Актуальність
Історія використання енергії вітру людиною налічує тисячі років. Однак лише в останні десятиліття це відновлюване джерело енергії стало предметом інтенсивних досліджень та інвестицій.
Лише в останні десятиліття це відновлюване джерело енергії стало предметом інтенсивних досліджень та інвестицій. З кінця минулого століття використання енергії вітру переживає процес модернізації. Вітроенергетика стає основним сектором світової економіки і характеризується найшвидшими темпами нарощування потужностей серед усіх енергетичних технологій у світі.
Вітроенергетика стає основним сектором світової економіки: від перших років ХХІ сторіччя вітроенергетична галузь переживає значне технологічне зростання. За останні кілька десятиліть потужність вітрових електростанцій стрімко зростала в усьому світі. Тому аналіз поточного стану вітроенергетики набув вирішального значення.
Вітроенергетика - це галузь відновлюваної енергетики, що спеціалізується на використанні кінетичної енергії вітру.[3]
Рис.1 вітрова станція
Наукова проблематика
Більш сучасні моделі з турбінами, що генерують понад 6 МВт електроенергії, зменшують залежність турбіни від сили та швидкості вітру, гарантуючи від 20 до 30 років експлуатації. У той же час, вітрові турбіни виходять з ладу швидше гарантійного терміну через поломки ротора і лопатей. Питання повторного використання лопатей і переробки всіх або частини лопатей є серйозною проблемою в багатьох країнах світу. Кожен компонент турбіни містить різноманітні матеріали, які необхідно переробляти, включаючи акумулятори, мастило, алюміній, мідь, епоксидну смолу, пластмаси, залізо (сталь), фарбу і скловолокно.[4]
Пошуком альтернативних способів отримання енергії вчені займаються вже багато років. Одним з них є вітрогенератор, який може виробляти електроенергію з вітру. Принцип дії вітрогенераторів заснований на їх здатності переводити енергію з однієї форми в іншу.
Взагалі вітер є непрямою формою сонячної енергії тому як джерело енергії належить до відновлюваних джерел енергії. Застосування енергії вітру є одним з найстаріших методів отримання енергії з навколишнього середовища і знайоме з давніх часів.
Вітрові потоки приводять в оберт лопаті вітрових турбін. Турбіна приводиться в рух вітром, коли він проходить через турбіну і починає обертатися. Вал турбіни генерує енергію пропорційно потоку вітру. Більша кількість енергії виробляється якщо сильніший вітер. Потім енергія передається через вал ротора (якщо він є) на мультиплікатор, який виробляє енергію. Зауважте, що пристрій без мультиплікатора, який прискорює обертання валу, є більш продуктивним, оскільки не виробляється і, відповідно, не витрачається зайва енергія, а швидкість вітру достатня для оптимальної роботи вітрогенератора. Генератори утворюють електричну енергію з механічної.
Принцип роботи вітрогенераторів дозволяє виробляти електроенергію альтернативним способом і забезпечувати автономність відповідних установок. Потужність цього обладнання повністю визначається розміром лопатей. Застосовуючи принцип роботи вітрової турбіни можна отримати більшу потужність якщо більша площа лопатей. Якщо турбіна недостатньо велика, для отримання високої потужності потрібен дуже сильний потік вітру; і навпаки, якщо турбіна досить велика, таку ж потужність можна отримати при слабкому вітрі.
Наукова новизна
Треба враховувати, що на кожні 10 метрів вище швидкість вітру збільшується на 1 м/с. Таким чином, висота щогли має прямий вплив на ефективність генеруючої установки. Діаметр ротора також впливає на ефективність, тому чим він більший, тим краще. Швидкість вітру важлива для роботи обладнання. При швидкості вітру 1,5 м/с лопаті починають обертатися. Виробництво електроенергії починається, у випадку коли швидкість вітру досягає 3 м/с. Для вітрогенераторів в Україні номінальна швидкість вітру становить 7-9 м/с. Такі установки можуть працювати при швидкості вітру до 52 м/с (приблизно 200 км/год).[1]
Вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання є найпоширенішими в наш час. Це пов'язано з тим, що в таких установках легко досягти коефіцієнта використання енергії вітру 30%. За певних умов цей показник може бути набагато вищим. Коли вісь обертання вертикальна, цей коефіцієнт у кращому випадку становить лише 20%. Як наслідок, енергія вітру використовується неефективно. Порівняння електропостачання від вітрових турбін з електропостачанням від фотоелектричних модулів є однаковим з точки зору схеми підключення в конкретному будівельному проекті. Тому такі системи електропостачання можуть включати обидва генератори. Це дозволяє отримати максимальну потужність з альтернативних джерел.[2]
Однак для того, щоб вітрогенератори працювали збалансовано і виробляли потрібну кількість енергії, всі параметри, необхідні для вітроелектростанції, повинні бути правильно розраховані на етапі проектування.
Список використаних джерел
1. Режим доступу https://alterair.ua/stati/vetrogeneratoryi/
2. Режим доступу https://vencon.ua/ua/articles/printsip-raboty-vetrogeneratora
3. Hadnagy, I., Tar, K., & Molnar, J. (2020). СУЧАСНИЙ СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ВІТРОВОЇ ЕНЕРГЕТИКИ У СВІТІ, ЄВРОПІ ТА В УКРАЇНІ.
4. Режим доступу https://www.researchgate.net/publication/360748833_Vitrova_energetika_ u_Lvivskij_oblasti_ta_problemi_pereroblenna_nepridatnih_vitrovih_ustanovok_Wind_energy_in_Lviv_region_and_ problems_of_recycling_unusable_wind_turbines
_____________________________
Науковий керівник: Олійник Юлія Сергіївна, кандидат педагогічних наук, доцент кафедри електротехніки та електроенергетики, Українська інженерно-педагогічна академія
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter