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:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Гибкий игровой OLED-монитор 5120х2160 24.12.2024 Компания LG представила новую линейку игровых мониторов. Среди новинок выделяется модель LG UltraGear 5K2K (45GX990A), которая сразу привлекла внимание как первый в мире гибкий OLED-монитор с разрешением 5K2K. Модель UltraGear 5K2K оснащена 45-дюймовой панелью с разрешением 5120х2160 пикселей, что позволяет достичь высокой четкости изображения. Радиус кривизны экрана варьируется от 0 до 900R, предоставляя пользователю возможность адаптировать дисплей под собственные предпочтения. Используемое соотношение сторон 21:9 значительно улучшает восприятие контента, особенно в играх и при просмотре фильмов, обеспечивая более широкий и захватывающий обзор, чем стандартные 16:9. При этом новинка сохраняет отличную совместимость с контентом и обладает большей гибкостью по сравнению с мониторами формата 32:9. Такой экран также может быть удобен для профессионалов, поскольку позволяет повысить продуктивность и комфорт при работе. Монитор LG UltraGear 5K2K обладает функциональностью, которая делает его идеальным выбором для геймеров. Одной из ключевых особенностей является поддержка технологии LG Dual-Mode, позволяющей пользователю быстро переключаться между различными настройками экрана. Это включает изменения разрешения, частоты обновления, соотношения сторон и размера изображения. Учитывая время отклика всего 0,03 мс, такая гибкость позволяет достичь невероятной плавности и четкости в играх. Кроме того, модель поддерживает передовые технологии синхронизации - Nvidia G-Sync и AMD FreeSync Premium Pro. Это существенно улучшает взаимодействие монитора с видеокартами, минимизируя задержки и устраняя разрывы изображения, что особенно важно в динамичных играх. Компания также анонсировала еще одну модель из линейки - 45-дюймовый изогнутый монитор UltraGear (45GX950A), оснащенный OLED-матрицей с разрешением 5K2K. У этого монитора радиус кривизны составляет 800R, что также способствует более комфортному и захватывающему восприятию изображения. В пресс-релизе LG отмечается, что новинка обещает пользователю поистине реалистичное изображение с выдающейся цветопередачей и контрастностью, которые являются характерной чертой OLED-дисплеев. Обе модели новинок поддерживают современные интерфейсы DisplayPort 2.1, HDMI 2.1 и USB Type-C с мощностью 90 Вт, что делает их универсальными и совместимыми с различными устройствами и технологиями.

Другие интересные новости:

▪ Первый 4K-дисплей для смартфонов

▪ Тексты песен становятся проще

▪ Новая серия wet-танталовых конденсаторов максимальной емкости

▪ Простой датчик парниковых газов

▪ Внешний накопитель IDrive One с адаптером Wi-Fi 802.11ac

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Афоризмы знаменитых людей. Подборка статей

▪ статья Всё новое - это хорошо забытое старое. Крылатое выражение

▪ статья В какой стране существовали сосуды для сбора слез скорбящих? Подробный ответ

▪ статья Кладовщик магазина. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Цельнометаллическая дельта-антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кубик-хамелеон. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025