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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Витаминная бомба из моллюсков 26.07.2020 Кембриджские исследователи нашли естественный способ обогащения морепродуктов питательными веществами, который может потеснить некоторые витамины в капсулах на рынке. 2 миллиарда человек в мире страдают от дефицита питательных веществ. Наряду с производством "чистых" витаминов в форме таблеток и капсул, ученые постоянно ищут способы обогатить важными элементами продукты питания. Исследователи-зоологи из Кембриджа объединились со специалистами из кембриджской компании BioBullets, чтобы превратить в витаминную "пулю" двустворчатых моллюсков, белок которых является самым усвояемым и здоровым из всех видов животного белка. В двустворчатых моллюсках белка больше, чем в говядине. К тому же, моллюски - лидер среди продуктов животного происхождения по содержанию омега-3 жирных кислот и основных минералов для поддержания жизнедеятельности человека. Разведение моллюсков меньше вредит экологии, чем выращивание домашнего скота и даже производство сельскохозяйственных культур, таких как соя и рис. Тем не менее, питательных веществ, содержащихся в устрицах и мидиях, недостаточно, чтобы справиться с мировым кризисом "пищевой пустоты" продуктов. Вместе с мясом моллюсков люди съедают и кишечник этих созданий. Так в человеческий организм попадают питательные вещества, которые животные потребляли в конце своей жизни. Ученые из Кембриджа создали первую в мире микрокапсулу для доставки питательных веществ в кишечник двустворчатых моллюсков естественным путем. Размеры, форма и плавучесть капсул делает их привлекательными для моллюсков. Устрицы, которые полакомились капсулой с витаминами, содержат в 100 раз больше витамина А и в 150 раз больше витамина D, чем обычные устрицы. "Обогащенные" устрицы также значительно превосходят лосося - одного из лучших природных источников этих витаминов. Накормленные микрокапсулами моллюски содержат в 26 раз больше витамина А и в 4 раза больше витамина D, чем лосось. Порция из двух "обогащенных" устриц покрывает суточную потребность человека в витаминах А и D. Поэтому в настоящее время создатели микрокапсулы налаживают связи с мировыми производителями морепродуктов, чтобы подарить миру дешевый и эффективный способ получения микроэлементов. Исследователи полагают, что "обогащенные" моллюски будут ненамного дороже обычных, но дешевле витаминов из коробки, и в странах с дефицитом питательных веществ, но недорогими морепродуктами люди смогут позволить себе этот способ получения витаминов. Так, ученые надеются улучшить здоровье миллионов людей, одновременно снижая вред, который производство мяса наносит окружающей среде.

Другие интересные новости:

▪ Здоровая пища проходит сквозь организм быстро

▪ Беспилотник против истребителя

▪ Технология OptiML WLC

▪ Переработка рыбных отходов в пищевые продукты

▪ Сверхпрочные нанопровода из углеродных нанотрубок

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Страна неограниченных возможностей. Крылатое выражение

▪ статья Откуда пришла курица тикка масала? Подробный ответ

▪ статья Морковь дикая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Елочные гирлянды с мигающими светодиодами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Цветные кубики. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026