Днепропетровский национальный университет
О ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ВЕТРОУСТАНОВОК ТИПА ДАРЬЕ
Анализ результатов патентно-информационных исследований показывает, что загрязнение окружающей сферы, уменьшение запасов невозобновляемых энергоносителей, дальнейшее глобальное потепление климата Земли и ухудшение экологической обстановки в промышленно развитых странах мира настойчиво требуют поиска новых энергетических технологий, применение которых не имело бы негативных последствий для экологии и позволило бы использовать возобновляемые источники энергии. Этот поиск особенно усилился после мировых нефтяных кризисов, аварии на Чернобыльской АЭС.
Добыча полезных ископаемых (нефти, газа, угля, урана и плутония для АЭС) все больше связывается с использованием дорогих технологий. В связи с этим было обращено внимание на такие возобновляемые источники энергии, как энергия солнца и её производная – энергия ветра.
Большое внимание уделяется развитию ветроэнергетики в Украине. Ресурсы ветровой энергии, которые находятся на территории Украины, по меньшей мере в 200 раз превосходят количество энергии, которая генерируется всеми электростанциями страны. В национальной энергетической программе Украины до 2010 г. предусмотрено строительство ветроэнергетических станций (ВЭС) общей мощностью около 2000 МВт.
В настоящее время ВЭС Украины в основном укомплектованы двумя типами ветроэнергетических установок (ВЭУ) с горизонтальной осью вращения ветроколеса (ВК):
- отечественная АВЭ-250С, разработанная и изготовленная конструкторским бюро «Южное» (г. Днепропетровск), единичной мощностью 200 кВт;
- лицензионная USW 56-100, производимая СП «Уиндэнерго Ltd», единичной мощностью 107,5 кВт.
В мировой практике около 90% установленных ВЭУ имеют горизонтальную ось вращения. Однако, за последние 20 лет количество публикаций, посвященных ВЭУ с вертикальной осью вращения, не уступает горизонтально-осевым ВЭУ.
В Украине имеется успешный опыт создания двух отечественных ВЭУ с вертикальной осью вращения типа Дарье: ВЭУ ЭСО-0020 (мощностью 20 кВт) и ЭСО-0420 (мощностью 420 кВт), разработанные ООО «Энергетические системы и оборудование» (г. Днепропетровск). Эти ВЭУ показали свою конкурентоспособность и ряд существенных технико-экономических и эксплутационных преимуществ по сравнению с аналогичными по мощности горизонтально-осевыми ВЭУ.
Ниже приведен анализ некоторых проблем и вопросов, связанных с вертикально-осевыми ВЭУ типа Дарье, в частности аэродинамических форм, компоновок, конструкций и управления лопастями.
В ветроэнергетике известно множество исполнений механизмов как приемников энергии ветра, преобразующих ее в энергию вращения главного вала. В основу классификации этих механизмов закладываются самые разнообразные конструктивные и энергетические признаки.
В данном случае интерес представляет классификация по одной из основных характеристик ветроустройств - по их быстроходности (по числу модулей), с которой принято увязывать другую важную характеристику - эффективность использования энергии ветра. По этим признакам классифицируются как тихоходные (малоэффективные) и быстроходные (высокоэффективные) преимущественно лопастные ветроустановки, причем быстроходными оказываются почти исключительно пропеллерные, поворачиваемые на ветер малолопастные (с числом лопастей до 3) установки, работающие по принципу преобразования силы ветра в подъемную силу профилированной лопасти.
К этим установкам в современной ветроэнергетике проявляется повышенный интерес, поскольку они реализуют наиболее близкие к теоретически предельной (0,593 или 0,687, в зависимости от принятой методики расчета) величины коэффициента использования энергии ветра. Именно эти установки стали базовыми при многочисленных разработках ветроагрегатов разных мощностей, предназначенных для покрытия возрастающих потребностей развивающейся ветроэнергетики.
По мере роста числа разработок, а вместе с ним и накопления опыта эксплуатации, все более и более ощущалась необходимость в альтернативных решениях той же эффективности, но не связанных с ограничениями и недостатками, которые накладываются на пропеллерные установки быстроходностью и необходимостью поворота ветротурбины на ветер.
Внимание специалистов в поисках такого решения было сосредоточено на вертикально-осевом роторе Дарье с изогнутыми по безмоментной форме тропоскина лопастями и на его модификациях. .
Ротор Дарье, запатентованный в 1931 году, и явился ответом на вопрос: возможна ли конструкция ветротурбины в вертикально-осевом исполнении, работающей по принципу преобразования силы ветра в подъемную силу профилированной лопасти, т.е. такая, которая не требовала бы сложной системы устройств для непрерывного слежения за ветровой обстановкой, поиска направления с максимальной энергетикой и поворота турбины в это направление.
Практическая разработка и развитие идей, заложенных в первоначальное понимание ротора Дарье, задержались до начала 60-х годов, чему способствовали, кроме общей неблагоприятной общественно-политической обстановки того времени, серьезные недостатки решения, главные из которых состоят в низких значениях момента самозапуска, в значительном повышении массивности и инерционности вращающихся элементов, увеличении отчуждаемых окультуренных земельных площадей за счет растяжек и ухудшения технологии изготовления тропоскинных лопастей. Кроме того, из-за недостатка теоретических и экспериментальных наработок долгое время бытовало утверждение, что ротор Дарье - принципиально тихоходное устройство и, следовательно, как все тихоходные ветротурбины, не эффективен и не перспективен с точки зрения удовлетворения энергетических потребностей.
Вопрос о роторе Дарье как о возможной альтернативе горизонтально-осевым (пропеллерным) установкам приобрел особую остроту и окончательно утвердился, когда обнаружилось, что сложная система устройств ориентации турбины на ветер должна иметь к тому же еще и высокую точность поворота, чтобы не снижалась эффективность работы ветроустановки в условиях переменчивости силы и направления ветра, характерных большинству регионов эксплуатации.
Кроме того, было установлено, что в быстроходных турбинах с размещением генератора и мультипликатора в оголовке башни уровни вибраций в трансмиссиях и в установке в целом при рабочих режимах и, особенно, при запуске и торможении могут приближаться к аварийным и требуют либо значительного повышения требований к точности изготовления и монтажа трансмиссий и увеличения жесткости башни, либо поиска новых, более тихоходных решений с той же эффективностью.
В 60-70-х годах возобновились исследования по ротору Дарье и сначала канадскими, а затем американскими и английскими специалистами было экспериментально доказано, что ротор Дарье может обеспечить те же значения коэффициента использования энергии ветра, какие свойственны горизонтально-осевым пропеллерным турбинам.
Более того, оказалось, что прямолопастные модификации ротора Дарье высокие значения коэффициента использования энергии ветра обеспечивают и при малых быстроходностях.
С начала 80-х годов вертикально-осевые установки с ротором Дарье стали интенсивно осваиваться, причем диапазон их мощностей непрерывно расширяется. Сегодня практически все развитые страны эксплуатируют вертикально-осевые установки: США, Канада, Нидерланды, где предпочитают ротор Дарье с криволинейными лопастями, Великобритания, Румыния и другие страны, где предпочитают в качестве основной (базовой) схемы ротор Дарье с прямыми лопастями. Наибольших успехов в освоении роторов Дарье с прямыми лопастями добилась фирмаVAWT в Великобритании (40 кВт, 130 кВт и другие).
http://www.rusnauka.com/11._NPRT_2007/Tecnic/22187.doc.htmЕсли Вы планируете использовать ветрогенератор для электропитания своего дома, объекта или предприятия, но незнаете подойдёт ли он Вам, тогда первое, что Вам надо сделать, это узнать свой ветровой потенциал. Запросите данные по ветровой обстановке в Вашем регионе у своей местной метеослужбы. Если среднегодовая скорость ветра будет меньше 5м/с, тогда работа ветроэлектростанции будет не всегда рентабельна и возможна. Если нет ветра, тогда нечем будет крутить лопасти ветрогенератора. Если скорость ветра будет 5м/с и выше, тогда обращайтесь к нам с ответами на вопросы расположенные ниже:
Для ориентировочного подбора ветрогенератора нужно знать:
· Энергопотребление Вашего объекта в месяц (это можно посмотреть по счётчику).
· Какие пиковые нагрузки могут у Вас быть при одновременном включении ваших электроприборов.
· Сколько времени Вы планируете быть автономным(8, 12 или 24 часа?).
· Ваш ветропотенциал или регион где Вы планируете установить ветрогенератор.
Остальные вопросы, мы зададим Вам дополнительно, если это потребуется.
Для ответа на эти вопросы нажмите СДЕСЬ.
Дата добавления: 2016-12-27; просмотров: 1435;