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:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Энергетические затраты биологических систем на обработку информации 25.09.2023 Поведение, физиология и жизнеспособность живых организмов зависят от множества биологических процессов, включая коммуникацию между клетками и другими молекулярными компонентами. Существует множество способов обмена информацией в биологических системах, включая передачу механических волн и электрическую деполяризацию. Недавние исследования, проведенные в США, были направлены на определение энергетических затрат при передаче информации между клетками. Ученые из Йельского университета вычислили количество энергии, которое требуется нейрону для передачи информации. Оказалось, что это количество существенно больше, чем энергия, необходимая для стирания одного бита информации. "Мы хотели понять, представляет ли собой это пример биологической эффективности или есть другие затраты", - пояснил Бенджамин Мачта, один из исследователей. Дальнейшие исследования Мачты и его коллег были направлены на оптимизацию энергетических затрат и понимание, почему молекулярные системы используют разные физические механизмы для коммуникации. Например, нейроны используют электрические сигналы, в то время как другие клетки обмениваются химическими веществами. Ученые стремились определить оптимальный режим с точки зрения энергетических затрат на передачу одного бита информации. Все их расчеты основывались на передаче информации через физический канал, в котором частицы и заряды двигаются согласно клеточной физике. Кроме того, они учитывали воздействие клеточной среды на этот канал. Применение относительно простых моделей позволило установить более низкий предел энергетических затрат, необходимых для передачи токов в биологической системе. В общем, расчеты ученых подтвердили высокие энергетические затраты на передачу информации между клетками. Эти оценки могут служить отправной точкой для объяснения высокой стоимости обработки информации, которая фиксируется в экспериментальных данных. Ученые также разработали иллюстрирующую диаграмму, которая помогает понять, в каких ситуациях наиболее оптимальны различные стратегии коммуникации, такие как передача электрических сигналов и химическое обменные процессы. Эта диаграмма может способствовать лучшему пониманию принципов сигнализации между разными клетками и органами, а также объяснить, почему нейроны используют химические сигналы для связи на синаптическом уровне, а электрические сигналы для передачи информации на длинные расстояния от дендритов к клеточному телу.

Другие интересные новости:

▪ Олимпийские видеорекордеры

▪ Оптические волны с обращением времени

▪ Микросхема Samsung Secure Element для аппаратно-программной защиты устройств Интернета вещей

▪ Текстиль для питания встроенной электроники

▪ Дроны против коронавируса

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Явление Христа народу. Крылатое выражение

▪ статья Какой величины атом? Подробный ответ

▪ статья Асфальтобетонщик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Седельное мыло. Простые рецепты и советы

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Порядок и объем проверки изоляции обмоток трансформаторов после капитального ремонта и заливки маслом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026