ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГИИ

Одним из наиболее важных характеристик ВЭУ является ее номинальная мощность. Эта величина указывает, сколько кВт·ч энергии турбина выработает при максимальной нагрузке. Так, 500 кВт-ная ВЭУ произведет 500 кВт· ч энергии за час работы при скорости ветра 15 м/сек (максимально необходимая скорость ветра). Обычно 600 кВт-ная машина в год производит около 500 000 кВт· ч при средней скорости ветра 4,5 м /сек. При скорости ветра 9 м/сек она выработает до 2 000 000 кВт·ч в год. Количество произведенной за год энергии не может быть рассчитано путем простого умножения установленной мощности (в данном случае 600 кВт) на среднюю годовую скорость ветра. Необходимо также учитывать коэффициент использования установленной мощности (КПД) для определения эффективности работы турбины в течение года на определенной площадке. КПД - это фактическая годовая выработка электроэнергии, разделенная на теоретически максимальную выработку при условии, что машина работала в режиме максимальной нагрузки в течение всех 8760 часов года. Например, если 600 кВт-ная турбина вырабатывает 2 млн. кВт в год, расчет ее КПД выглядит следующим образом: 2 000 000:(365,25·24· 600) = 2 000 000: 5 259 600 = 0,38 = 38%. Теоретически значение КПД может варьироваться от 0 до 100%, но практически он располагается в пределах от 20 до 70% и чаще всего КПД равен 25-30%. Очень важным фактором, влияющим на производительность ВЭУ, является ее месторасположение. Как описывалось в предыдущих главах, скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому большинство ВЭУ имеют высокие башни. Чем выше турбина относительно вершин соседних препятствий, тем меньше они заслоняют ветер. Однако, в некоторых случаях влияние препятствий может ощущаться на расстоянии от земли, в пять раз превышающем их высоту. Если препятствие выше всего лишь на половину высоты ВЭУ, то определить его влияние трудно из-за сложной геометрии взаимодействия с ветром. Ограничения по пределу прочности некоторых материалов, используемых в конструкции башни, ограничили высоту большинства башен (приблизительно до 30 м). На ветростанциях ВЭУ устанавливаются на расстоянии, равном от 5 до 15 диаметров ротора. Это необходимо для того, чтобы избежать взаимного влияния турбулентности, возникающей на лопастях соседних ВЭУ.

ПРИМЕНЕНИЕ ВЕТРОТУРБИН
БОЛЬШИЕ ВЕТРОТУРБИНЫ, ВЭС

Как мы уже упоминали, развитие ВЭУ началось с использования малых турбин для ограниченного применения, но, по мере увеличения их размеров, ВЭУ стали менее привлекательны для использования в частном секторе в виде индивидуального, "домашнего" источника электроэнергии. Соответственно, практически вся выработанная большими ВЭУ энергия поступает в электросеть. Количество энергии, выработанной большими турбинами, настолько велико, что может превышать мощность местных линий электропередач. В первую очередь, это типично для прибрежных территорий, имеющих хороший ветровой потенциал, но чаще всего не имеющий необходимой энергоструктуры. При этом возникает необходимость строительства новых высоковольтных линий, что, естественно, связанно с дополнительными затратами. Поскольку дополнительные затраты экономически нецелесообразны для одиночных установок, появилась устойчивая тенденция к группированию ВЭУ на определенной территории и строительству ВЭС. Энергия, выработанная всеми ВЭУ, расположенными на ВЭС, объединяется и продается по контракту коммунальным компаниям. Начиная с первой половины 80-х годов, большие ВЭУ стали разрабатываться для ВЭС, строящихся в "ветровых ущельях" Калифорнии. Большие ВЭУ (обычно 400-600 кВт), установленные на одной ВЭС, обычно объединены и формой собственности. В США ВЭС принадлежат частным энергетическим компаниям, а не коммунальным службам. И хотя вначале существовали проблемы с плохо сконструированными агрегатами и чрезмерно алчными продавцами, все же ВЭС стали наиболее эффективным способом производства электроэнергии за счет энергии ветра. В Калифорнии сейчас работает более 16 тысяч больших ВЭУ, а выработанная ими энергия достаточна для обеспечения такого города как Сан- Франциско. Стоимость больших ВЭУ значительно понизилась, и сегодня даже наиболее консервативные представители энергокоммунальных компаний США предсказывают рост числа ВЭС в ближайшем десятилетии, причем в других штатах страны. Согласно недавно проведенному в США исследованию, штат Северная Дакота был окрещен "Саудовской Аравией ветроэнергетики".