Ветроэнергетика- прогрессивная отрасль энергетики, чья суть- преобразование кинетической энергии ветров в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве.
Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. К началу 2016 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 432 гигаватта и, таким образом, превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики (однако на практике в среднем за год мощность ветрогенераторов в несколько раз ниже установленной мощности, в то время как АЭС почти всегда работает в режиме установленной мощности).
Электрическая энергия измеряется в ватт-часах или киловатт-часах (1 кВт*ч = 1000 Вт*ч).
10 лампочек, мощностью 100 Вт, за час потребляют 1000 Вт*ч (что равно 1 кВт*ч).
Среднее потребление обычной российской квартиры 150 кВт*час в месяц, что равно 1800 кВт*час (1,8 мВт) в год.
Когда мы говорим, что мощность ветроустановки равна 10 кВт, это не значит, что она может отдавать такую мощность всё время. Она может отдавать эту мощность, если скорость ветра будет равна или больше номинальной. В другое время установка работает с мощностью меньше номинальной. Поэтому в год ветроустановка мощностью 10 кВт в среднем может выработать 15-20 тыс. кВт*ч (15-20 мВт*ч) в зависимости от среднегодовой скорости ветра. Соответственно такая ветроустановка может обслуживать 8-11 "средних" российских квартир.
В данный момент самые мощные ветрогенераторы в мире, ветрогенераторы таких производителей, как "Enercon" и "Vestas", способны вырабатывать мощность 9 мВт. При постоянной работе они способны выработать 216 мВт*ч в сутки или 78840 мВт*ч в год. Но опять же, делая поправку на непостоянство ветров, эти цифры стоит умножить на коэфицент от 0,15 до 0,3. Что означает:один подобный ветрогенератор даже при минимальных показателях (с учетом коэфицента 0,15) способен одновременно в постоянном режиме обеспечивать электричеством порядка 6500 "средних" российских квартир.
Однако чаще простых людей не интересует распространенность ветроэнергетики как таковой и ее доля в выработке электроэнергии. Простых людей интересует вопрос, а можно ли использовать эту технологию для себя, чтобы пользоваться электричеством не завися от сетей? Можно. Однако дело это- совсем не всегда выгодное. Связано это с тем, что ключевым для ветрогенератора параметром является скорость ветра, а в средней полосе России среднегодовая скорость ветра не всегда достигает хотя бы 3 метров в секунду. Фактически, если не вдаваться в технические детали- 3 метра/сек, это необходимая скорость ветра в регионе с которой можно уже хоть как-то работать. Осуществить технически систему конечно можно и при менее слабых ветрах но кпд у ветроустановок расположенных в местах, где скорость ветра этого значения не достигает- крайне низкая. Но часто-дело не в экономии, а в удобстве или наоборот-невозможности использования сетевого подключения.
По опыту работы с ветрами средней полосы России, с ветрогенератора получается получить, в лучшем случае, до 10% мощности от номинала летом и 25 - 30 % на зимних ветрах. Например: Потребитель, установив ветроустановку, в центральной части РФ, номинальной мощностью 5 кВт, будет получать реальную мощность 0,5 кВт летом и 1,5 кВт в зимний период.
Первое, на что бы мы обратили внимание - установку не одного мощного ветрогенератора, а нескольких небольших ветряков. Это диктуется следующими характеристиками ветроустановок:
- мощные ветрогенераторы оснащаются мультипликаторами (коробками скоростей), электроприводами разворота «на ветер», дисковыми тормозными системами, жидкостными системами охлаждения и системами электронного контроля под управлением компьютера / малые ветряки имеют три - максимум четыре подшипника и механическую систему «буревого» торможения (обычно за счет складывания «хвоста»);
- мощные ветроустановки имеют большие и тяжелые лопасти с большим диаметром, раскрутить которые под силу хорошему ветру / малые модели имеют легкие лопасти, иногда больше трех, и начинают вращаться от ветра 1,5 м/с, одним словом - небольшие ветряки производительнее больших ветрогенераторов;
- мощные ветрогенераторы требуют значительного объема строительных работ, что объясняется большим фундаментом, применением специальной техники и коллективом профессионалов / малые ветроустановки устанавливаться силами нескольких работников или за счет лебедки. Иногда с использованием автомобиля или трактора, а более тяжелые модели за счет гидравлического цилиндра;
- мощные ветроустановки просто дороги. При этом они не только в разы могут превышать стоимость нескольких малых систем (равной суммарной мощности - ветропарк), мощные ВУ дороги в транспортировке, монтаже и наладке, а при эксплуатации - в обслуживании и ремонте / малые ветрогенераторы за счет своей простоты, дешевы и не требуют, практически, ни какого обслуживания. - дорогие и мощные модели, даже именитых производителей, легко ломаются и в случае выхода из строя одного, но мощного ветрогенератора, можно потерять все / ремонт небольших моделей подпадает под правило: «Чем меньше деталь - тем она дешевле как запчасть», и конечно, выход из строя одной единицы, из двух/пяти/десяти ВУ единой ветроэнергосистемы или ветропарка, не остановит энергоснабжение объекта.
Другой момент-масштабирование ветропарка и хранение энергии. Скооперировавшись с соседями и запитав энергией большее количество объектов- сроки окупаемости уменьшаются. Но сделать это нужно крайне разумно. Дело в том, что хранение энергии-гораздо большая проблема, чем ее получение. Окупаемость будет также зависеть от типа и качества АКБ. Для ветроустановок и маленьких ветропарков подойдут следующие типы аккумуляторов:
Аккумуляторы AGM – это кислотные герметизированные аккумуляторы, но выполненные по особой технологии. В них электролит адсорбируют стекломаты. Выдерживают они примерно 250 – 400 циклов. Технология производства пластин обычная, соответственно и количество циклов мало. Эти АКБ чувствительны к перезарядам.
Гелевые аккумуляторы – кислотные герметизированные аккумуляторы, но в них электролит загущён с селикогелем. Выдерживают от 350 больше циклов разряд-разряд на 80%. Технология изготовления пластин разнится: либо обычная штамповка, либо "намазные". Этот аккумулятор для ветрогенератора более чувствителен к перезарядам (может выпариваться вода). Поэтому необходимо обеспечивать соответствие зарядных токов и напряжений техническим требованиям паспорта. Для них конечное напряжение заряда ниже, чем у других типов АКБ.
Панцирные аккумуляторы – это аккумуляторы выполненные по особой технологии, позволяющей многократно улучшить их характеристики. Электроды пластин этих АКБ трубчатые. Каждый компонент заключен в полимерный кислотопроницаемый стержень. Изготавливаются они из сплава химически чистого свинца и сурьмы. Их срок службы очень большой. Герметизированные гелевые АКБ, изготовленные на основе панцирных пластин, выдерживают около 900 - 1000 циклов разрядов на 80%. Малообслуживаемые панцирные - около 1500 циклов.
Сосчитать сроки окупаемости можно только на конкретной модели и уже по факту, в этом и заключаются муки выбора, ведь ветер явление, прямо говоря,-не предсказуемое, вероятностное. Но при небольших установках, не превышающих в стоимости 500000 рублей нужно готовится к 10-20 годам эксплуатации, чтобы достичь адекватной стоимости на кВт*ч. Именно поэтому нужно изначально подходить к выбору оборудования и установке очень серьезно. Надеюсь эти советы помогут вам подготовится к выбору и компоновке системы.
Автор: Леонидов Антон, 2017
Подписывайтесь на нашу ленту в instagram, и сообщество Вк чтобы читать новые статьи первыми.
Ставьте пальцы и делитесь, если вы в числе тех, кто хотел бы больше действительно Жестоких Разборок а не поверхностного трёпа. Спасибо!