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:

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Дождевой электрогенератор 08.11.2025

Группа разработчиков Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики представила дождевой электрогенератор, который превращает дождевые капли в источник электричества, используя саму воду как структурный и электрический элемент. В отличие от традиционных капельных генераторов, где электричество создается на твердых диэлектрических пленках с металлическими электродами, новое устройство плавает непосредственно на поверхности воды. Вода одновременно выполняет роль опоры и проводника, что позволило снизить вес системы на 80%, а стоимость уменьшить почти наполовину, сохранив при этом мощность до 250 вольт на каждую каплю. "Мы позволили воде одновременно выполнять структурную и электрическую функции, создав легкую, доступную и масштабируемую систему", - объяснил профессор Ванлин Гуо, ведущий автор исследования. Такая концепция открывает путь к созданию гидровольтаических систем, которые могут работать в водоемах без использования суши, дополняя солнечные и ветровые технологии. П ...>>

Климат влияет на длительность беременности 07.11.2025

Беременность традиционно воспринимается как естественный биологический процесс с предсказуемыми сроками, однако современные исследования все чаще доказывают, что на ее продолжительность влияют факторы, выходящие далеко за пределы медицины. Среди них особое место занимают климат и окружающая среда - именно эту взаимосвязь впервые подробно изучили ученые из Университета Кертина в Австралии. Их работа раскрывает, что экстремальные погодные условия способны не только вызывать преждевременные роды, но и, напротив, удлинять срок беременности. Команда исследователей проанализировала данные почти 400 тысяч новорожденных, появившихся на свет в Западной Австралии. Результаты оказались неожиданными: климатические колебания заметно влияли на организм будущих матерей, особенно у тех, кто рожал после 41-й недели беременности. По словам доктора Сильвестра Додзи Ньядана из Школы народного здоровья Университета Кертина, проблема перенашивания долгое время оставалась в тени, хотя ее последствия могут ...>>

Случайная новость из Архива Зеленая революция в океанах: расцвет фитопланктона 24.07.2023 На протяжении двух последних десятилетий ученые из США и Великобритании, анализируя спутниковые снимки, обнаружили, что мировые океаны все больше окрашиваются в зеленые оттенки. Причиной такого явления стало стремительное увеличение популяции фитопланктона. Эти микроскопические организмы, включая растительновидные водоросли, используют зеленый пигмент хлорофилл для осуществления фотосинтеза. Из-за этого, чем больше фитопланктона, тем более зеленой становится их природная среда обитания. Такое быстрое увеличение численности фитопланктона уже имело серьезные краткосрочные последствия. Они ведут к дефициту кислорода в окружающей среде, вызывая образование гипоксических мертвых зон, где животные не могут выжить. Однако долгосрочные последствия роста популяции водорослей для океанической экосистемы еще предстоит изучить. Так как фитопланктон поглощает углерод, его присутствие может оказаться полезным. Однако для использования этого потенциала требуются дополнительные исследования. Водоросли могут внести значительные изменения в свою среду обитания, включая изменение температуры, доступность питательных веществ и уровень освещенности в воде. Они также являются основой пищевой цепи в морских экосистемах. Увеличение численности фитопланктона вероятно приведет к обширным и значимым изменениям в океанах.

Другие интересные новости:

▪ Сверхэластичный сплав, сохраняющий жесткость при высоких температурах

▪ Источники питания для систем безопасности Mean Well PSC-160

▪ 1600W источники питания MeanWell

▪ Рассчитано расстояние ультракоротких вспышек света

▪ Счастью можно научиться

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья Золотая лихорадка. Крылатое выражение

▪ статья Где в 20 веке вырос вулкан высотой 424 метра посреди фермерского поля? Подробный ответ

▪ статья Дежурный зала игровых автоматов, аттракционов и тиров. Должностная инструкция

▪ статья Теория электродвигателей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Регулируемый электронный предохранитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025