Ветровая мельница для электричества: Ветряные мельницы для электричества, ветряк и как он работает

Содержание

Промышленные ветрогенераторы большой мощности

Все ветрогенераторы работают по единому принципу: ветер вращает лопасти, лопасть передает вращение ротору, ротор вырабатывает ток, который

после преобразований в контроллере и инверторе, приобретает нужные потребителю характеристики (частоту 50 Гц, мощность 220 В). Накапливается энергия в аккумуляторах.

Для производства электричества в промышленных масштабах используют ветрогенераторы большой мощности. Обычно — это гигантские трехлопастные ветряки с параллельной осью вращения (так называемая классическая конструкция), но турбинные ветровые установки также получили распространение. Коммерческие ветрогенераторы могут быть построены по иной схеме, но большинство компаний предпочитают использовать ветрогенераторы классической конструкции.

Целесообразность установки

Ветрогенераторы целесообразно устанавливать в местности, где средняя скорость ветра более 8 м/с. Лопасти больших генераторов начинают вращательное движение при ветре 4 м/с; максимальное КПД достигается при 12 м/с. Мощность 3-х лопастного ветрогенератора с горизонтальной осью оценивается по формуле:

P=0,6·(¶r2)v3

  • P – расчетная мощность, кВТ;
  • r – расстояние от центральной точки ротора до конца лопасти, м;
  • v – средняя скорость, м/с;
  • ¶=3,14.

Например, если расстояния от центра ротора до конца крыльев 6 м, скорость ветра 9 м/с, мощность составит примерно 49,5 кВт.

Большинство промышленных электростанций – это обширные области в долинах, на пустынных местностях, где большую часть времени дует ветер, на которых установлено множество одновременно вращающихся генераторов. Также ветряные «фермы» строят прямо в морях.

Грандиозные проекты

Один из самых великих проектов ветроэнергетики — строительство ветряка «Энеркон Е-126». Это крыльчатый генератор с горизонтальной осью вращения и 3-мя лопастями. На сегодняшний день enercon является самым большим и мощным ветряком в мире.

Самый большой в мире промышленный ветрогенератор Enercon E-126

Длина одного крыла 63 м, диаметр окружности, описываемой лопастями – 127 м, высота основания – 135 м. Вес этой огромной конструкции порядка 6000 тонн. Максимальная мощность генератора 7,58 МВт.

Установлено это чудо технической мысли рядом с немецким городом Эмдене в 2007 году. Лопасти ветряка совершают 5-11,7 оборотов/мин, а минимальная скорость ветра для вращения крыльев 3 м/с.

Ветрогенератор Vestas V164-8.0 MW

Компания Vestas возвела ветровой генератор того же типа V164-8.0 MW мощностью 8 МВт. Высота мачты составила 140 м, длина одного крыла 80 м.

Морской ветрогенератор

Большой плавучий ветряк был воздвигнут японцами после взрыва на АЭС Фукусима. Высота мачты около 105 м, мощность 7 МВт.

Ветряная электростанция San Gorgonio Pass, Калифорния. Включает 3218 ветряных генераторов, производящих 615 МВ электроэнергии.

Ветроэлектростанция Мэпл Ридж — крупнейшая в штате Нью-Йорк. Введена в эксплуатации в 2006 году. Ферма на 75% удовлетворят потребности Нью-Йорка в электричестве.

Ветряная ферма Lynn and Dowsing, Линкольншир, Великобритания, работает с 2008 года. Обеспечивает энергией 130 000 домов.

Ветровая электростанция на острове Роса в Антарктиде производит 999 кВт (3 турбины, каждая генерирует по 333 кВт). Установлена ферма на холме Кратер Хил для снабжения станций Скотта (Новая Зеландия) и Макмердо (США). Ветряки на 11% удовлетворяют нужды исследовательских станций.

Арктический поселок Амдерма

Электростанция на ветряных генераторах в российском арктическом поселке Амдерма. Состоит из 4-х турбин, генерирующих до 677,2 МВт (38,6% от потребляемой жителями энергии). Цена 1 кВт ветроэнергии составляет порядка 20 руб, против 65,51 руб, которые жители Амдерма платят за электричество, вырабатываемое дизельным генератором. Дизель, используемый в местных электростанциях, дорог и сильно загрязняет природу. Применение ветрогенераторов позволяет заметно удешевить энергию и улучшить экологическую обстановку. А некоторые северные умельцы мастерят ветрогенераторы своими руками.

Tehachapi Pass, Калифорния, одна из старейших станций, эксплуатируемых ныне. Станция возведена в 1980 году, периодически ремонтируется и обновляется.

Ферма Уитли, Шотландия, включает 140 установок, обеспечивая электричеством 180 000 домов. Это одна из самых мощных станций Европы.

Китайская ветроферма Ганьсу мощностью порядка 8 ГВт. Построена в городе Цзюцюань и постоянно модернизируется. В 2017 году мощность планируется поднять до 17 ГВт, к 2020 – до 20 ГВт.

Летающий в

Почему СССР был лидером в ветроэнергетике, а сейчас нам приходится всех догонять

Самым неожиданным пируэтом на пути человечества к ветровой энергетике может похвастаться Россия. Когда ВЭС были непопулярны на Западе, они были на подъеме у нас. Когда в мире их стали активно развивать, в стране появились просто толпы экспертов из энергетической отрасли, которые указывали: «Место для ветряков в Европе кончилось». Правда, с тех пор, как у нас начали это говорить, мощность ВЭС у европейцев выросла в десятки раз и продолжает расти. Видимо, до них мнение наших экспертов не довели.

Ну а в 2016 году мы внезапно еще раз поменяли мнение, так сказать, вернулись в добрежневский СССР. Первым на государственном уровне сказал свое веское слово Росатом. Его замгендиректора Вячеслав Першуков честно отметил: после выполнения имеющихся заказов на строительство новых АЭС за рубежом Росатом может остаться без зарубежных строек, поскольку этот рынок быстро сокращается. Атомная генерация за пределами России, действительно, переживает упадок, и никаких перспектив выхода из него не видно.

Главная причина проста: энергия АЭС западной постройки стоит дорого. Энергия АЭС российской постройки дешевле, но все равно не настолько, как у новых западных ветряков. Да, для компенсации их непостоянства нужно немного газовых ТЭС, но для АЭС они тоже нужны. Ведь реактор всегда дает одинаковую выработку, а люди потребляют днем куда больше, чем ночью. При равной цене и равных проблемах западный покупатель, на которого вечно давят «зеленые», никогда не выберет атомную генерацию.

Вот Першуков и констатирует: возможности строительства новых крупных АЭС за рубежом практически исчерпаны. «Мы должны зарабатывать не на рынке ядерных технологий. Все. Иначе не получается», – верно отмечает он.

Конечно, если сперва забрасывать какое-то дело на десятилетие, а потом браться за него, когда у конкурентов уже есть отработанные годами технологии, то сразу на лидерские позиции рассчитывать не стоит. Поэтому Росатом пошел по уже проторенному Петром I пути и начал учиться новому (а точнее — хорошо забытому у нас старому) у голландцев. С помощью дочерней структуры он создал партнерство с Lagerwey. До 2020 года госкорпорация планирует построить 26 небольших ВЭС на 610 мегаватт — начиная с Ульяновской области уже в 2018 году. Да, это меньше одной сотой от ежегодного мирового ввода, но на этих крохах Росатом учится. К тому же в 2020 году предполагается локализовать производство вет

Малые ветрогенераторы / Статьи и обзоры / Элек.ру

Выработка электрической энергии с использованием возобновляемых источников — актуальная тенденция в развитии энергетики. Хорошо известны гигантские поля ветряков, где вырабатывается электроэнергия для крупных городов. Тем не менее, в последнее время все большую популярность завоевывают ветряки, с помощью которых вырабатывается электроэнергия для индивидуальных потребителей, будь то отдельный дом, ферма или даже уличный светильник. Особенно актуальны такие ветрогенераторы для России, на большей части территории использование солнечных батарей для выработки электроэнергии весьма затруднительно из-за короткого светового дня.

Применение энергии ветра исторически было одним из первых попыток человечества обуздать силы природы в своих интересах. Вспомним хотя бы знаменитые ветряные мельницы, известные с древности. Мало того, Голландия во многом обязана самим своим существованием тем, что ее жители научились использовать энергию ветра для откачки воды из низин. Собственно, подавляющее большинство знаменитых голландских «ветряных мельниц», которые являются одним из символов страны, на самом деле не мелят муку, а представляют собой гигантские насосы.

Ветряки с горизонтальной осью

Ветряная мельница, а также получившие большое распространение ветрогенераторы с тремя лопастями, относятся к классу ветряков с горизонтальной осью. В этих ветряках ветровое колесо (устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии поступательного движения ветра в механическую энергию вращения) имеет ось, располагающуюся в горизонтальной плоскости. Преимуществом таких ветряков является возможность их запуска без какого-либо дополнительного воздействия, только от дуновения ветра. Недостатком является необходимость ориентировать ветряк по направлению воздушного потока. Эта проблема в индивидуальных генераторах решается за счет свободного вращения основания ветряка в горизонтальной плоскостью и добавления «хвоста» к устройству. В результате ветряк сам ориентируется в нужном направлении.


Пример ветряка с горизонтальной осью

Ветряки с горизонтальной осью весьма громоздки, к тому же, вращающиеся лопасти способны создать помехи средствам связи и приему аналогового телевидения. Внешний вид подобных ветряков, что называется, «на любителя». Мало того, известны случаи фобий у людей по отношению к таким ветрякам. Тем не менее, именно ветряки с горизонтальной осью получили наибольшее распространение в силу высокой эффективности и простоты конструкции. К тому же, малые ветрогенераторы с горизонтальной стоят недорого. Стоимость ветрогенератора такого типа приблизительно равна численному значению мощности, выраженной в кВт, умноженной на 1200 долл. США. Это в 3-5 раз дешевле, чем стоимость солнечных батарей в пересчете на единицу мощности.

Мощность идеального ветрогенератора с горизонтальной осью в установившемся режиме вычисляется по формуле:

P=0,5QSоV3СpNgNb [1] , где
Q — плотность воздуха, равная 1,23 кг/м3,
Sо — площадь, ометаемая лопастями ветряка,
V — скорость ветра, м/с
Сp — коэффициент использования энергии ветра (зависит от конструкции ветряка, у идеального ветряка он равен 0,593, в реальности не превышает 0,45),
Ng — КПД электрогенератора,
Nb — КПД мультипликатора — механизма, передающего вращение от ветрового колеса с лопастями к электрогенератору с определенным коэффициентом.

Важным моментом является то, что в установившемся режиме мощность ветряка не зависит ни от ширины лопастей, ни от их количества. Тем не менее, от ширины лопастей и их количества зависит пуск ветряка. Чем эти показатели больше, тем меньшее дуновение ветра необходимо, чтобы ветряк начал вертеться. В реальности, количество и ширина лопастей определяются компромиссом между необходимостью уменьшить нагрузку на ось ветряка и необходимостью обеспечить запуск ветрогенератора от небольших порывов ветра.

Площадь ометания пропорциональна квадрату от размаха лопастей, иначе именуемого диаметром ветрового колеса. Поэтому зависимость мощности от диаметра ветрового колеса также носит квадратичный характер. В индивидуальных ветрогенераторах с горизонтальной осью размах лопастей обычно лежит в пределах от 1,2 до 7 м, что ограничивает генерируемую мощность. Максимальное значение мощности современных малых ветрогенераторов составляет 15 кВт.
Следует отметить, что формула [1] дает мощность, вырабатываемую ветрогенератором в заданный момент времени. Для вычисления средней мощности, вырабатываемой ветрогенератором, требуется знать статистику распределения скоростей ветра по времени суток для тех или иных времен года.

Ветряки с вертикальной осью

В таких генераторах ветровое колесо имеет ось, расположенную в вертикальной плоскости. Главным преимуществом ветряков с вертикальной осью является то, что они не требуют ориентации по направлению воздушного потока. Кроме этого, они, как правило, выглядят куда красивее, чем ветряки с горизонтальной осью, что крайне важно для индивидуальных ветрогенераторов, которые могут располагаться в самых разных местах. В каком-то смысле, ветряки с вертикальной осью являются украшением пейзажа.


Современная конструкция ветрового колеса с вертикальной осью, способная стартовать от ветра

Поскольку существует множество разнообразных конструкций вертикальных ветрогенераторов, их мощность рассчитывается по более сложным формулам, чем [1] эти формулы зависят от конкретной конструкции. Тем не менее, зависимость, по которой мощность пропорциональна кубу от скорости ветра, здесь также присутствует.

До недавнего времени ветряки с вертикальной осью требовали дополнительного воздействия для пуска. При этом электрогенератор переводился в режим электродвигателя и запускал ветряк от энергии,. накопленной ранее в аккумуляторе. Сейчас созданы конструкции ветряков, которые самостоятельно запускаются от ветра.

Другой проблемой является значительно меньший КПД ветряка с вертикальной осью по сравнению с обычным «пропеллером». Применительно к индивидуальным ветрогенераторам этот недостаток компенсируется тем, что ветроколесо практичски не ограничивается в размерах по эстетическим соображениям. Например, при размещении на крыше здания его можно сделать в виде высокого цилиндра и оно не будет портить вид строения.

В ряде европейских стран ветрогенераторы с вертикальной осью устанавливают на крышах жилых и административных зданий и включают их параллельно электрическим сетям. Ветрогенераторы позволят уменьшить счета за электричество.

Мультипликатор

Самое быстрое ветроколесо способно дать скорость вращения не более 400 об/мин. В то же время, наибольший КПД электрического генератора, как правило, достигается при частоте вращения около 1000 об/мин. Поэтому на ветроэлектростанциях, обслуживающих нескольких потребителей, используют так называемые мультипликаторы — механизмы, передающие вращение от ветроколеса к электрическому генератору с повышающим коэффициентом. В индивидуальных ветрогенераторах мультипликаторы зачастую не используются. При этом мирятся со снижением КПД электрического генератора во имя удешевления конструкции.

Накопление энергии

Мощность, которую дает ветрогенератор, крайне нестабильна, так как скорость ветра постоянно меняется. Поэтому обязательно использование аккумулятора, в котором накапливается и постепенно отдается в нагрузку.

Для накопления энергии обычно используются гелевые аккумуляторы (от слова «гель» — по принципу действия они аналогичны кислотным, но электролит находится в виде желе) напряжением 12 В. Иногда аккумуляторы соединяют последовательно в батареи напряжением до 120 В. Ветряк подключается к аккумулятору через специальный контроллер, управляющий процессом зарядки. Напряжение 220 В с частотой 50 Гц, подаваемое потребителю, вырабатывается при помощи инвертора.

Защита от разрушения ветроколеса

При большой скорости ветра может произойти превышение скорости вращения ветроколеса сверх допустимой нормы, что приводит к его разрушению. Чтобы этого не происходило, генератор всегда должен находиться под нагрузкой. Если аккумулятор полностью заряжен и нет нагрузки, то к генератору подключается балластный резистор.

При штормовом ветре у генераторов с диаметром ветроколеса до 2 м просто останавливают лопасти во избежание их поломки. При большем размере лопастей ветроколесо поворачивается в горизонтальную плоскость. На крупных ветроэлектростанциях лопасти складываются.

Гибридная генерация

Крупные ветроэлектростанции размещаются там, где ветер дует постоянно, например, в прибрежных зонах. В отличие от них, индивидуальные ветрогенераторы размещают вблизи потребителя. И здесь может возникнуть ситуация, когда на протяжении нескольких дней нет ветра с достаточной для нормальной работы генератора скоростью. Поэтому для обеспечения надежной бесперебойной поставки электроэнергии используются так называемые гибридные системы, объединяющие несколько источников энергии. Как правило, это комбинация из ветряка и солнечных батарей. Когда ветра нет, обычно нет и облаков на небе, и можно использовать энергию солнца.


Контроллер для гибридного электропитания от ветряка
и солнечной батареи китайской компании Sunteams

Энергия от солнечных батарей и обоих источников накапливается в одном аккумуляторе (или батарее аккумуляторов) и отдается потребителю по мере необходимости. Для управления процессами зарядки применяется специальный двухканальный контроллер. Большинство современных моделей контроллеров для солнечных батарей являются двухканальными и предусматривают возможность использования в гибридных системах.

Применение малой ветроэнергетики

В настоящее время индивидуальные ветрогенераторы широко используются в нашей стране для выработки электричества в сельской местности. Мотивы к переходу на альтернативные источники энергоснабжения могут быть разными — от снижения текущих расходов на электроэнергию до стремления избежать огромных затрат на подключение нового здания. Причем ветрогенераторы заводят не только жители небогатых сел, вынужденные экономить на электроэнергии, но и обитатели шикарных коттеджных поселков, которым монопольные поставщики электроэнергии выставляют огромные счета. Наконец, есть места, где электричества нет, а прокладывать линии электропередач экономически невыгодно.

На некоторых фермах ветрогенераторы используются для снижения затрат, а, значит, снижения себестоимости продукции. Необходимость бесперебойного электроснабжения диктует использование в таких местах гибридных систем, объединяющих ветряк, бензогенератор и, если позволяют средства, солнечные батареи.


Осветительная установка с гибридным питанием

Гибридные системы, состоящие из ветрогенератора с диаметром ветряного колеса около 1,5 м и солнечных батарей площадью 1-2 кв. м, можно использовать для питания светодиодных светильников. Это позволяет освещать сложные участки дороги и пешеходные переходы там, куда невыгодно или просто невозможно подвести электропитание. В условиях средней полосы России такая установка способна обеспечить бесперебойную круглогодичную работу светильника с потребляемой мощностью 20-30 Вт в темное время суток.

Перспективы развития

Основным направлением совершенствования малой ветроэнергетики является развитие ветрогенераторов с вертикальной осью. Постоянное совершенствование ветряков позволяет повысить их КПД, приблизив его к значению этого параметра для ветряков с горизонтальной осью.


Выпускаемая серийно гибридная установка светодиодного освещения
китайской компании TIMAR, оснащенная ветряком с вертикальной осью

Кроме этого, большие преимущества сулит использование для накопления энергии конденсаторов большой емкости вместо аккумуляторов. Это позволит повысить эффективность систем питания и снизить затраты на их обслуживание.

Алексей Васильевв

Ветроэнергетика: размеры и пределы роста: engineering_ru — LiveJournal

Современная ветроэнергетика – энергетика больших мощностей и гигантских машин. Ветряные турбины становятся все больше и больше. Примерно так:

Если посмотреть на изменение парка материковых ветровых турбин во времени, например, в Германии, очевидно увеличение их среднего размера.

Всё растет. Увеличиваются как башни, которые у крупнейших машин сегодня достигают 140 метров, так и лопасти, достигающие в длину почти 90 м, и диаметры ротора, доходящие до почти 190 м.

На нынешний день крупнейшими серийными ветряками являются 8-мегаваттные машины от Vestas (MHI Vestas V164), Adwen (AD-180) и Siemens (SWT-8.0-154 8MW), используемые в морской (офшорной) ветроэнергетике, а также 7,5 МВт модель Enercon E-126 – крупнейший материковый ветрогенератор (на фото).

Это серийные модели, находящиеся в эксплуатации. В виде прототипов существуют еще более крупные агрегаты.

Есть ли предел роста размеров ветряных турбин? Чем он обусловлен?

Понятно, размеры ветроустановок увеличивают не из прихоти, а исходя из экономических соображений – в попытке снизить стоимость электроэнергии. Высокие башни обеспечивают доступ к ветровым ресурсам более высокого качества (как говорят спецы: «на высоте 100 метров всегда есть коммерческий ветер»). Увеличение диаметра ротора позволяет «захватить» этих ресурсов побольше, а также задействовать менее качественный ветровой потенциал. Увеличение размеров может приводить к снижению удельных (на единицу мощности) капитальных и операционных затрат, что прямо отражается на стоимости электроэнергии.

В то же время рост размеров ветряных турбин наталкивается на ограничения, связанные как с характеристиками используемых материалов, так и с транспортировкой и технологиями монтажных работ. Кроме того, существуют физические лимиты увеличения размеров, описываемые законом квадрата-куба: объем (соответственно, масса и стоимость) используемых материалов может расти быстрее, чем отдача от этого увеличения.

Транспортно-логистические и монтажные ограничения касаются главным образом материковой ветроэнергетики. Перевозка секций башен большого диаметра и длинных лопастей наземным транспортном – серьезный технологический вызов. Диаметр перевозимых труб/конусов башен ветряков ограничен сегодня 4,3 метра в редких случаях возможны перевозки диаметров 4,6 метра. Разумеется, транспортировка таких агрегатов на дальние расстояния крайне затруднена. Одним из используемых компромиссных решений является комбинированная башня сталь/железобетон, в которой нижние железобетонные секции самого большого диаметра изготавливаются на месте. Кроме того, необходимо учитывать, что транспортная и монтажная техника (например, большие краны) имеет свои пределы.

Рассмотренные в предыдущем абзаце ограничения в меньшей степени касаются морской ветроэнергетики, где используются производственные технологии/мощности судостроения, строительства на шельфе и морских грузоперевозок.

Проведенное в текущем году в США исследование, включающее в себя опрос 163-х ведущих отраслевых экспертов, показало: размеры ветроустановок будут расти и дальше. При этом, очевидно, потенциал роста у офшорных ветрогенераторов существенно превышает потенциал наземной ветроэнергетики.

Результаты исследования представлены на следующих графиках.

К 2030 средняя высота башни ветрогенератора в материковой ветроэнергетике приблизится к 120 метрам и в Европе, и в США, средний диаметр ротора будет находится в интервале 130-140 метров, а средняя установленная мощность на один генератор в Европе превысит 3,5 МВт.

В офшорной ветроэнергетике намечаемые изменения куда существенней. Средняя мощность ветрогенераторов на европейском рынке достигнет 11 МВт, при высоте башен более 220 метров. Распространение получат плавающие ветроэлектростанции. Некоторые эксперты прогнозируют, что к 2030 году максимальная мощность морских ветряков на фиксированном фундаменте может достичь 18 МВт, то есть более чем в два раза превысить сегодняшние рекордные показатели

В то же время очевидно, что ветроустановки не будут расти бе

Ветряная электростанция своими руками: особенности устройства

Делаем ветроэлектростанцию своими руками у себя в частном доме. Ознакомимся с уже существующими промышленными аналогами на рынке и с работами народных умельцев.

Человечество на протяжении всего своего развития не перестает искать дешевые возобновляемые источники энергии, которые могли бы решить многие проблемы энергообеспечения. Одним из таких источников является энергия ветра, для преобразования которой в электрическую энергию, разработаны ветровые энергетические установки (ВЭУ), или, как их чаще называют, ветряные электростанции.

Любому человеку, особенно имеющему частный или загородный дом, хотелось бы иметь свой ветрогенератор, обеспечивающий жилье недорогой электрической энергией. Препятствием этому служит высокая стоимость промышленных образцов ВЭУ и, соответственно, слишком большой срок окупаемости для отдельно взятого владельца жилья, делающий его приобретение невыгодным. Одним из выходов может служить изготовление ветряной электростанции своими руками, позволяющее не только снизить общие затраты на ее приобретение, но и распределить эти затраты на некоторый срок, так как работа осуществляется в течение довольно длительного времени.

Для того чтобы сделать ветряную электростанцию, необходимо определить, позволяют ли погодные условия использовать ветровую энергию в качестве постоянного источника энергии. Ведь, если ветер для вашей местности редкость, вряд ли стоит начинать строительство самодельной ветряной электростанции. Если же с ветром все обстоит благополучно, желательно узнать общие климатические характеристики и, в частности, скорость ветра, с распределением ее по времени. Знание скорости ветра позволит правильно выбрать и сделать своими руками конструкцию ветряной электростанции.

к содержанию ↑

Виды

Ветроэлектростанция своими руками классифицируется по расположению оси вращения и бывают:

  • с горизонтальным расположением;
  • с вертикальным расположением.

Установки с горизонтальным расположением оси называются установками пропеллерного типа и имеют самое широкое распространение в связи с высоким коэффициентом полезного действия. Недостатком этих установок является их более сложная конструкция, затрудняющая самодельные варианты изготовления, необходимость применения механизма следования направлению ветра и большая зависимость работы от скорости ветра — как правило, при малых скоростях эти установки не работают.

Более просты, неприхотливы и мало зависимы от скорости и направления ветра установки с вертикальным расположением рабочего вала — ортогональные с ротором Дарье и карусельные с ротором Савониуса. Недостатком их является весьма малый КПД, составляющий порядка 15%.

Недостатком обеих типов самодельной ветряной электростанции является низкое качество вырабатываемой электроэнергии, требующее дорогостоящих вариантов компенсации этого качества — стабилизирующих устройств, аккумуляторов, электрических преобразователей. В чистом виде электроэнергия пригодна только для использования в активной бытовой нагрузке — лампах накаливания и простых нагревательных устройствах. Для питания бытовой техники электроэнергия такого качества не пригодна.

к содержанию ↑

Конструктивные элементы

Конструктивно, независимо от расположения оси, самодельная полноценная ветряная электростанция должна состоять из следующих элементов:

  • ветряной двигатель;
  • устройство для ориентирования ветряного двигателя по направлению ветра;
  • редуктор или мультипликатор для передачи вращения от ветряного двигателя к генератору;
  • генератор постоянного тока;
  • зарядное устройство;
  • аккумуляторная батарея для накопления электроэнергии;
  • инвертор для преобразования постоянного тока в переменный.

к содержанию ↑

Особенности выбора источника тока

Одним из сложных элементов ветряной электростанции является генератор. Наиболее подходящим для изготовления своими руками является электродвигатель постоянного тока с рабочим напряжением 60-100 вольт. Этот вариант не требует переделки и способен работать с аппаратурой для зарядки автомобильной батареи.

Применение автомобильного источника напряжения затруднено тем, что его номинальная частота вращения составляет порядка 1800-2500 об/мин, а такую частоту вращения при прямом соединении не сможет обеспечить ни одна конструкция ветряного двигателя. В этом случае в составе установки необходимо предусмотреть редуктор или мультипликатор подходящей конструкции для увеличения частоты вращения в необходимых размерах. Скорее всего, этот параметр придется подбирать экспериментальным путем.

Возможным вариантом может стать реконструированный асинхронный двигатель с использованием неодимовых магнитов, но этот способ требует сложных расчетов и токарных работ, что зачастую не приемлет самодельная работа. Имеется вариант с межфазным подключением к обмоткам электродвигателя конденсаторов, емкость которых рассчитывается в зависимости от его мощности.

к содержанию ↑

Изготовление

Учитывая то, что эффективность электростанции с горизонтальной осью имеет лучшие показатели эффективности, а бесперебойность подачи электроэнергии предполагается обеспечивать с помощью накопления энергии в аккумуляторной батарее, предпочтительнее для изготовления своими руками является именно такой вид ВЭУ, который мы и рассмотрим в рамках данной статьи.

Для того что бы сделать такую электростанцию своими руками понадобится следующий инструмент:

  • сварочный аппарат электродуговой сварки;
  • набор гаечных ключей;
  • набор сверл по металлу;
  • электродрель;
  • ножовка по металлу или УШМ с отрезным диском;
  • болты диаметром 6 мм с гайками для крепления лопастей к шкиву и алюминиевого листа к квадратной трубе.

Для изготовления ветряной электростанции своими руками потребуются следующие материалы:

  • пластиковая труба 150 мм длиной 600 мм;
  • лист алюминия размером 300х300 мм и толщиной 2,0 — 2,5 мм;
  • металлическая квадратная труба 80х40 мм и длиной 1,0 м;
  • труба диаметром 25 мм и длиной 300 мм;
  • труба диаметром 32 мм и длиной 4000-6000 мм;
  • медный провод длиной, достаточной для соединения электродвигателя, находящегося на мачте длиной 6 м, и нагрузки, которую будет питать этот источник тока;
  • электродвигатель постоянного тока 500 об/мин;
  • шкив для двигателя диаметром 120-150 мм;
  • аккумуляторная батарея 12 вольт;
  • автомобильное зарядное реле аккумулятора;
  • инвертор 12/220 вольт.

Процесс изготовления своими руками производится в следующем порядке:

  • Пластиковая труба 150х600 мм, для изготовления лопастей пропеллера, разрезается вдоль на четыре части и каждая часть по диагонали разрезается так, что бы одна сторона осталась прежней ширины, а вторая получилась размером 20-25 мм. В качестве лопастей будут использоваться три части трубы;
  • Полученные лопасти крепятся к шкиву с шагом 1200 с помощью болтов 6 мм подходящей длины, и шкив крепится на валу электродвигателя;
  • К более широкой стороне квадратной трубы на расстоянии 1/3 от края перпендикулярно приваривается труба диаметром 25 мм;
  • На короткое плечо квадратной трубы крепится электродвигатель, а на длинное устанавливается алюминиевый лист, служащий для поворота всей конструкции по направлению ветра по типу флюгера;
  • Полученная конструкция вставляется трубой 25 мм в один конец трубы 32 мм. Это сочленение будет служить поворотным механизмом ветряной электростанции для следования ее по направлению ветра;
  • К электродвигателю подключается кабель, труба диаметром 32 мм устанавливается в качестве мачты и прочно закрепляется в грунте и с помощью растяжек;
  • Электрическая часть ВЭУ собирается в отдельном блоке таким образом, что бы энергия от генератора через реле зарядки подключалось к аккумуляторной батарее, а от батареи через инвертор запитывались необходимые потребители. Составные части электрооборудования можно сделать самостоятельно или приобрести.

Далее, в процессе работы установки, возможно, придется сделать другими размеры и конфигурацию лопастей, передаточное отношение между ветряным двигателем и генератором — каждый ветрогенератор, изготовленный своими руками, индивидуален в силу использования различных компонентов и условий ветрообразования. Первоначально ветряную электростанцию рекомендуют изготавливать небольшой мощности, на которой можно отработать полученную информацию не вкладывая большое количество средств.


Оцените статью:

Загрузка…

Поделитесь с друзьями:

Ветряные электростанции — 105 фото лучших моделей, достоинства и недостатки их применения

С давних пор люди догадались о возможности преобразования энергии ветра в механическую энергию. Самим ярким примером может служить ветровая мельница. Ветер вращал лопасти и, посредством несложного механизма, энергия передавалась на ось с вращающимися жерновами. Этот нехитрый механизм позволял перемалывать зерно без особых усилий.

Но затем, появились паровые машины, дизельные и бензиновые двигатели, и о возможности использования энергии ветра, стали забывать.

Но после Второй Мировой войны, в период энергетического кризиса, цены на горючее и энергию подскочили, ученные стали бить тревогу об экологической безопасности планеты, и тогда, идея использования энергии ветра, обрела «второе дыхание». В этой подборке собраны фотографии разных типов ветряных электростанций.

Краткое содержимое статьи:

Выгодно ли использование альтернативных источников энергии?

На данный момент стоимость «чистой энергии», в разы превышает стоимость энергии, полученной традиционными методами. (Конечно, сама энергия получается нами бесплатно, но начальные вложения в покупку и установку электростанции очень большие!).

То есть если у вас есть выбор между подключением к поставщику электроэнергии и установкой ветряной электростанции, то рентабельнее будет первый вариант. С другой стороны, если ваш объект размещается вдалеке от линий электропередач и присоединение к ним потребует больших затрат, тогда разумнее будет построить свою ветряную электростанцию для дома.

Но обязательно добавьте еще один, независимый источник энергии (дизельный генератор, солнечные панели)! На случай безветренной погоды или поломки «ветряка», у вас всегда должен быть запасной вариант.


Виды ветряных электростанций, принцип работы

Ветровые электростанции – это группа механизмов, необходимых для улавливания потоков сильного ветра и преобразования механической энергии в электрическую. Различают сотни видов электростанций, использующих силу ветра. Их разделяют по мощности, местоположению, назначению…

Чаще всего используют маленькие установки мощностью в несколько киловатт, но бывают и огромные конструкции вырабатывающие мегаватты энергии. В некоторых европейских странах устраивают целые «фермы» ветровиков. Они производят около 8% всей потребляемой страной энергии.

Для успешного функционирования ветряной электростанции необходимо наличие постоянных и сильных воздушных потоков. Поэтому ветровики размещают на возвышенностях или у больших водоемов.

Возможна ли установка ветровой электростанции возле дома?

Да, теоретически это возможно, но прежде необходимо решить ряд вопросов:

Масса конструкции. Даже самые маленькие ветряные электростанции имеют вес несколько тонн. Для такой установки требуется большой и добротный фундамент. Иначе конструкция перекосится или начнет «проседать».

Цена вопроса. Стоимость самой маленькой установки на 2 kWt – не менее тысячи евро! Начальные вложения будут очень большие.

Трудности при монтаже. «Ветряки» имеют большую массу и размеры. Для их монтажа понадобится спец. техника (манипуляторы, грузовые краны).


Шумовое загрязнение. Вращающиеся лопасти издают характерный свист. Поэтому законодательно запрещена эксплуатация «ветряков» в ночное время вблизи населенных пунктов.

Отсутствие постоянного ветра. Надо понимать, что ветряная электростанция будет производить электроэнергию только при благоприятных погодных условиях. Поэтому нужно иметь резервный источник энергии (солнечные батареи, дизельный или бензиновый генератор).

Бюрократические преграды. Для получения разрешения на строительство ветряной электростанции и выработку собственной электроэнергии, может понадобится долгое время. В европейском законодательстве предусмотрены льготы для граждан, использующих альтернативную энергию.

В нашей стране не предусмотрены такие льготы. И из-за путаницы в законах, зачастую очень тяжело получить разрешение на установку и пользование ветряной электростанцией.

Конечно, такие сложности могут заставить отказаться от приобретения и использования ветряной установки, но не стоит забывать и о преимуществах «ветряков».

Экономичность. Потратив однажды деньги на покупку и установку электростанции, вы получите большое количество бесплатной энергии, которая оправдает вашу покупку уже через несколько лет. В связи с этим вспоминается выражение: «бросать деньги на ветер». Только в нашем случае все происходит наоборот. Ветер приносит нам денежную выгоду.

Независимость от поставщика электроэнергии. Вам не нужно будет проводить к дому ЛЭП, не нужно будет оплачивать возрастающие тарифы.

Экологичность данного вида энергии. В процессе производства энергии, ветровые установки не выделяют ничего в атмосферу.

Автономность установки. Ветряные электростанции почти не требуют технического обслуживания. Большинство процессов автоматизировано. Необходим лишь небольшой контроль, время от времени.


Мы надеемся, что наша статья была интересной и полезной для вас. Что она помогла вам разобраться с основными видами ветряных электростанций, понять принцип их функционирования, оценить все преимущества и недостатки данного вида энергии и возможно даже побудила вас перейти на использование экологически чистой и возобновляемой энергии!

Фото ветряных электростанций

Ветряные мельницы для электричества — Ветряные мельницы для электричества …

Обзор домена

Глобальный рейтинг трафика 19,122,927
Предполагаемые посетители нет данных
Предполагаемое количество показов страницы
Дата создания домена
Возраст домена
IP-адрес
Расположение веб-сервера США

Обновлено:

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Когда были планы на использование ветряных мельниц в обмен на электроэнергию.com зарегистрирован?

Windmills-For-Electricity-Plans.com был зарегистрирован 3555 дней назад на Пятница, 11 марта 2011 г. .

Когда истекает срок действия Windmills-For-Electricity-Plans.com?

Этот домен истек 239 дней назад Среда, 8 апреля 2020 г. .

Когда последний раз обновлялся WHOIS для Windmills-For-Electricity-Plans.com?

Последний раз запись WHOIS была обновлена ​​ 619 дней назад, , , понедельник, 25 марта 2019 г. .

Что такое серверы имён Windmills-For-Electricity-планы.com?

Кто является регистратором домена Windmills-For-Electricity-Plans.com?

Домен зарегистрирован по адресу Wild West Domains, LLC . Вы можете посетить веб-сайт регистратора http://www.wildwestdomains.com. С сервером WHOIS регистратора можно связаться по адресу whois.wildwestdomains.com .

Каков рейтинг трафика для тарифных планов «Ветряные мельницы для электроэнергии».ком?

Windmills-For-Electricity-Plans.com занимает позицию 19,122,927 в глобальном рейтинге Alexa.

Какой IP-адрес разрешает Windmills-For-Electricity-Plans.com?

Windmills-For-Electricity-Plans.com преобразуется в IPv4-адрес 162.144.0.147.

В какой стране находятся серверы Windmills-For-Electricity-Plans.com?

Windmills-For-Electricity-Plans.com имеет серверы, расположенные в США .

Какое программное обеспечение веб-сервера использует Windmills-For-Electricity-Plans.com?

Windmills-For-Electricity-Plans.com работает на веб-сервере « nginx / 1.15.10 «.

Запись домена WHOIS

Доменное имя windmills-for-electricity-plans.com
Доменное расширение com
Домен верхнего уровня (TLD8) 9000. com
Тип TLD Общий домен верхнего уровня (gTLD)
Регистратор Wild West Domains, LLC
Регистратор WHOIS Server whois.wildwestdomains.com
URL регистратора http://www.wildwestdomains.com
Дата обновления домена
Создание домена Дата
Срок действия домена
Статус домена
  • clientdeleteprohibited
  • clientrenewprohibited
  • clienttransferprohibited
  • clientupdateprohibited
Nameservers
  • ns2081.hostgator.com
  • ns2082.hostgator.com
DNSSEC unsigned
.com Спонсорская организация .com VeriSign Global Registry Services
.com0008 whoisrs whoisrs. com
.com URL реестра http://www.verisigninc.com

IP-адрес и расположение сервера

Прово, Юта, США

Местоположение Прово, Юта, 84606 , США
Latitude 40.2342/40 ° 14′3 ″ с.ш.
Долгота -111,6442 / 111 ° 38′39 ″ з.д.
Часовой пояс Америка / Денвер
Местное время
IPv4-адреса

Информация о веб-сайте и веб-сервере

Заголовок веб-сайта Ветряные мельницы для электричества — ветряные мельницы для электроснабжения, руководства и ресурсы для дома Владельцы
Хост веб-сайта https: // ветряные мельницы-планы-электричество.com
Серверное программное обеспечение nginx / 1.15.10
Количество сайтов, в которых есть ссылки 11

DNS Resource Records

@ представляет ветряные мельницы-планы для-электричества происхождения зоны DNS. com, как часто встречается в файлах зоны BIND

Сводка по трафику

Рейтинг глобального трафика Расчетное количество посетителей в месяц Расчетное количество просмотров страниц за месяц
19,122,927 900 n / a

4

4

Обратный IP — веб-сайты на одном IP-адресе

Веб-сайты с похожими именами

См. Также: Список доменов — Страница 849 605

Популярные сайты

Популярные сайты

Недавние поиски

Недавно добавленные отчеты

Infogalactic: планетарный ядро знаний

A Ветряная мельница — это мельница, которая преобразует энергию ветра в энергию вращения с помощью лопастей, называемых парусами или лопастями. [1] [2] Столетия назад ветряные мельницы обычно использовались для измельчения зерна, перекачивания воды или того и другого. Таким образом, они часто были мельницами, ветряными насосами или и тем, и другим. [3] Большинство современных ветряных мельниц имеют форму ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии, или ветряных насосов, используемых для перекачивания воды, либо для осушения земель, либо для извлечения грунтовых вод.

Ветряные мельницы в древности

Ветровое колесо греческого инженера Герона Александрийского в первом веке нашей эры — это самый ранний известный пример использования ветряного колеса для привода машины. [4] [5] Еще одним ранним примером ветряного колеса было молитвенное колесо, которое использовалось в древнем Тибете и Китае с четвертого века. [6] Утверждалось, что вавилонский император Хаммурапи планировал использовать энергию ветра для своего амбициозного ирригационного проекта в семнадцатом веке до нашей эры. [7]

Горизонтальные ветряные мельницы

Персидская горизонтальная ветряная мельница

Мельница Хупера, Маргейт, Кент, европейская горизонтальная ветряная мельница восемнадцатого века

Первые практические ветряные мельницы имели паруса, которые вращались в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси. [8] Согласно Ахмаду Й. аль-Хасану, эти ветряные мельницы панемоне были изобретены в восточной Персии, как записал персидский географ Эстахри в девятом веке. [9] [10] Подлинность более раннего анекдота о ветряной мельнице с участием второго халифа Умара (634–644 гг. Н. Э.) Подвергается сомнению на том основании, что он упоминается в документе десятого века. [11] Эти ветряные мельницы, сделанные из шести-двенадцати парусов, покрытых тростниковой циновкой или тканевым материалом, использовались для измельчения зерна или сбора воды и сильно отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц.Ветряные мельницы широко использовались на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а затем распространились оттуда в Китай и Индию. [12]

Подобный тип горизонтальной ветряной мельницы с прямоугольными лопастями, используемой для орошения, также можно найти в Китае XIII века (во времена династии Чжурчжэнь Цзинь на севере), представленной во время путешествий Елю Чукая в Туркестан в 1219 году. [13 ]

Горизонтальные ветряные мельницы были построены в небольшом количестве в Европе в течение 18 и 19 веков, [8] , например, мельница Фаулера в Баттерси в Лондоне и мельница Хупера в Маргейте в Кенте.На эти ранние современные образцы, похоже, не повлияло прямое влияние горизонтальных ветряных мельниц Среднего и Дальнего Востока, но они были самостоятельными изобретениями инженеров, испытавших влияние промышленной революции. [14]

Вертикальные ветряные мельницы

Из-за недостатка доказательств среди историков ведутся споры о том, были ли ближневосточные горизонтальные ветряные мельницы инициированием первоначального развития европейских ветряных мельниц. [15] [16] [17] [18] В северо-западной Европе горизонтально-осевая или вертикальная ветряная мельница (так называемая из-за плоскости движения парусов) считается датируемой последняя четверть XII века в треугольнике северной Франции, восточной Англии и Фландрии.

Самое раннее упоминание о ветряной мельнице в Европе (предположительно вертикального типа) датируется 1185 годом в бывшей деревне Уидли в Йоркшире, которая располагалась на южной оконечности Уолда с видом на устье Хамбера. [19] Также был обнаружен ряд более ранних, но менее достоверно датированных европейских источников XII века, относящихся к ветряным мельницам. [20] Эти самые ранние мельницы использовались для измельчения зерновых.

Почтовый стан

В настоящее время есть свидетельства того, что самым ранним типом ветряных мельниц в Европе была мельница с столбами, названная так из-за большого вертикального столба, на котором уравновешена основная конструкция мельницы («корпус» или «опора»).При такой установке корпуса мельница может вращаться против ветра; важное требование к ветряным мельницам для рентабельной работы в северо-западной Европе, где направления ветра изменчивы. В кузове размещено все фрезерное оборудование. Первые мельницы для столбов были затонувшего типа, где столб был закопан в земляной вал, чтобы поддерживать его. Позже была разработана деревянная опора — эстакада. Его часто закрывали или окружали навесом, чтобы защитить эстакаду от погодных условий и обеспечить место для хранения.Этот тип ветряных мельниц был наиболее распространен в Европе до девятнадцатого века, когда их заменили более мощные башенные и шатровые мельницы.

Стан для полых столбов

В мельнице с полыми стойками стойка, на которой установлен корпус, имеет полую часть для размещения приводного вала. [21] Это позволяет управлять механизмами ниже или снаружи корпуса, сохраняя при этом возможность вращать корпус против ветра. Ведущие черпающие колеса полых мельниц использовались в Нидерландах для осушения водно-болотных угодий с четырнадцатого века.

Башенная мельница

К концу тринадцатого века была представлена ​​каменная башенная мельница, на которой вращается только колпак, а не весь корпус мельницы. Распространение башенных мельниц сопровождалось ростом экономики, которая требовала более крупных и стабильных источников энергии, хотя их строительство было дороже. В отличие от стоечной мельницы, только верхнюю часть башенной мельницы нужно повернуть против ветра, поэтому основную конструкцию можно сделать намного выше, что позволит сделать паруса длиннее, что позволяет им выполнять полезную работу даже при низких температурах. ветры.Крышку можно повернуть против ветра либо с помощью лебедки, либо с помощью зубчатой ​​передачи внутри крышки, либо с помощью лебедки на хвостовой стойке за пределами мельницы. Способ автоматически удерживать колпак и паруса против ветра заключается в использовании веерного хвоста, небольшой ветряной мельницы, установленной под прямым углом к ​​парусам, в задней части мельницы. Они также устанавливаются на хвостовые опоры почтовых мельниц и распространены в Великобритании и англоязычных странах бывшей Британской империи, Дании и Германии, но редко в других местах. В некоторых частях Средиземного моря были построены башенные мельницы с фиксированными крышками, потому что большую часть времени направление ветра мало менялось.

Шатровая мельница

Шатровая мельница является более поздним развитием башенной мельницы, в которой башня заменена деревянным каркасом, называемым «шатер». Рубашка обычно имеет восьмиугольную форму, хотя существуют примеры с большим или меньшим количеством сторон. Халат покрыт соломой, досками или другими материалами, такими как шифер, листовой металл или гудрон. Более легкая конструкция по сравнению с башенными мельницами делает шатровые мельницы практичными в качестве дренажных, поскольку их часто приходилось строить в районах с нестабильным грунтом.Шатровые мельницы, возникшие как дренажная мельница, также используются для различных целей. При использовании в застроенной зоне его часто кладут на каменную основу, чтобы поднять его над окружающими зданиями.

Механика

Паруса

Основная статья: Парус ветряной мельницы

Обычные паруса состоят из решетчатого каркаса, на который расстелена парусина. Мельник может регулировать количество расстилаемой ткани в зависимости от количества ветра и необходимой мощности. В средневековых мельницах парусина наматывалась на паруса лестничного типа.Постсредневековые мельничные паруса имели решетчатый каркас, на который накрывалась парусина, в то время как в более холодном климате ткань была заменена деревянными планками, с которыми было легче обращаться в мороз. [22] Парус кливера обычно встречается в странах Средиземноморья и представляет собой простой треугольник из ткани, намотанный вокруг лонжерона.

Во всех случаях мельница должна быть остановлена ​​для регулировки парусов. Изобретения в Великобритании в конце восемнадцатого и девятнадцатого веков привели к созданию парусов, которые автоматически подстраиваются под скорость ветра без необходимости вмешательства мельника, кульминацией чего стали запатентованные паруса, изобретенные Уильямом Кубиттом в 1807 году.В этих парусах полотно заменено механизмом соединенных жалюзи.

Во Франции Пьер-Теофиль Бертон изобрел систему, состоящую из продольных деревянных планок, соединенных механизмом, который позволяет фрезеру открывать их во время вращения мельницы. В двадцатом веке расширение знаний об аэродинамике в результате разработки самолета привело к дальнейшему повышению эффективности немецким инженером Билау и несколькими голландскими монтажниками.

У большинства ветряных мельниц четыре паруса.Многопарусные мельницы с пятью, шестью или восемью парусами были построены в Великобритании (особенно в графствах Линкольншир и Йоркшир и их окрестностях), Германии и, реже, в других местах. Ранее многопарковые мельницы находили в Испании, Португалии, Греции, некоторых частях Румынии, Болгарии и России. [23] Мельница с четным числом парусов имеет то преимущество, что она может работать с поврежденным парусом и удаленным противоположным, без нарушения равновесия мельницы.

В Нидерландах стационарное положение парусов, т.е.е. когда мельница не работает, уже давно используется для подачи сигналов. Небольшой наклон парусов перед главным зданием сигнализирует о радости, а наклон за зданием — о трауре. По всей территории Нидерландов ветряные мельницы были размещены в траурных позах в честь голландцев, пострадавших от сбития рейса 17 Malaysian Airlines в 2014 году. [24]

Машины

Основная статья: Мельничное оборудование

Шестерни внутри ветряной мельницы передают энергию от вращательного движения парусов механическому устройству.Паруса держатся на горизонтальном валу. Ветровые валы могут быть целиком деревянными или деревянными с чугунной опорой (там, где установлены паруса) или полностью из чугуна. Тормозное колесо устанавливается на валу между передним и задним подшипником. Он имеет тормоз вокруг внешней стороны обода и зубья на боковой стороне обода, которые приводят в движение горизонтальное зубчатое колесо, называемое валлоувером, на верхнем конце вертикального вертикального вала. В зерновых мельницах большое прямозубое колесо, опускающееся по вертикальному валу, забивает одну или несколько каменных гаек на валы, приводящие в движение каждый жернов.Столбовые мельницы иногда имеют головное и / или хвостовое колесо, приводящее непосредственно в движение каменные гайки, вместо цилиндрической шестерни. Дополнительные шестерни приводят в движение подъемник для мешков или другое оборудование. Оборудование отличается, если ветряная мельница используется не для измельчения зерна. Дренажная мельница использует другой набор зубчатых колес на нижнем конце вертикального вала, чтобы приводить в движение черпак или винт Архимеда. На лесопильных заводах используется коленчатый вал для обеспечения возвратно-поступательного движения пил. Ветряные мельницы использовались для приведения в действие многих других промышленных процессов, включая бумажные фабрики, молотилки, а также для обработки масличных семян, шерсти, красок и изделий из камня. [3]

Распространение и падение

Ветряная мельница в Уэльсе, Великобритания. 1815 г.

Общее количество ветряных мельниц в Европе на пике, по оценкам, составляло около 200 000, что немного по сравнению с примерно 500 000 водяных колес. [22] Ветряные мельницы применялись в регионах, где было слишком мало воды, где реки замерзают зимой, и на равнинах, где течение реки было слишком медленным, чтобы обеспечить необходимую мощность. [22] С наступлением промышленной революции важность ветра и воды как основных промышленных источников энергии снизилась и в конечном итоге были заменены паром (в паровых мельницах) и двигателями внутреннего сгорания, хотя ветряные мельницы продолжали строиться в больших количествах. до конца девятнадцатого века.Совсем недавно ветряные мельницы были сохранены за их историческую ценность, в некоторых случаях как статические экспонаты, когда старинное оборудование слишком хрупкое, чтобы привести его в движение, а в других случаях как полностью работающие мельницы. [25]

Из 10 000 ветряных мельниц, использовавшихся в Нидерландах около 1850 г., [26] около 1000 все еще стоят. Большинством из них управляют добровольцы, хотя некоторые мельницы по-прежнему работают на коммерческой основе. Многие дренажные мельницы были назначены в качестве резервных для современных насосных станций.Считается, что район Заан был первым промышленно развитым регионом мира, в котором к концу восемнадцатого века работало около 600 ветряных предприятий. [26] Экономические колебания и промышленная революция оказали гораздо большее влияние на эти отрасли, чем на зерновые и дренажные мельницы, поэтому осталось очень мало.

Строительство мельниц распространилось на Капскую колонию в семнадцатом веке. Первые башенные мельницы не пережили шторм на полуострове Кейп, поэтому в 1717 году Херен XVII послал плотников, каменщиков и материалы для строительства прочной мельницы.Мельница, построенная в 1718 году, стала известна как Oude Molen и располагалась между станцией Пайнелэндс и Черной рекой. Давным-давно снесенный, он носит название Технической школы в Пайнеландс. К 1863 году в Кейптауне насчитывалось 11 мельниц, простирающихся от Паарден Эйланд до Моубрея. [27]

Ветряные турбины

Основные статьи: энергия ветра и энергия ветра на большой высоте

Rønland Windpark в Дании

Ветряная турбина — это конструкция, похожая на ветряную мельницу, специально разработанную для выработки электроэнергии.Их можно рассматривать как следующий шаг в развитии ветряной мельницы. Первые ветряные турбины были построены в конце девятнадцатого века профессором Джеймсом Блитом в Шотландии (1887 г.), [28] Чарльз Ф. Браш в Кливленде, Огайо (1887–1888) [29] [30] и Poul la Cour в Дании (1890-е годы). Мельница Ла Кур с 1896 года впоследствии стала местной электростанцией села Асков. К 1908 году в Дании было 72 ветряных электрогенератора мощностью от 5 до 25 кВт. К 1930-м годам ветряные мельницы широко использовались для выработки электроэнергии на фермах в США, где системы распределения еще не были установлены, и были построены такими компаниями, как Jacobs Wind, Wincharger, Miller Airlite, Universal Aeroelectric, Paris-Dunn, Airline и Winpower. .Корпорация Dunlite производила турбины для аналогичных мест в Австралии.

Предшественниками современных горизонтально-осевых ветряных генераторов были WIME-3D, находившиеся на вооружении в Балаклаве СССР с 1931 по 1942 год, генератор мощностью 100 кВт на 30-метровой башне, [31] the Ветряная турбина Smith-Putnam, построенная в 1941 году на горе, известная как Дедушка Ручка в Каслтоне, штат Вермонт, США, мощностью 1,25 МВт [32] , и ветряные турбины НАСА, разработанные с 1974 по середину 1980-х годов.При разработке этих 13 экспериментальных ветряных турбин были впервые использованы многие из используемых сегодня технологий проектирования ветряных турбин, в том числе: башни из стальных труб, генераторы с регулируемой скоростью, материалы из композитных лопастей и управление шагом частичного пролета, а также аэродинамические, конструктивные и возможности акустического проектирования. Современная ветроэнергетика началась в 1979 году с серийного производства ветряных турбин датскими производителями Kuriant, Vestas, Nordtank и Bonus. Эти первые турбины были небольшими по сегодняшним меркам, мощностью 20–30 кВт каждая.С тех пор коммерческие турбины значительно выросли в размерах: Enercon E-126 способен выдавать до 7 МВт, а производство ветряных турбин расширилось во многих странах.

В начале 21 века растущие опасения по поводу энергетической безопасности, глобального потепления и, в конечном итоге, истощения ископаемых видов топлива привели к росту интереса ко всем доступным формам возобновляемой энергии. В настоящее время во всем мире работают многие тысячи ветряных турбин общей номинальной мощностью 194 400 МВт. [33] На Европу приходилось 48% от общего числа в 2009 году.

Ветряные насосы

Ветряные насосы использовались для перекачки воды, по крайней мере, с 9 века на территориях, которые сейчас являются Афганистаном, Ираном и Пакистаном. [34] Использование ветряных насосов стало широко распространенным во всем мусульманском мире, а затем распространилось на Китай и Индию. [35] Ветряные мельницы позже широко использовались в Европе, особенно в Нидерландах и в районе Восточной Англии Великобритании, начиная с позднего средневековья, для осушения земель в сельскохозяйственных или строительных целях.

Американская ветряная мельница , или ветряк , была изобретена Дэниелом Халладеем в 1854 г. [36] и использовалась в основном для подъема воды из колодцев. Более крупные версии также использовались для таких задач, как распиловка древесины, рубка сена, лущение и измельчение зерна. [37] В ранней Калифорнии и некоторых других штатах ветряная мельница была частью автономной системы водоснабжения, которая включала вырытый вручную колодец и деревянную водонапорную башню, поддерживающую резервуар из красного дерева, окруженный деревянной обшивкой, известной как резервуар.В конце 19 века стальные лопасти и стальные башни заменили деревянную конструкцию. На пике своего развития в 1930 году использовалось около 600 000 единиц. [38] Такие фирмы, как U.S. Wind Engine and Pump Company, Challenge Wind Mill and Feed Mill Company, Appleton Manufacturing Company, Star, Eclipse, Fairbanks-Morse и Aermotor, стали основными поставщиками в Северной и Южной Америке. Эти ветряные насосы широко используются на фермах и ранчо в США, Канаде, Южной Африке и Австралии.У них большое количество лопастей, поэтому они медленно вращаются со значительным крутящим моментом при слабом ветре и саморегулируются при сильном ветре. Редуктор с верхней опорой и коленчатый вал преобразуют вращательное движение в возвратно-поступательные ходы, передаваемые вниз через шток к цилиндру насоса ниже. Такие мельницы перекачивают воду и приводят в действие комбикормовые заводы, лесопилки и сельскохозяйственную технику.

В Австралии братья Гриффитс из Тувумбы производили ветряные мельницы с 1876 года, а с 1903 года использовались ветряные мельницы Южного Креста.Они стали символом австралийского сельского сектора благодаря использованию воды Большого артезианского бассейна. [39]

См. Также

Список литературы

  1. «Определение мельницы». Thefreedictionary.com. Проверено 15 августа 2013.
  2. «Определение ветряной мельницы, в котором говорится, что ветряная мельница — это мельница или машина, управляемая ветром». Merriam-webster.com. 31 августа 2012 г. Проверено 15 августа 2013.
  3. 3,0 3,1 Грегори Р. Промышленная ветряная мельница в Великобритании. Филлимор, 2005
  4. ↑ Дитрих Лорманн, «Von der östlichen zur westlichen Windmühle», Archiv für Kulturgeschichte , Vol. 77, выпуск 1 (1995), стр 1-30 (10f.)
  5. ↑ А.Г. Драхман, «Ветряная мельница Герона», Центавр , 7 (1961), стр. 145-151
  6. Лукас, Адам (2006). Ветер, вода, работа: древние и средневековые технологии фрезерования . Brill Publishers. п. 105. ISBN 90-04-14649-0 .
  7. Сатьяджит, Мэтью (2006). Энергия ветра: основы, анализ ресурсов и экономика . Springer Berlin Heidelberg. С. 1–9. ISBN 978-3-540-30905-5 .
  8. 8.0 8,1 Уэйлс, Р. Горизонтальные ветряные мельницы. Лондон, Труды Общества Ньюкомен, том XL 1967-68, стр 125-145
  9. ↑ [1] Архивировано 19 июня 2012 года в Wayback Machine
  10. .

  11. ↑ Ахмад И Хассан, Дональд Рутледж Хилл (1986). Исламские технологии: иллюстрированная история , стр. 54. Cambridge University Press. ISBN 0-521-42239-6.
  12. ↑ Дитрих Лорманн, «Von der östlichen zur westlichen Windmühle», Archiv für Kulturgeschichte , Vol. 77, выпуск 1 (1995), стр.1–30 (8)
  13. ↑ Дональд Рутледж Хилл, «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64–69. (см. Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение)
  14. ↑ Нидхэм, Том 4, Часть 2, 560.
  15. ↑ Холмы, Р. Л. Сила ветра: История технологии ветряных мельниц. Издательство Кембриджского университета 1993
  16. Фаррох, Каве (2007), Тени в пустыне , Osprey Publishing, стр. 280, ISBN 1-84603-108-7
  17. ↑ Линн Уайт мл. Средневековые технологии и социальные изменения (Оксфорд, 1962) с. 86 и стр. 161–162
  18. Лукас, Адам (2006), Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology , Brill Publishers, стр. 106–7, ISBN 90-04-14649-0
  19. Бент Соренсен (ноябрь 1995 г.), «История и недавний прогресс в использовании энергии ветра», Annual Review of Energy and the Environment , 20 (1): 387–424, doi

Инструкции по сборке ветряных мельниц | Херст Артс

Инструкции по сборке ветряной мельницы
Эта страница включает:
Как использовать форму № 76
Строительство ветряной мельницы

Модель построена с использованием формы №76 .Эта форма должна быть отлита 20 раз по , чтобы было достаточно блоков для постройки ветряной мельницы.

Мельница средней сложности проекта . Если это ваша самая первая модель, и вы раньше не строили игровой ландшафт, то вы можете выбрать более простой проект.

Эта модель сложнее модели для начинающих из-за наклонных блоков. Вы должны быть уверены, что блоки смотрят в правильном направлении при склеивании их вместе.Получить квадратные стены может быть сложно, потому что они наклонены внутрь.

Как использовать форму № 76

1. Блоки на форме ветряной мельницы имеют наклон . Для каждой высоты 1/2 дюйма блоки наклоняются на 1/16 дюйма. Таким образом, вместо обычного угла в 90 градусов у вас остается угол 82,37 градуса.

Это может вызвать некоторые проблемы при строительстве. Особенно, если нужно подогнать углы.

2. Чтобы исправить это, я создал несколько специальных угловых деталей . Эти угловые детали имеют маркировку 1-4 на одной стороне для облегчения идентификации.

Эти углы лучше всего использовать в группах по 4 .

3. Сложите эти угловые блоки вверх по в порядке , начиная с номера 1 вверху и двигаясь вниз до номера 4.

Когда вы это сделаете, вы заметите, что каждый ряд будет смещаться на 1/4 дюйма назад и вперед, чтобы помочь скрыть швы в блоках полевого камня.

Эту группу угловых блоков можно также перевернуть вверх ногами , если вы хотите сделать внутренний угол вместо внешнего угла.

4. Для тех из вас, кто хочет поместить эти блоки в программу, такую ​​как «sketchup», я включил сюда вид сбоку угловых блоков с измерениями.
5. Я также включил в форму несколько соединительных блоков . Эти блоки позволят вам соединить наклонную стену с прямой стеной .

Причина, по которой они имеют толщину всего 1/4 дюйма, заключается в том, что у меня закончилось место на форме. Вам нужно удвоить их (установить два блока рядом), чтобы получить блок размером 1/2 дюйма толстый.

6. Вот фотография соединительных блоков, используемых для соединения наклонной башни с прямой стеной. Я увеличил их вдвое, чтобы толщина стенок была нормальной.

Я поместил блок толщиной на нижнюю часть , чтобы край прямой стены был смещен. Это поможет скрыть швы при соединении ее в обычную прямую стену. Если вы хотите, чтобы они были более ровной формы, вы можете поменять местами блоки.

7. Эта деталь — ступица паруса . В нем имеется паз 1/8 «, поэтому вы можете вставить в паз квадратную деревянную палку 1/8″. Это также как раз подходящий размер для шпажки для шашлыка.

Когда вы сложите 4 из них вместе в круг, они образуют регулируемое отверстие 1/4 дюйма в центре. Это для главной оси ветряной мельницы, по которой будут вращаться паруса. Инструкции по сборке парусов находятся на странице Tips & Tricks 27 .

8. Из этой маленькой детали получится блок с отверстием, которое на немного больше, чем диаметр , чем 1/4 дюйма. Он используется для продевания оси через боковую стенку ветряной мельницы.
9. Эта деталь представляет собой окно с наклоном . С его помощью вы можете сделать так, чтобы окна с круглым верхом вписывались в наклонную стену. Также можно сделать круглые отверстия в наклонной стене.
10. Эта маленькая плоская плитка не имеет уклона . Мы будем использовать его для нижнего порога круглых окон.

Строительство ветряной мельницы

1. Вам понадобится отлить форму №76 двадцать раз по , чтобы было достаточно блоков для постройки ветряной мельницы.

Для начала вам нужно будет распечатать план здания .Их можно найти на странице «Печатные планы». Просто найдите чертежи с надписью «планы ветряных мельниц» .

Мы будем класть блоки прямо на эти планы, когда будем склеивать блоки вместе.

2. Чтобы получить максимальное разнообразие текстур, вы можете перевернуть блоки вверх ногами .

Убедитесь, что наклон идет в правильном направлении . Это даст вам новые текстуры и поможет избежать повторяющихся узоров.

3. Начнем с создания основания мельницы. Убедитесь, что на вашем плане этажа отпечатан фактический размер . Установите все необходимые блоки прямо на план. Не приклеивайте их к плану ! Вместо этого просто приклейте их встык .

Если вы не доверяете себе и думаете, что будете небрежно использовать клей, заклейте план вощеной бумагой , чтобы он не прилипал.

Вы заметите, что я поместил 1-дюймовый блок (показан синим) в дверной проем в качестве прокладки. Не приклеивайте этот блок . Он просто удерживает правильное пространство для двери позже. Дайте ему полностью высохнуть, прежде чем сняв с плана

4. Далее приклеиваем основу. То, что вы видите здесь, образует слева, сзади и справа основания.

Не приклеивайте блоки , показанные синим цветом.

В планах будет сказано сделать 3 из этих сторон основания и 1 сторону основания с дверным проемом.

5. При укладке блоков на плане убедитесь, что блоки отклоняются от вас .

Сторона блоков, обращенная к вам, — это внутренняя часть мельницы. Внешняя сторона мельницы упирается в бумагу.

6. Когда каждая сторона основания высохнет, снимите угловые блоки с правой стороны . Это угловые блоки, показанные синим цветом, которые мы сказали «не склеивать».

У вас получится 3 твердые стороны основания и 1 сторона основания с дверным проемом. Когда они полностью высохнут, мы склеим их вместе, чтобы сформировать основу мельницы.

7. Соберите и приклейте стенки основания , как показано. Мое нижнее базовое кольцо все еще закреплено на листе плана, поэтому я буду уверен, что оно квадратное .

Нанесите полоску клея вокруг внутреннего края основания. Внешний верхний угол этого базового кольца будет виден, поэтому не наносите на него клей.

Теперь установите основание на верхней части базового кольца и быть уверенным, что Открывание дверей выстраивается .

8. Затем мы склеим и соберем левую и правую стороны башни. Вам нужно будет сделать две из этих сторон .

Не приклеивайте блоки, показанные синим цветом . Синие блоки, показанные в окнах, представляют собой полублоки с отверстиями в них, но вы можете использовать любой блок шириной 1/2 дюйма, какой захотите. Они просто помогают предотвратить случайное закрывание окон.

Кроме того, нижние подоконники представляют собой плоские блоки толщиной 1/4 дюйма, которые не наклоняются к ним. Убедитесь, что вы толкаете их вниз, чтобы они плотно прилегали к ряду под ними . Если вы этого не сделаете, когда вы переворачиваете стену и смотрите на обратную сторону, у этих блоков будет большой зазор между ними и нижним рядом.

9. Далее приклеим и соберем переднюю часть башни .

Не приклеивайте блоки, показанные синим цветом . Синие блоки, показанные в окнах, представляют собой полублоки с отверстиями в них, но вы можете использовать любой блок шириной 1/2 дюйма, какой захотите. Они просто помогают предотвратить случайное закрывание окон.

Вы не хотите клеить на красную линию . Когда эта часть стены будет закончена, вы сможете снять заостренную верхнюю часть башни , и верхняя половина отверстия должна подняться вместе с ней.

Мы сделаем это, потому что это упростит установку оси паруса позже.

Просто сделайте одной из этих сторон с отверстием в ней.

10. Затем мы приклеим и соберем заднюю часть башни . Это самая последняя стена мельницы. Не приклеивайте блоки, показанные синим цветом .

На этом этапе вы можете понять, что у вас больше нет лишних угловых блоков для заполнения с правой стороны башни.Вместо этого мы будем приклеивать эту стену непосредственно к одной из боковых стенок , как показано на фотографии.

Вверху, где блок с отверстием должен быть , мы вместо этого приклеим плоский блок на его место .

Я делаю это, потому что не хочу, чтобы ось паруса проходила через башню. На следующем шаге мы добавим блок с отверстием для оси.

11. Далее мы склеим две половинки блока отверстий поверх него. Этот блок будет торчать сзади на 1/4 дюйма.

Обратите внимание, что две половины блока отверстий будут на немного смещены на . Верхний будет выступать немного дальше нижнего, потому что боковые стенки находятся под наклоном.

Чтобы убедиться, что блок отверстий наклонен в правильном направлении, воткните в него дюбель диаметром 1/4 дюйма и убедитесь, что дюбель немного наклонен к пику крыши .

Стержень дюбеля должен быть на параллелен верху соседней стены. Не вклеивайте стержень дюбеля в отверстие.

12. Убедитесь, что две стороны башни сохнут прямо на месте . Вы можете сделать это, время от времени проверяя ее треугольником или кладя книгу рядом с сушящейся стороной.

Пока вы это делаете, вы также можете склеить две другие стороны башни вместе, убедившись, что они тоже квадратные.Однако убедитесь, что вы склеиваете стены в правильном порядке ! Было бы большой ошибкой, если бы передняя и задняя часть башни случайно оказались рядом друг с другом!

13. Пришло время склеить 4 стены башни. Это может быть плотно прилегающий .

Одна из причин, по которой мне нравится использовать клей Tacky, заключается в том, что он остается гибким после высыхания. Сдвинуть стороны не так сложно, если клей гибкий.

Если вы использовали столярный клей, возможно, вам придется отпилить или отшлифовать несколько краев, чтобы башня соединилась.

14. После приклеивания башня должна выглядеть как на фото справа.

Остроконечные стены должны располагаться напротив друг друга . Помните, что передняя часть козырька отрывается — как показано красной линией на фото.

На этом этапе вы сможете воткнуть дюбель 1/4 дюйма в отверстие, вставить его в заднюю часть башни, а дюбель должен быть параллелен верхней части стола.

15. Теперь пора на крышу. Вам понадобится 2 штуки очень толстого картона или матового картона.

Наклейте черепицу на матовую доску. Они должны просто соответствовать зазубренным краям, свисающим с с обеих сторон.

16. Отшлифуйте неровные края с обеих сторон каждой секции крыши.

Нанесите клей только на передний козырек . Не наносите клей на задний козырек. Разместите секцию крыши с каждой стороны крыши и удерживайте ее там.

Далее приклеиваем деревянные балки по с каждой стороны. Вы заметите, что две деревянные балки недостаточно длинные , чтобы заполнить все расстояние. Разместите деревянные балки заподлицо на каждом конце крыши и оставьте зазор посередине.

17. После высыхания передний козырёк должен оторваться от башни. Задний козырек мы не приклеивали, чтобы он оторвался.

Заполните зазор в пике крыши, отломив небольшой кусок от деревянной балки и отшлифуя его.

18. Склейте 4 доски вместе, чтобы сделать дверь.

Соберите 3 показанных части, чтобы сделать дверную коробку. С помощью ножа нарисуйте поцарапанную сторону каменных частей.

Это не будет иметь большого значения, если вы не текстурируете их, но это сделает внутреннюю часть дверной коробки лучше.

19. Приклейте детали рамы вокруг дверного проема.

Я собираюсь покрасить корпус ветряной мельницы в серый цвет Castle , показанный на нашей странице с инструкциями по покраске.

Для двери и крыши я покрашу коричневым цветом и нанесу сухой кистью светло-коричневой краской.

Инструкция по покраске
Я нарисовал ветряную мельницу с помощью башни, используя цвета Castle Grey , показанные на нашей странице с инструкциями по покраске. Крыша и дверь окрашены темно-коричневой краской и обработаны сухим способом светло-коричневой краской.
Изготовление парусов
Я разместил инструкции по изготовлению парусов для ветряных мельниц на нашей странице Tips & Tricks 27 .Эти инструкции показывают, как сделать простую версию, в которой вы можете распечатать паруса на принтере и обернуть их вокруг шампуры для кабоба.
Эта страница также включает модную версию, в которой рама паруса сделана из квадратных деревянных палочек 1/8 дюйма и покрыта бумагой. Я также включил несколько кратких инструкций о том, как добавить электродвигатель, чтобы паруса могли медленно поверните.

http://www.hirstarts.com. Все фотографии, статьи и планы защищены авторским правом Брюса Херста и не могут быть использованы без разрешения.
«Castlemolds (R)» является товарным знаком Hirst Arts Fantasy Architecture Inc.
Для получения дополнительной информации обращайтесь по адресу [email protected]

Возможность получения электричества от энергии ветра в Малайзии: некоторые приблизительные расчеты

Обновление

(10 апреля 2013 г.): эта статья была использована в качестве справочного материала в статье Грегори Бэзила в статье New Straits Times «Получение информации о ситуации» (стр. 7, раздел «Зеленые технологии», 9 апреля 2013 г.).

Можно ли использовать энергию ветра в больших масштабах для производства электроэнергии в Малайзии? Средняя годовая скорость ветра в Малайзии невысока — не более 2 м / с.Тем не менее, ветер дует не равномерно по всей Малайзии; скорость ветра варьируется в зависимости от региона и месяца.

Какое будущее у ветроэнергетики в Малайзии? (фото с сайта pkukmweb.ukm.my/~jkas)

Малайзия переживает два основных погодных сезона: юго-западный муссон (с мая / июня по сентябрь) и северо-восточный муссон (с ноября по март). Скорость ветра во время юго-западного муссона часто ниже 7 м / с, но во время северо-восточного муссона скорость ветра может достигать 15 м / с, особенно на восточном побережье полуострова Малайзия.Более того, с апреля по сентябрь последствия тайфунов, обрушивающихся на соседние страны (например, Филиппины), могут вызвать сильные ветры (даже более 10 м / с) в Сабах и Саравак.

Итак, хотя в Малайзии в целом низкая скорость ветра, в некоторых районах страны в определенные периоды года дуют сильные ветры.

Я запросил данные о скорости ветра для 14 городов со всей Малайзии в Департаменте метеорологии Малайзии. Эти данные были за период с 1989 по 2008 год (20 лет), и в дополнение к ним я включил скорость ветра для Серданга, города, где расположен главный кампус моего университета.Для Серданга данные скорости ветра были с 1985 по 2007 год (23 года). Все скорости ветра обычно измерялись на высоте 2 метров над землей.

Судя по моему анализу, в Малайзии более сильные ветры в начале и в конце года. В целом, средняя годовая скорость ветра в Малайзии составляет 1,8 м / с. Однако в городах восточного побережья полуострова Малайзия, таких как Мерсинг, Кота-Бахару и Куала-Теренггану, дуют более сильные ветры. Для этих мест среднемесячная скорость ветра может превышать 3 м / с.В городах Восточной Малайзии, Кота-Кинабалу и Лабуан (за исключением Кучинга) также наблюдается более сильный ветер, чем в среднем по стране.

Среднемесячная скорость ветра для нескольких городов Малайзии, 1989-2008 гг. Среднегодовая скорость ветра для данного города в скобках (1 из 2)

Среднемесячная скорость ветра для нескольких городов Малайзии, 1989-2008 гг. Среднегодовая скорость ветра для данного города в скобках (2 из 2)

Окей, округлим среднюю скорость ветра в Малайзии до 2 м / с. Это средняя скорость ветра по стране на высоте 2 м над землей.Грубо говоря, удвоение высоты увеличивает скорость ветра на 10%. Поскольку типичная ветряная турбина находится на высоте 32 м над землей, это означает, что средняя скорость ветра на высоте 32 м над землей увеличивается почти до 3 м / с.

Энергия на квадратный метр площади ветряной турбины определяется как:

0,5 x плотность воздуха (кг на кубический метр) x скорость ветра x скорость ветра x скорость ветра

Обратите внимание, что скорость ветра (м / с) вычисляется в кубе (умножается на себя трижды). Используя указанное выше уравнение и принимая плотность воздуха равной 1.3 кг на кубический метр и средняя скорость ветра 3 м / с дают энергию на квадратный метр площади ветряной турбины 17,55 Вт.

Диаметр (d) типичной ветряной турбины составляет 25 м, поэтому круговая площадь ветряной турбины составляет:

3,142 x 0,25 x d x d = 491 квадратный метр

Следовательно, общая мощность, вырабатываемая одной ветряной мельницей, составляет:

17,55 Вт на квадратный метр x 491 квадратный метр = 8617 Вт

Однако эффективность ветряных мельниц составляет не 100%, а обычно около 50%.Это означает, что фактическая общая мощность, вырабатываемая одной ветряной мельницей (, т.е. , с поправкой на неэффективность), составляет половину 8617 Вт или 4309 Вт.

Теперь давайте определим мощность, которую можно получить с квадратного метра площади, занятой ветряными мельницами. Ветряки нельзя ставить слишком близко друг к другу. Это заставит одну ветряную мельницу замедлить скорость ветра для другой ветряной мельницы. Но размещение ветряных мельниц слишком далеко друг от друга приводит к расточительству территории. Обычно ветряные мельницы размещаются не менее чем в пять раз больше диаметра их турбины без потери мощности.Следовательно, мощность, которую могут вырабатывать ветряные мельницы на единицу площади суши, составляет

мощность на мельницу (Вт) / площадь земли на мельницу (квадратный метр)

или

4 309 Вт / [(5 x 25 м) x (5 x 25 м)] = 0,28 Вт на квадратный метр земельной площади

Напомним, что диаметр типичной ветряной турбины составляет 25 м, а две соседние ветряные мельницы расположены друг от друга на расстоянии, в пять раз превышающем их диаметр.

Ветряные мельницы обычно требуют минимальной скорости ветра от 3 до 5 м / с для выработки электроэнергии.Это означает, что будут периоды слишком низкой скорости ветра для выработки электроэнергии ветряными мельницами. Периоды в день, когда скорость ветра достаточна для выработки электроэнергии ветряными мельницами, называется «коэффициентом нагрузки» или «коэффициентом мощности». Итак, какова нагрузка на ветряные мельницы в Малайзии в целом?

В безветренную погоду типичное распределение скорости ветра в течение дня можно изобразить следующим образом.

Идеальное суточное распределение скорости ветра в Малайзии

Скорость ветра днем ​​(от восхода до захода солнца) выше, чем в периоды до восхода и после захода солнца.Скорость ветра следует по синусоиде в течение дня и остается постоянной до восхода и после захода солнца. Я собираюсь приблизительно оценить коэффициент нагрузки Малайзии, предполагая, что максимальная скорость ветра вдвое превышает среднесуточную скорость ветра, и что средняя скорость ветра в течение дня также вдвое выше, чем ранним утром и ночью.

Следовательно, период, когда скорость ветра превышает 3 м / с, который необходим ветряным мельницам для выработки электроэнергии, рассчитывается как период с 8:45 до 17:15 часов.Это продолжительность 6,5 часов или коэффициент нагрузки 27%, когда ветряные мельницы могут использовать ветер для производства электроэнергии.

Таким образом, мощность, которая может быть произведена ветряными мельницами на единицу площади земли, составляет 27% от 0,28 Вт, что составляет 0,0756 Вт на квадратный метр площади земли или 1,8 Втч электроэнергии, произведенной на квадратный метр площади земли в день .

Ожидается, что потребность Малайзии в электроэнергии к 2020 году достигнет 124 677 ГВтч, поэтому, если ветроэнергетика должна покрыть, скажем, 10% этого прогнозируемого потребления электроэнергии, общая площадь суши Малайзии, необходимая для ветряных мельниц, составит:

(124,677 х 1000 х 1000 х 1000 х 0.1) / (1,8 x 365) = 18 977 квадратных километров

Эта территория эквивалентна 6% общей площади Малайзии или более 1,2 миллиона ветряных мельниц, которые предстоит установить.

В настоящее время в Малайзии он стоит около RM1 за каждый 1 Вт электроэнергии, произведенной с помощью энергии ветра. Таким образом, для удовлетворения 10% спроса Малайзии на электроэнергию в 2020 году потребуется около 1,4 млрд ринггитов для установки необходимого количества ветряных мельниц. Эти цифры пока показывают, что использование энергии ветра для производства электроэнергии в Малайзии вполне вероятно.

Хотя минимальная скорость ветра, необходимая для ветряных мельниц, составляет от 3 до 5 м / с, минимальная скорость ветра для коммерческой жизнеспособности вместо этого составляет 7 м / с. Ни в одном из 15 проанализированных мной городов среднемесячная скорость ветра не превышала даже 5 м / с.

Согласно Tenaga Nasional, в сотрудничестве с аргентинской фирмой по возобновляемым источникам энергии, Industrias Metalurgicas Pescarmona SA (Impsa), ветряная энергия в Малайзии может генерировать от 500 до 2000 МВт электроэнергии (удовлетворяя от 3,5 до 14% ожидаемого спроса на электроэнергию). к 2020 г.).Они также сообщили, что есть районы, такие как малайзийско-таиландская граница, где скорость ветра достигает 15 м / с.

Интересно отметить, что ветровая энергия имеет противоположные проблемы с солнечной энергией. Технологии солнечной энергии слишком дороги для крупномасштабного использования в Малайзии. Напротив, использование энергии ветра намного дешевле, чем использование солнечной энергии в этой стране. В Малайзии много солнечного света (до 3 кВтч на квадратный метр) круглый год, но Малайзия видит только низкие скорости ветра и только в определенное время года.

Ветряные мельницы на острове Перхентиан (фото с сайта razmahwata.wordpress.com)

Я считаю, что в Малайзии, безусловно, есть возможность использовать энергию ветра, но энергия ветра может использоваться только в ограниченных областях и только в определенные периоды (, например, , в начале и в конце года). Прибрежные районы, особенно в восточной части полуострова Малайзия и восточная часть Малайзии, включая небольшие острова (такие как остров Перхентиан), могут получить пользу от энергии ветра. Но для большей части Малайзии решение крупномасштабных и непрерывных возобновляемых источников энергии лежит в другом месте.

Список литературы

  1. «Устойчивая энергетика — без горячего воздуха» Дэвида Дж.

Want to say something? Post a comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *