турбина, тем длиннее лопасти и тяжелее компоненты.

Фундаменты для самых больших новых турбин содержат до 1000 кубических ярдов бетона, что вдвое больше, чем требуется для машин более традиционных размеров, - сказал Тим Мааг, вице-президент, генеральный менеджер по ветроэнергетике в Мортенсоне из Голден-Вэлли, одном из крупнейших в мире. .С. Строители ветряных электростанций.

Мортенсон строит Xcel's Dakota Range. В последний день около 160 профсоюзных рабочих - крановщиков, металлургов, слесарей и рабочих - поднимали турбины на слегка холмистых полях к северу от Уотертауна.

Для турбины меньшего размера они бы собрали ее «гондолу» - верхний кожух для всех генерирующих компонентов - на земле. Но поскольку трансмиссия и генератор более крупной турбины весят значительно больше, команде Мортенсона пришлось собирать гондолы «в воздухе», что было более сложной задачей для рабочих.

Каждый компонент поднимался индивидуально с помощью 400-тонного крана и устанавливался на башню вместо подъема гондолы целиком. Кран сделал восемь или девять «отмычек» вместо четырех или пяти, прежде чем сборка была завершена.

Но самая большая проблема для создания больших турбин - это транспортировка, от установки гигантских лопастей на корабли до их перевозки грузовиками в отдаленные места, такие как Dakota Range. Большинство лезвий в Dakota Range имеют длину 73 ярда, что оставляет водителю грузовика тяжелый радиус поворота.

«Со временем лопасти станут настолько большими, что их можно будет разделить на две части и собрать на месте», - сказал Мааг.

Самая большая ветряная турбина в мире демонстрирует непропорционально высокую мощность

Китайская компания MingYang Smart Energy объявила о выпуске морской ветряной турбины даже больше, чем чудовищный Haliade-X от GE.MySE 16.0-242 - это гигант мощностью 16 мегаватт и высотой 242 метра (794 фута), способный обеспечить электроэнергией 20 000 домов на единицу в течение 25 лет службы.

Статистика по этим колоссам возобновляемой энергии становится довольно сумасшедшей. Когда в следующем году новая турбина MingYang впервые появится в виде прототипа, ее три лопасти длиной 118 м (387 футов) охватят площадь в 46 000 кв. М (495 140 кв. Футов), большую, чем шесть футбольных полей.

Ожидается, что каждый год будет вырабатывать 80 ГВтч электроэнергии. Это на 45 процентов больше, чем у MySE 11 компании.0-203, при увеличении диаметра всего на 19 процентов. Неудивительно, что эти вещи становятся все больше; чем больше они становятся, тем лучше они работают, и тем меньше требуется дорогостоящих проектов по установке для развития той же мощности.

MySE 16.0-242 будет самой большой в мире оффшорной ветряной турбиной, каждая установка которой будет обеспечивать электроэнергию 20 000 домов

MingYang Smart Energy

Общим результатом должно стать падение цен на производство энергии ветра на шельфе - тоже крайне необходимое падение.Текущие приведенные затраты на энергию, по оценке Управления энергетической информации США для новых генерирующих активов, которые будут введены в эксплуатацию в 2026 году, ставят морскую ветроэнергетику как самый дорогой способ выработки мегаватт-часа прямо сейчас, на уровне 120,52 доллара США, в то время как сверхсверхкритический уголь это больше похоже на 72,78 доллара, а автономная солнечная энергия - около 32,78 доллара без субсидий.

Очевидно, ветер заполняет пробелы, которые не могут быть солнечными, и он станет важной частью будущего энергобаланса. Масштабирование отрасли с помощью этих гигантских турбин - ключевая причина, по которой отраслевые эксперты прогнозируют, что стоимость оффшорного ветра снизится на 37–49 процентов к 2050 году, как сообщает Renew Economy.

MingYang говорит, что MySE 16.0-242 - это только начало его «новой морской платформы продукта мощностью 15 МВт +», и что он может работать как на морском дне, так и на плавучей базе. Полный прототип будет построен в 2022 году, установлен и введен в эксплуатацию к 2023 году. Коммерческое производство планируется начать в первой половине 2024 года.

Источник: MingYang Smart Energy

Как работает ветряная турбина?

Что такое ветряная турбина?

Ветряная турбина - это самая современная версия ветряной мельницы.Проще говоря, он использует силу ветра для производства электричества. Наиболее заметны большие ветряные турбины, но вы также можете купить небольшую ветряную турбину для индивидуального использования, например, для обеспечения энергией каравана или лодки.

Что такое ветряная электростанция?

Ветряная электростанция - это группа ветряных турбин. Довольно впечатляюще думать, что электричество, которое так сильно влияет на нашу жизнь - от зарядки наших телефонов до того, чтобы мы могли приготовить чашку кофе и, все чаще, заправлять наши автомобили - могло начаться с простого порыва ветра. .

Как работает ветряная турбина?

Сначала давайте начнем с видимых частей ветряной электростанции, которые мы все привыкли видеть - этих высоких белых или бледно-серых турбин. Каждая из этих турбин состоит из набора лопастей, коробки рядом с ними, называемой гондолой, и вала. Ветер - а это может быть просто легкий ветерок - заставляет лопасти вращаться, создавая кинетическую энергию. Вращающиеся таким образом лопасти также заставляют вращаться вал в гондоле, а генератор в гондоле преобразует эту кинетическую энергию в электрическую.

Что происходит с электричеством, вырабатываемым ветряной турбиной?

Для подключения к национальной сети электрическая энергия затем пропускается через трансформатор на объекте, который увеличивает напряжение до уровня, используемого в национальной электроэнергетической системе. Именно на этом этапе электричество обычно направляется в передающую сеть National Grid, готовую к передаче, чтобы в конечном итоге ее можно было использовать в домах и на предприятиях. В качестве альтернативы, ветряная электростанция или отдельная ветряная турбина могут вырабатывать электроэнергию, которая используется частным образом отдельным лицом или небольшой группой домов или предприятий.


Почему ветряки обычно белые или бледно-серые?

Ветряки обычно бывают либо белыми, либо очень бледно-серыми - идея состоит в том, чтобы сделать их визуально ненавязчивыми, насколько это возможно. Существует дискуссия о том, следует ли их перекрашивать в другие цвета, особенно в зеленый, в некоторых условиях, чтобы они лучше гармонировали с окружающей средой.

Насколько сильным должен быть ветер для работы ветряной турбины?

Ветровые турбины могут работать при любой скорости ветра - от очень слабой до очень сильной.Они генерируют около 80% времени, но не всегда на полную мощность. При очень сильном ветре они отключаются, чтобы предотвратить повреждение.

Где расположены ветряные электростанции?

Ветряные электростанции, как правило, располагаются в самых ветреных местах, чтобы максимально использовать энергию, которую они могут производить - вот почему вы с большей вероятностью увидите их на склонах холмов или на побережье. Ветряные электростанции, расположенные в море, называются оффшорными ветряными электростанциями, а расположенные на суше - наземными ветряными фермами.

Где была первая ветряная турбина и первая ветряная электростанция?

Самая первая ветряная турбина, вырабатывающая электричество, была создана профессором Джеймсом Блайтом в своем доме отдыха в Шотландии в 1887 году.Он был 10 метров в высоту и имел парусину.

Первая в мире ветряная электростанция открылась в Нью-Гэмпшире в США в 1980 году.

Вредны ли ветряные электростанции для птиц?

Дело в том, что изменение климата представляет собой самую серьезную долгосрочную угрозу для птиц и других диких животных. А возобновляемые источники энергии, ключевым компонентом которых являются ветряные турбины, необходимы для сокращения парниковых газов .

Королевское общество защиты птиц Великобритании ( RSPB ) признает эту более широкую картину, заявляя: «Переход на возобновляемые источники энергии сейчас, а не через 10 или 20 лет, необходим, если мы хотим стабилизировать выбросы парниковых газов в атмосфера на безопасном уровне.

Разработчики ветряных электростанций работают в тесном сотрудничестве с RSPB и местными экологическими группами в рамках процесса консультаций по выбору ветровых электростанций, чтобы продолжить рост наземной и морской ветроэнергетики, одновременно компенсируя любой потенциальный вред птицам в результате утраты среды обитания, нарушения и столкновение.

В отчете США делается вывод о том, что влияние энергии ветра на популяции птиц относительно невелико по сравнению с падением жертвой кошек и столкновениями с высотными зданиями.

Сколько энергии в Великобритании вырабатывается ветром?

Узнайте, сколько энергии в Великобритании вырабатывается ветром, с помощью приложения National Grid ESO для Google Play или Apple iOS .

Основы ветроэнергетики | NREL

Ветер возникает, когда поверхность земли неравномерно нагревается солнцем. Энергия ветра можно использовать для выработки электроэнергии.

Ветряные турбины

Ветряные турбины, как и ветряные мельницы, устанавливаются на башне, чтобы улавливать как можно больше энергии.На высоте 100 футов (30 метров) и более они могут воспользоваться более быстрым и менее бурный ветер. Турбины улавливают энергию ветра своим пропеллером. лезвия. Обычно на валу устанавливаются две или три лопасти, образующие ротор .

Лезвие действует как крыло самолета. Когда дует ветер, карман низкого давления воздух образуется на подветренной стороне лопасти.Затем воздушный карман низкого давления вытягивает лезвие к нему, заставляя ротор вращаться. Это называется лифт . Сила подъема на самом деле намного сильнее, чем сила ветра, направленная против ветра. передняя сторона клинка, которая называется , драг . Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться, как пропеллер, и вращающийся вал вращает генератор, чтобы вырабатывать электричество.

Исследования ветроэнергетики

NREL в основном проводятся в кампусе Флэтайронс, отдельном месте недалеко от Боулдера, Колорадо.

Ветряные турбины коммунального назначения на ветряной электростанции Сидар-Крик в Гровере, штат Колорадо. Фото Денниса Шредера / NREL

Плавающая морская ветряная турбина VolturnUS с полупогружной плавучей ветроэнергетической установкой Платформа, Университет штата Мэн, часть консорциума DeepCWind. Фотография из Университета штата Мэн

Наземная ветроэнергетика

Ветряные турбины могут использоваться как автономные приложения или их можно подключать к электросети или даже в сочетании с фотоэлектрической системой (солнечными элементами).Для коммунальные (мегаваттные) источники энергии ветра, большое количество ветряных турбин обычно строятся близко друг к другу, образуя ветряную электростанцию ​​ , также называемую ветровой электростанцией . Некоторые поставщики электроэнергии сегодня используют ветряные электростанции для снабжения электроэнергией своих потребителей.

Автономные ветряные турбины обычно используются для перекачки воды или связи. Однако домовладельцы, фермеры и владельцы ранчо в ветреных районах также могут использовать ветряные турбины. как способ сократить свои счета за электричество.

Распределенная энергия ветра

Малые ветровые системы также обладают потенциалом в качестве распределенных энергоресурсов. Распространено энергоресурсы относятся к множеству небольших модульных технологий производства энергии. которые могут быть объединены для улучшения работы системы подачи электроэнергии. Для получения дополнительной информации о распределенном ветре посетите Отдел ветроэнергетических технологий Министерства энергетики США.

Морская ветроэнергетика

Оффшорная ветроэнергетика - относительно новая отрасль в США. Америки первая оффшорная ветряная электростанция, расположенная в Род-Айленде, у побережья острова Блок, был включен в декабре 2016 года. В отчете Wind Vision Министерства энергетики США показано, что к 2050 году морской ветер будет доступен во всех прибрежных регионах по всей стране.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о ветровой энергии посетите следующие ресурсы:

Основы ветроэнергетики
Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Карты и данные по ветроэнергетике
DOE's WINDExchange

Как работают ветряные турбины
U.S. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики.

Малые ветроэнергетические системы
Программа энергосбережения Министерства энергетики США

Американская ассоциация ветроэнергетики

Energy Kids Wind Basics
Управление энергетической информации США Energy Kids

Виды ветра - У.S. Управление энергетической информации (EIA)

  • Горизонтально-осевые турбины
  • Вертикально-осевые турбины

Размеры ветряных турбин сильно различаются. Длина лопастей - самый важный фактор в определении количества электроэнергии, которую может генерировать ветряная турбина. Небольшие ветряные турбины, которые могут привести в действие один дом, могут иметь электрическую мощность 10 киловатт (кВт). Самые большие действующие ветряные турбины имеют электрическую мощность до киловатт (10 мегаватт), а турбины большего размера находятся в стадии разработки.Большие турбины часто группируются вместе для создания ветряных электростанций или ветряных электростанций , которые обеспечивают электроэнергией электрические сети.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Вертикально-осевой ветряк Дарье в Мартиньи, Швейцария

Источник: Лисипп, автор Wikimedia Commons (лицензия свободной документации GNU) (общественное достояние)

Горизонтально-осевые турбины аналогичны винтовым двигателям самолетов

Горизонтально-осевые турбины имеют лопасти, как воздушные винты, и обычно имеют три лопасти.Самые большие турбины с горизонтальной осью имеют высоту 20-этажного здания и имеют лопасти длиной более 100 футов. Более высокие турбины с более длинными лопастями производят больше электроэнергии. Практически все используемые в настоящее время ветряные турбины представляют собой турбины с горизонтальной осью.

Вертикальные турбины похожи на взбиватели яиц

Турбины с вертикальной осью имеют лопасти, которые прикреплены к верхней и нижней части вертикального ротора. Самый распространенный тип турбины с вертикальной осью - ветряк Дарье, названный в честь французского инженера Жоржа Дарье, запатентовавшего эту конструкцию в 1931 году, - выглядит как гигантский двухлопастный взбиватель для яиц.Некоторые версии турбины с вертикальной осью имеют высоту 100 футов и ширину 50 футов. Сегодня используется очень мало ветряных турбин с вертикальной осью, потому что они не работают так же хорошо, как турбины с горизонтальной осью.

Ветряные электростанции или ветряные электростанции производят электроэнергию

Ветряные электростанции - это группы ветряных турбин, которые производят большое количество электроэнергии. Ветряная электростанция обычно имеет много турбин, разбросанных по большой площади. Одна из крупнейших ветряных электростанций США - Центр ветроэнергетики Хорс-Холлоу в Техасе, в котором по состоянию на конец 2019 года было 422 ветряных турбины, расположенных на площади около 47000 акров.Общая электрическая мощность проекта составляет около 735 мегаватт (или 735 000 киловатт).

Ветряная установка: Ветряные электростанции ВЭУ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *