Ветровая плотина. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Устройство и принцип работы. Ветровая плотина (см.рисунок) представляет собой систему радиально расположенных, суженных в направлении к силовой установке ветроводов 1, образованных радиально или тангенциально расположенными относительно ветроколеса 2 перегородками 3, которые представляют собой лесопосадки.

Использование в качестве перегородок лесопосадок позволяет значительно сократить расходы на возведение ветровой плотины и, в конечном итоге, снизить себестоимость производимой электроэнергии.

Устройство действует следующим образом. Ветровой поток проходит через ветроводы, образованные лесопосадками, и концентрируется на лопастях ветроколеса. При этом, согласно известному принципу Бернулли, ветровой поток ускоряется, в результате чего силовая установка вырабатывает большую мощность. Подобно тому, как плотина ГЭС собирает на лопастях турбины энергию водяного потока, так и ветровая плотина собирает на лопастях ветроколеса энергию воздушных потоков.

Ветроводы могут быть различной длины. Поскольку максимальный КПД силовой установки возможен при определенном диапазоне скоростей ветра, желательно сузить этот диапазон. Это возможно на стадии концентрации ветра. Среднегодовая скорость ветра различна в разных направлениях. Если установить длину ветроводов обратно пропорциональной средней скорости ветра в данном направлении, то ветровой поток будет более равномерным. Таким образом, достигается более высокий КПД ветровой установки. В местностях с выраженной направленностью ветров (бризы, горнодолинные ветры, муссоны) ветровая плотина может состоять из 1-2 ветроводов.

Технико-экономические достоинства

1. Предлагаемая ветровая плотина предназначена для производства электроэнергии в промышленных масштабах. Промышленное производство электроэнергии связано с рядом проблем. Очевидно, что максимально получаемая мощность на оси ветроколеса пропорциональна площади сечения воздушного потока, захватываемого ветроколесом при вращении, т.е. квадрату радиуса ветроколеса. Таким образом, промышленное производство электроэнергии возможно для ветроэлектрической установки с большим диаметром ветроколеса. Но существуют чисто физические ограничения на размер ветроколеса. К тому же ветроэлектрическая установка с большим ветроколесом и высокой башней - сооружение дорогостоящее в строительстве и в эксплуатации. Чем больше размер ветроколеса, тем выше нижняя граница интервала рабочих скоростей ветра, т.е. при слабом ветре ветроколесо не вращается. Таким образом, простои ветродвигателя из-за слабых ветров для больших ветроколес значительно больше. Замена большого ветроколеса на комплекс средних размеров ветроколесо + ветровая плотина практически устраняет указанные проблемы, чем значительно повышает эффективность ВЭС.

2. Ветровую плотину выполняют не в виде искусственных сооружений, а в виде древесных насаждений. Данное решение позволяет снизить расходы на создание и эксплуатацию ветроплотины на порядок. Территория, занимаемая ветровой плотиной, остается открытой для использования в сельском хозяйстве. Если в качестве древесных насаждений использовать тополя (чей прирост для некоторых сортов 2-3 м в год), то можно рассчитывать на полезный эффект уже через 5-6 лет, что вполне сопоставимо по времени со строительством искусственных сооружений подобных размеров. При соответствующем уходе за насаждениями (полив, внесение удобрений, стимуляторов роста) полезный эффект можно достигнуть значительно раньше.

3. Предлагаемая ветровая плотина позволяет увеличить мощность ВЭС. Произведенные нами предварительные расчеты показывают, что ветровая плотина радиусом 150 м дает увеличение мощности в 5-7 раз. Если использовать ее в комплексе с ветроколесом радиусом 20 м, равным высоте насаждений (таких размеров ветроколесо имеет обычно мощность 50 кВт и стоимость около $50000), то мощность ветроколеса увеличится и будет составлять около 300 кВт, что равнозначно ветроколесу стоимостью $300000. Уже простая прикидка показывает, что стоимость электроэнергии будет примерно в 6 раз ниже обычной, и ветровая энергия станет более конкурентноспособной.

4. Долговечность ветровой плотины составляет несколько десятков лет, а не 20 лет, как у ветроколеса.

Уникальные экологические свойства

Экологическое воздействие ветровой плотины мощностью 300 кВт за 1 год эксплуатации

Производится:

• кислорода - 8,7 т;
• фитонцидов, которые уничтожают болезнетворные;
• бактерии и микробы - 0,09 т.

Задерживается:

• пыли - до 1,7 т;
• сернистых соединений - 0,12 т;
• хлоридов - 0,03 т;
• фторидов - 0,006 т;

Поглощается углекислого газа - 11,22 т.

Отсутствуют проблемы с утилизацией отходов. Снижается количество материалов, необходимых для возведения ветроэлектрической установки.

Результат:

Создание в степной зоне оазисов описанного выше типа, что благотворно влияет на экологию окружающей среды, обусловливает формирование комфортной среды обитания для мелких животных и птиц и является положительным фактором в решении проблемы охраны и восстановления растительного и животного мира. Чистый воздух и красивый пейзаж благотворно действуют на нервную систему человека и являются своеобразной рефлексотерапией

Экологическое воздействие ТЭС при выработке той же мощности за 1 год эксплуатации

Сжигается угля - 1314 т

Сжигается кислорода - 2724 т

Попадает в атмосферу:

• сажи - 13 т;
• золы - 87 т;
• сернистых соединений - 77 т;
• окислов азота - 25 т;
• углекислого газа - 3733 т.

Образуется твердых отходов (золы и сажи) - 175 т.

Результат:

1. Повышается заболеваемость и смертность населения.

2. Наносится ущерб флоре и фауне.

3. "Кислотные дожди", потери в земледелии и лесном хозяйстве, загрязнение водоемов, вред, наносимый строениям, мостам и другим сооружениям, подверженным коррозии от оседающих частиц сажи и газов.

4. Изменение климата в результате воздействия парникового эффекта.

5. Уменьшение содержания кислорода в атмосфере

Ветровая плотина и сельское хозяйство

1. Большая часть территории, занимаемая ветровой плотиной, остается открытой для использования в сельском хозяйстве.

2. Ветровая плотина благотворно влияет на плодородие почв:

• служит мощным регулятором водного баланса, задерживая атмосферные осадки;
• формирует благоприятный микроклимат, увлажняя и освежая воздух примерно в два раза больше, чем водный бассейн такой же площади;
• является биотопом для птиц, играющих большую роль в уничтожении насекомых-вредителей;
• защищает почвы от ветровой эрозии, повышая скорость ветра на небольшом участке, понижает ее на расстоянии до 1300 м за плотиной.

Ветровая плотина может выполнять роль ветрозащитных полос и использоваться вместо них.

Авторы: Н.Г.Макаренко, А.Н.Макаренко

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Три года под взглядом телекамер 24.09.2008 Закончилась первая фаза необычного эксперимента, начатого в июне 2005 года. Деб Рой, профессор Массачусетского технологического института (США), исследует процесс приобретения ребенком языка. Для этого с согласия своей жены, специалистки по патологии речи, Деб перед рождением сына снабдил их дом в Бостоне системой полной регистрации всего, что будет происходить с ребенком с рождения на протяжении трех лет. Одиннадцать видеокамер со сверхширокоугольными объективами и 14 микрофонов разбросаны по всему дому и ведут постоянную запись с того момента, как мальчик просыпается и до того, когда он отходит ко сну. В каждой комнате на стене имеется кнопка, позволяющая прервать запись и даже стереть несколько последних минут на случай, если в объектив попадут какие-то слишком интимные сцены. Все уловленное камерами и микрофонами передавалось по сети (общая длина кабелей около километра) в подвал, где стоят компьютеры с объемом памяти 5 терабайт. Установленное оборудование увеличило счет за электроэнергию в четыре раза. К третьему дню рождения ребенка накоплено 400 тысяч часов видео- и звукозаписи. Теперь их будет анализировать суперкомпьютер, чтобы выявить, как ребенок во взаимодействии со взрослыми учится говорить. Правда, примерно 15% времени сын Роя проводил вне дома, на прогулках, и этот период ускользнул от записи.

Другие интересные новости:

▪ Квантовый дисплей для мобильных устройств

▪ Витамин B12 и прыщи

▪ Улавливание метана из воздуха при помощи цеолитов

▪ Эмбрионы в камне

▪ Lego - идеальным теплоизолятор

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана и безопасность. Подборка статей

▪ статья Оповещение гражданского населения. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какого футболиста можно назвать антиподом легендарного корабля-призрака? Подробный ответ

▪ статья Шагающие весла. Личный транспорт

▪ статья Радиопередатчик с ЧМ в УКВ-диапазоне частот 61-73 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Куда делись чернила? Секрет фокуса. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025