Как выбрать ветрогенератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Ветрогенераторы - набирающий популярность вид энергетического оборудования. Назначение ветрогенератора - преобразовывать кинетическую энергию воздушного потока, называемого ветром, в энергию электрическую. Кроме ветрогенераторов, еще довольно распространены ветряки, служащие для прямого привода насосов, так называемые ветронасосы. Энергию, вырабатываемую ветрогенератором, можно рассчитать по следующей формуле:

Р = 0,5*rho*S*Ср*V3*Ng*Nb

где P - мощность, Вт; rho - плотность воздуха (примерно 1,225 кг/куб.м); S - площадь метания ротора; V - скорость ветра, м/с; Ср - аэродинамический коэффициент (теоретически 0,5); Ng - КПД генератора; Nb - КПД редуктора (если есть).

Все составляющие этой формулы для конкретного ветрогенератора, кроме скорости ветра, являются константами (плотность воздуха, конечно, зависит от температуры, но ее изменениями можно пренебречь, как малыми). Поэтому можно сказать, что мощность, вырабатываемая ветрогенератором, пропорциональна кубу скорости ветра.

Это означает, что мощность ветрогенератора на слабых ветрах (даже если он вращается) очень мала. Но с усилением ветра идет резкое нарастание мощности. А поскольку ветер на практике дует с постоянной скоростью и направлением только в аэродинамической трубе, понятно, что мощность, вырабатываемая ветрогенератором, является постоянно меняющейся по времени величиной. Поэтому любая энергетическая система с использованием ветрогенератора в качестве источника энергии должна иметь стабилизирующее звено.

В малых автономных системах роль такого звена обычно играет аккумуляторная батарея. Если мощность ветрогенератора больше мощности нагрузки, батарея заряжается. Если мощность нагрузки больше - батарея разряжается. Из этого следует следующая важная особенность ветрогенератора, как источника мощности: если большинство других источников выбираются по мощности пиковой нагрузки, ветрогенераторы следует выбирать, исходя из величины потребления электроэнергии в месяц (или в год, как кому нравится).

Проиллюстрируем это на примере. На берегу моря, где средняя скорость ветра приближается к 6 м/с, стоит домик, куда приезжает семья из трех человек на выходные. Электрооборудование включается тоже только на выходные. В день потребление достигает 15 кВт·ч, при этом пиковая нагрузка - до 3 кВт. Следовательно, в месяц потребление энергии равно 120 кВт·ч. При среднегодовой скорости ветра 6 м/с выработку 120 кВт·ч в месяц может обеспечить небольшой 700-Втный ветрогенератор. Кроме того, для аккумулирования энергии в течение 5 дней потребуется батарея большой емкости, и инвертор (который преобразовывает постоянное напряжение батареи в стандартное переменное) мощностью 3 кВт, чтобы обеспечить пиковые нагрузки.

Другой пример. В местности со средней скоростью ветра 5 м/с построен телекоммуникационный объект, который постоянно потребляет в среднем 2 кВт электроэнергии, при этом пиковая нагрузка не превышает тех же 3 кВт. В данном случае умножаем 2 кВт на количество часов в месяц (720) и получаем 1440 кВт·ч - величина потребления объекта в месяц. Чтобы при такой скорости ветра обеспечить выработку 1420 кВт·ч, нужен ветрогенератор мощностью 10 кВт. При этом работать он будет через тот же инвертор мощностью 3 кВт.

Как можно видеть, в каждом из вышеописанных случаев мощность ветрогенератора отличается в разы от пиковой мощности нагрузки. Мощность пиковой нагрузки определяет мощность преобразователя. Сам ветрогенератор определяет только величину выработки в определенный временной промежуток при определенной среднемесячной скорости ветра. Кроме средней скорости ветра, существуют более подробные вводные данные для оценки ветровых ресурсов, называемые параметрами Вейбулла, которые отражают распределение длительности ветра определенной силы для данного места, они используются при проектировании ветропарков мощностью в десятки МВт.

Для проектов малой энергетики тратиться на такие исследования не имеет экономического смысла, т.к. можно приблизительно оценить ожидаемую выработку по величине средней скорости ветра в месте установки ветрогенератора. Из приведенных примеров также можно сделать вывод о характере нагрузки, для питания которой наиболее целесообразно применять ветрогенератор. Это неравномерная нагрузка, при которой пиковая нагрузка превышает в 10 и более раз нагрузку среднюю.

Наиболее распространенный случай для использования относительно небольшого ветрогенератора - бытовая нагрузка. Например, для семьи в городской квартире средняя нагрузка - 0,5 кВт (360 кВт·ч в месяц по счетчику). Пиковая нагрузка - 5 кВт, когда включена электроплита, стиральная машина, микроволновка и другие, менее мощные приборы. 5-кВтный ветрогенератор может обеспечить эти нужды даже в не очень ветреном месте. Равномерная же нагрузка, например отопление, когда круглосуточно работает даже один отопительный прибор мощностью 1 кВт, в месяц требует 720 кВт·ч, которые ветрогенератор мощностью 5 кВт может обеспечить только в местности с хорошими ветровыми ресурсами (например, на берегу моря, в степи и т.д.).

По материалам НПО "Электросфера"

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Система получения водорода из водопроводной воды без электролиза 27.07.2022 Испанский ученый Хосе Антонио Г.И. разработал систему, способную производить и хранить водород на месте из водопроводной воды без дорогостоящего электролиза. Прототип состоит из резервуара для воды, изначально наполненного водой, и еще двух химических элементов, которые исследователь не хочет раскрывать. Производство водорода начинается, когда компрессор мощностью 20 Вт нагнетает сжатый воздух нижней части резервуара. "Именно воздух вызывает реакцию между различными химическими компонентами и производит водород", - пояснил ученый. "Потом образовавшийся водород выходит через верхнюю часть резервуара и попадает в резервуар с таким же давлением. Вода в этом втором резервуаре собирает возможные примеси, а водород выходит через верхнюю часть резервуара". После очистки водород перетекает по верхнему трубопроводу в другой бак, оборудованный замкнутыми контактами, предохранительным клапаном и выпускной трубой с соленоидным клапаном. "Сейчас мы разрабатываем модель с 220-литровым баком, которая может работать при давлении 1 кг/см2 и скорости потока 30 литров в минуту", - продолжил Гонсалес Ибаньес. Это может генерировать отопление, горячую воду и электричество для домашнего хозяйства или малого бизнеса. Группа также разрабатывает более крупную модель, которая может работать при давлении 750 кг/см2 и, как сообщается, может обеспечить теплоэлектростанцию или контейнеровоз. Водород производится на месте потребления, поэтому исчезает транспортировка, ему нужен только водопроводный кран. Cистема способна генерировать энергию, эквивалентную литру бензина - 30 Мджоулов или 8,333333 кВт - за 0,0151515 евро (0,0153749 долларов США)".

Другие интересные новости:

▪ Слон не глупее обезьяны

▪ Эффективные молекулярные диоды

▪ Дифференциальный пробник TEKTRONIX P735

▪ Рождаются долгожители

▪ Вкус шоколада зависит от микробов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструкции по эксплуатации. Подборка статей

▪ статья Мы всё это изменили. Крылатое выражение

▪ статья Что удерживает утку на плаву? Подробный ответ

▪ статья Тонгариро. Чудо природы

▪ статья Автомобиль. Справочник

▪ статья Игра с часами. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026