Использование энергии ветра в общественных энергосистемах

В Америке и Европе правительственные организации субсидируют научные разработки и исследования, направленные в первую очередь на использование ВЭУ в региональных энергосистемах высокого напряжения. Уже в течение нескольких лет успешно функционируют ВЭУ мощностью до 200 кВт и созданы установки мощностью до 3 и 4 МВт. Считают, что срок службы таких генераторов превысит 20 лет и вырабатываемая ими электроэнергия будет дешевле, чем на тепловых электростанциях на жидком топливе. В ранних исследованиях считали, что ВЭУ следует устанавливать на возвышенностях, но практика показала, что еще лучшие условия для их работы могут быть на открытых равнинных местах, особенно если рядом установлены сразу несколько ветроустановок. Позднее на основе этой новой концепции выбора места размещения ВЭУ было предложено устанавливать системы из многих установок в море на мелководных участках.

Автономные ВЭУ

Ветроустановки мощностью от 10 до 100 кВт могут быть использованы для энергоснабжения жилых помещений, ферм, различных организаций. Их использование экономически оправдано там, где дороги другие источники энергии (например, нефть), или если вырабатываемая ими электроэнергия по крайней мере вдвое дешевле электроэнергии в общественной сети. Наибольший спрос на ветроустановки такой мощности - в странах с высоким жизненным уровнем и большими затратами энергии, в которых средняя скорость ветра более 6 м/с и велико сельское население.

Новая технология

Основы энергетики на возобновляемых источниках, показывают, что она налагает на производственные процессы совершенно другие ограничения, чем традиционная тепловая и ядерная энергетика. Наиболее наглядно это видно на примере ветроэнергетики. Использование рассеянной и очень непостоянной по своей природе энергии ветра основано на принципиально других подходах, чем использование энергии от стабильных и интенсивных источников, и главное здесь - необходимость варьировать потребление энергии в соответствии с ее производством. Для преодоления этого ограничения необходимы эффективные и дешевые способы аккумулирования энергии.

Дорогая стабилизированная электроэнергия используется для освещения и питания электронной аппаратуры, а дешевая нестабилизированная энергия - для отопления и подогрева воды. В периоды очень сильного ветра энергия ВЭУ используется для отопления теплиц или подогрева воды в плавательном бассейне. Электроэнергию ВЭУ применяют также для зарядки аккумуляторных батарей электромобилей. Несмотря на сильные ветры вырабатываемой ВЭУ энергии все же недостаточно, и удовлетворительные условия жизни обеспечиваются благодаря хорошо утепленным домам, экономному расходованию электроэнергии и специальным системам ее распределения.

При наличии ветра от ВЭУ происходит заряд аккумуляторов и питание нагрузки постоянного тока и переменного тока через инвертор (рис. 4.1). Одновременно с этим может осуществляется подзаряд аккумуляторов от фотоэлектрического модуля, в качестве которого может использоваться, например, несколько включенных ФСМ-40. При отсутствии ветра и разряженных аккумуляторах питание нагрузки и заряд аккумуляторов осуществляется как от солнечных батарей, так и от двигатель - генератора. После заряда аккумуляторов двигатель-генератор отключается. Такой режим работы позволяет экономить жидкое топливо и увеличить ресурс работы двигатель - генератора.

Рис.4.1. Структурная схема системы электроснабжения на базе ВЭУ серии "ВИНДЭК".

Контроль за режимами работы всех элементов системы осуществляет многофункциональный микропроцессорный блок управления, использующий в качестве контролируемых параметров напряжение аккумуляторов, ток нагрузки и время заряда аккумуляторов от двигатель-генератора.

К системам гарантированного питания малой мощности предъявляются требования как мобильности и быстрого развертывания, так и низкой стоимости для массового применения. В любом случае это должны быть высоконадежные системы с высокими энергомассовыми характеристиками, т.е. должны иметь малую массу и габариты, при заданной мощности.

Автор: Магомедов А.М.