|
| |
|
Главная -> Экология
Принцип действия ветродвигателей. Переработка и вывоз строительного мусораЧто же собою представляет современная ветроэнергетика? Среднегодовое возрастание мощностей ветроэнергетики в мире в 1990-1997 годах составляло 25-30% (в отдельных странах 60-100%), в 1999 г. - 35% (для сравнения, в других энергетических областях - газовый, угольной, нефтяной - этот показатель за анализируемый период не превышал 2-3%). Суммарная мощность мировых ВЭС в 2000 году составила 17,5 млн. квт. Ниже приводятся данные для 11 стран, в которых суммарная мощность ВЭС большее 200 Мвт. Страна Суммарная мощность ВЭС, МВт Прирост мощности в 2000 г., МВт Прирост мощности, % Прирост мощности, % 6 113 1670 37,6 США 2 495 30 1.2 Испания 2 481 939 60,9 Дания 2 301 530 29,9 Индия 1109 47 4.4 Голландия 449 38 9,2 Италия 427 144 50,9 Великобритания 406 62 18,0 Китай 318 57 21,8 Швеция 241 26 12,1 Греция 205 123 15,0 Всего 16545 3666 22,16 Техническая база ветроэнергетики постоянно усовершенствуется. Так, если в 80-тые годы она базировалась на ветроэнергетических установках (ВЭУ) мощностью 100-200 кВт, в конце 80-х - середине 90-х лет мощность промышленных ВЭУ увеличилась до 300- 350 кВт, то сейчас мировая ветроэнергетика в промышленных масштабах осваивает новое поколение ВЭУ мощностью от 330 до 600 кВт. Разрабатываются и проходят испытания установки мощностью 1-2 МВт. Так, летом 2001 г. шведская компания Vatenfall запустила демонстрационную ветроустановку мощностью 2 МВт. Цена 1 кВт·ч. электроэнергии на ней, по оценкам, не будет превышать 4 центов. Вдобавок, удельная стоимость ВЭУ в энергосистеме уменьшилась с 4000 $/кВт до 1000 $/кВт, то есть в четыре раза. Благодаря новейшим достижениям электроники, химии, электротехники, металлургии удалось снизить не только цену выработанной ветроэлектроэнергии, стоимость ВЭУ, но и повысить коэффициент использования установленной мощности. Наибольшее количество современных ВЭУ, подключенных к энергосистеме, работает с коэффициентом использования установленной мощности от 25 до 35% (электростанции на невозобновляемых источниках энергии работают с коэффициентом от 40 до 80%). Для поощрения рынка ветровой энергии, привлечение в область частных инвесторов в большинстве стран используется ряд стимулирующих механизмов: налоговых льгот (вплоть до освобождения от налогов или снижения налогов на определенный срок); предоставление кредитов на продолжительный срок под льготный процент с отсрочкой платежей до окончания строительства; введение экологического налога; создание фондов развития через отчисление части прибылей от продажи электроэнергии; установление местных тарифов, которые разрешают обеспечить возвращение капитальных вложений в ветроэнергетику; субсидирование пользователей ВЭУ; создание информационной сети, системы образования, стажировок и т.п. В использовании энергии ветра и внедрении ветроэнергетических мощностей видное место получит Германия. Так, начиная с 1995 года в этой стране вводится ежегодно в эксплуатацию ВЭУ общей мощностью 300- 500 МВт. Уже сейчас 5% энергии в стране вырабатывается за счет ветрогенераторов, а в течение ближайших 30 лет (из-за планируемого закрытия АЭС) эту цифру планируется довести до 50%. По мнению экспертов, это целиком реально. В Германии производством коммерческих ВЭУ мощностью до 1,5 МВт занимаются свыше 20 конкурирующих между собою фирм, а проблемами ветроэнергетики - 10 институтов и организаций во всех федеральных землях. Большая поддержка расширению использования ветра предоставляется со стороны государства. В частности, собственники ВЭУ кроме налоговых льгот и платы за электроэнергию при среднем тарифе 17 пфенингов за 1 кВт·ч, дополнительно получают от государства 6 пфенингов за 1 квт·ч при передачи электроэнергии в национальную энергосистему и 8 пфенингов за 1 квт·ч, если сами используют энергию, которая вырабатывается на ВЭС. Лидером ветроэнергетики в Германии в последние годы является фирма Enercon, которая выпустила в 2000 году 27,4 % всего объема продукции ветроэнергетики страны. В прошлом году Enercon установила 195 ВЭС типа Е-66 мощностью 1,5-1,8 МВт, 26 ВЭС Е-58 мегаваттного класса и 125 ВЭС Е-40 мощностью 500 - 600 кВт. Кроме того, 192 ВЭС типа Е-40 были проданы в Испанию и Италию. Средняя мощность ВЕС, выпущенных в Германии в 2000 году, выросшая до 1 150 кВт. Тенденция роста единичной мощности, очевидно, сохранится: немецкая фирма De Wind, подготовив новую конструкцию ВЭС мощностью 2 МВт к производству, уже планирует создания ВЭС мощностью 3-5 МВт. Обращает на себя внимание большее чем двукратный отрыв Германии от США, которые в последние годы резко уменьшили темпы прироста мощностей. Однако успешно развивается ветроэнергетика и в США. К началу 1999 г. мощность установленных ВЭУ не превышала 1819 МВт, а до 2010 г. соответственно утвержденной Министерством энергетики США Программы исследования и развития ветроэнергетики она должна увеличиться до 10 000 МВт. Кроме того, в США планируют увеличить до 25% долю ветроэнергетики в общем объеме потребляемой энергии. Сейчас в США планируется крупномасштабное строительство ВЭС, в том числе: в штате Техас (500 МВт), в Калифорнии (439 МВт), на стыке территорий штатов Орегон и Вашингтон (300 МВт) и в штате Невада (260 МВт). На строительство выделяются средства из фонда развития возобновляемых источников энергии, образованного в 1997 году. Дания начала широкомасштабное использование энергии ветра после нефтяного кризиса 70-х годов. На сегодня уже действует 6 тыс. ВЭС. Их суммарная мощность составляет 1800 Мвт, в год они дают стране 15,7 млрд. кВт·ч электоэнергии, что позволяет покрывать почти 12% потребностей этой страны в энергии. Кроме того, Дания сейчас является ведущим мировым производителем оборудования для ВЭС. Соответственно программе, разработанной руководством страны, до 2030 г. в Дании планируют 50% потребностей в энергии обеспечивать за счет ветростанций, что разрешит и вдобавок сократит вредные выбросы в атмосферу. Достичь поставленной цели датчане планируют не только благодаря строительству новых, более мощных ВЭУ на суше, но и путем создания больших морских парков ветростанций. В частности, первая в мире морская электростанция Vindeby была построена в Дании в 1991 г. Она имеет 11 ВЭУ мощностью по 450 квт с диаметром ветроколеса 37м. С декабря 2000 г. в протоке Ересунн, в трех километрах от копенгагенского порта поэтапно вводится в действие мощнейший в мире водный парк ВЭС, который включает 20 ВЭУ, каждая высотой 64 м с лопастями диаметром 38 м. Этот морской парк будет вырабатывать 0,35 млрд. квт·ч электроэнергии в год, который разрешит обеспечить потребности 32 тыс. квартир в Копенгагене. Утвердив план строительства ВЭС суммарной мощностью 400 МВт, Великобритания рассчитывает до 2010 года ввести в эксплуатацию ВЭС общей мощностью 6 000 МВт, доказав взнос возобновляемых источников энергии в энергетику страны до 10 %. При этом 40 % ВЭС будет установлен в прибрежной зоне, на мелководье. Швеция также рассчитывает расширять свой парк ВЭС за счет их сооружения в прибрежной зоне. Нидерландская фирма Enron Wind уже установила в Швеции семь ВЭС мегаваттного класса на мелководье. Та же фирма за полгода после начала строительства ввела в эксплуатацию ветровую ферму в Германии мощностью 31,5 МВт на базе ВЭС Enron-1,5 (мощность 1,5 МВт, диаметр ветроколеса 70,5 г, высота мачты 85 м). Идея замены углеродного топлива источниками возобновляемой энергии становится все более популярной. В Швеции, Швейцарии, Австрии, Норвегии, Канаде взнос возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергетику стран уже превысил 25%. В Польше с 1 января 2001 года энергетическим компаниям предложено обеспечить производство 2,4% энергии за счет ВИЭ, а до 2010 года указанный норматив будет увеличен до 7,5 %. Россия, Польша, Украина, Чехия в 2000 году замыкают список 37 стран, которые используют ветровую энергию, имея нулевые показатели введения новых мощностей ВЭС. Большое внимание развитию ветроэнергетики отводится и в Индии. В данное время по масштабам установленной мощности ВЭУ - свыше 992 МВт - Индия вышла на 4 место в мире. Достичь этого удалось благодаря осуществлению Центральным Правительством ряда стимулирующих мероприятий с целью привлечения инвестиций в ветроэнергетику. В 1992 году в Индии было создано Министерство нетрадиционных источников энергии (МНИЭ), что осуществляет планирование развития области, разработку мероприятий экономического стимулирования для привлечения инвестиций и кредитов. Используя бюджетные средства, МНИЭ проводит выбор объектов перспективного строительства, создает демонстрационные проекты, обеспечивает сертификацию оборудования. При министерстве организованный фонд субсидирования и выдачи кредитов для строительства объектов ВИЭ. Решение о выдаче кредита принимается после экспертизы проекта при наличии у предпринимателя 25 % средств от стоимости проекта и соглашения о снабжении оборудования. Кредит выдается на 6 лет с отсрочкой от выплаты процентов по кредиту на 1 год. Для объектов ветроэнергетики введены следующие льготы: освобождение от налогов на прибыль на протяжении первых пяти лет после сооружения; разрешение на 100 % списание стоимости ВЭС через один год эксплуатации; освобождение от налогов от продажи; беспошлинный ввоз частей для производства ВЭС и запчастей к ним; гарантированная стоимость продажи энергии, выработанной ВЭС в размере 0,07-0,08 $/квт·ч. Кроме объектов ветроэнергетики частного сектора, МНИЭ рекомендует создание совместных предприятий в составе частных инвесторов, правительства штата и фонда субсидирования со следующими долями капитала: 51, 25 и 24%. У совместных предприятий появляются следующие преимущества: нет трудности с арендой земли, созданием инфраструктуры, сооружением линий электропередач; нет необходимости разрабатывать детальный проект строительства парка; более легко получить кредит на строительство. В данное время 12 индийских компаний заняты сборкой и производством ВЭС. Большие иностранные компании принимают участие в работе общих предприятий по производству оборудования ВЭС. На этих заводах производятся ВЭС широко известных фирм: Vestas, Micon, Zond, Carter, Enercon мощностью от 50 до 750 кВт. По данным МНИЭ годовое производство энергии на 1 кВт установленной мощности ВЭС на территории Индии составляет 2,0-2,5 тыс. кВт·ч Себестоимость выработанной на ВЭС электроэнергии в ряде штатов снизилась до 0,05-0,06 $/кВт·ч. Правительство Индии планирует увеличение доли выработанной на ВЭС энергии в 2010 году до 5 %, а в 2020 году - до 10 %. Высокими темпами ветроэнергетика развивается в Китае. Впервые использовать энергию ветра в этой стране стали в начале 80-х годов с целью электрификации сельской местности. Было установлено свыше 15 тыс. малых ВЭУ мощностью 10-100 квт общей мощностью 17 МВт. В данное время Китай входит в десятку стран-лидеров в ветроэнергетической области. В начале 1999 г. установленная мощность ВЭС превышала 190 МВт. Цена электроэнергии, которая генерируется на них, такая же, как на угольных ТЭС, и ниже, чем на АЭС. Уровень инвестиций в ВЭС почти уравнялся с уровнем инвестиций в ТЭС в расчете на установленный киловатт и составляет свыше 10 тыс. юаней. Кроме названных выше стран, в десятку стран-лидеров, которые наиболее активно используют энергию ветра, входят также Испания (на начало 1999 г. установленная мощность ВЕС составляла 907 МВт); Нидерланды (359 МВт - в 1999 г.); Великобритания (330 МВт); Италия (154 МВт); Швеция (148 МВт). Следует уделить отдельное внимание океанским и прибрежным ВЭС, которые способны вырабатывать энергии большее, чем расположенные на суши, поскольку ветры над океаном более сильные и постоянные. Строительство таких ВЭС малой мощности (от сотен ватт до десятков киловатт) для энергоснабжения приморских поселков, маяков, установок для опреснения морской воды считается выгодным при среднегодовой скорости ветра 3,5-4 м/с. Возведение ВЭС большой мощности (от сотен киловатт до сотен мегаватт) для передачи электроэнергии в энергосистему страны оправдано там, где среднегодовая скорость ветра превышает 5,5-6 м/с. Мощность, которую можно получить с 1 м2 поперечного сечения воздушного потока, пропорциональна скорости ветра в третьей степени. На тихоокеанском побережье США, в Калифорнии, где скорость ветра 13 м/с и больше наблюдается на протяжении более 5 тысяч часов в году, работает уже несколько тысяч ветровых установок большой мощности. Прибрежные ВЕС разной мощности действуют в Норвеги, Нидерландах, Швеци, Итали, Китае, Росси и других странах. В связи с побежалостью ветра по скорости и направления большее внимание отводится созданию ветроустановок, которые работают с другими источниками энергии. Энергию больших океанских ВЭС предлагается использовать при производстве водорода из океанской воды или при добыче полезных ископаемых со дна океана. Еще в конце ХІХ ст. ветреный электродвигатель использовался Ф.Нансеном на судне Фрам для обеспечения участников полярной экспедиции светом и теплом во время дрейфа в льдах. В Дании на полуострове Ютландия в бухте Эбельтофт с 1985 г. действуют шестнадцать ВЭС мощностью 55 квт каждая и одна ВЭС мощностью 100 кВт. Ежегодно они вырабатывают 2800-3000 тыс. кВт·ч. Существует проект прибрежной электростанции, которая использует энергию ветра и прибоя одновременно. Таким образом, приведенные выше данные свидетельствуют о том, что во многих странах, как развитых, так и тех, которые развиваются, в 90-тые годы ветроэнергетика сформировалась в самостоятельную область топливно-энергетического комплекса и промышленного производства. В соответствии с Программой развития ООН в XXI веке, к развитым странам вообще будут относить только те, которые интенсивно развивают промышленную ветроэнергетику.
Итак, что из себя представляет установка, которую принято называть ветрогенератором или ветроэнергетической установкой? Конструктивно она состоит из ветроколеса с лопастями, повышающего редуктора, ветрогенератора, установленного на мачте, инвертора, аккумуляторной батареи. Зачастую, для большей надёжности, в состав такой автономной системы электроснабжения включают блоки солнечных батарей и бензиновый (дизельный) электроагрегат. Принцип действия ветрогенератора таков: сила ветра вращает ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через редуктор на вал генератора. Таким образом, реализуется принцип превращения механической энергии в электрическую. Мощность ветрогенератора зависит от размеров ветроколеса, скорости ветра, а также высоты мачты. Выпускаемые в настоящий момент ветрогенераторы имеют диаметр лопастей от 0,75 до 60 и более метров. Инвертор представляет собой узел, который выполняет задачу преобразования электрического тока в синусоидальный и дополнительную стабилизацию напряжения. В буфере с инвертором работает аккумулятор, который подаёт напряжение в сеть нагрузки при отсутствии ветра. Самым маленьким из ветрогенераторов является тип G-60.При диаметре пятилопастного ротора 0,75 метра и скорости ветра 3-10 метров в секунду он вырабатывает мощность 60 ватт напряжением 12\24 вольта, при этом весит 9 кг. Такой 'малыш' легко умещается для транспортировки в любую машину или лодку. Он служит для зарядки батарей, работы средств связи и освещения. Ниже приведены характеристики других зарубежных ветрогенераторов, которые могут применяться для электроснабжения отдельных домов и других объектов. Все модели комплектуются мачтами решётчатой или телескопической конструкции, некоторые модели комплектуются 4-мя тросовыми растяжками с анкерами. Каждый ветрогенератор снабжён системой ориентации по ветру и защитой от ураганных порывов. Солнечные батареи, включаемые в состав ветроустановки, набираются из модулей в 10, 40, 50, 55, 60, 70, 75, 80, 100, 110, 120 Вт и могут составляться на любую мощность. Традиционная компоновка ветряных мельниц - с горизонтальной осью вращения - неплохое решение для агрегатов малых размеров и мощностей. Если же размахи лопастей выросли, такая компоновка оказалась неэффективной, так как на разной высоте ветер дует в разные стороны. В этом случае не только не удается оптимально ориентировать агрегат по ветру, но и возникает опасность разрушения лопастей. Кроме того, концы лопастей большой установки, двигаясь с большой скоростью, создают шум. Однако главное препятствие на пути использования энергии ветра все-таки экономическая - мощность агрегата остается небольшой, а частица затрат на его эксплуатацию оказывается значительной. В итоге себестоимость энергии не разрешает ветряным мельницам с горизонтальной осью создавать реальную конкуренцию традиционным источникам энергии. По прогнозам фирмы Боинг (США) на текущее столетие длина лопастей крыльчатых ветродвигателей не превысит 60 метров, что позволит создать ветроагрегаты традиционной компоновки мощностью 7 Мвт. Сегодня самые большие из них - вдвое слабее . В большой ветроэнергетике только при массовом строительстве можно рассчитывать на то, что цена 1 кВт*час снизится до десяти центов. Маломощные агрегаты могут вырабатывать энергию приблизительно втрое дороже. Неожиданные проявления и применение Реально работающие ветроагрегаты показали ряд отрицательных явлений. Например, распространение ветрогенераторов может затруднить прием телепередач и создавать мощные звуковые колебания. Появление экспериментального ветродвигателя на Оркнейских островах (Англия) в 1986 году вызвало многочисленные жалобы от телезрителей ближайших населенных пунктов. В итоге возле ветростанции был построен телевизионный ретранслятор. Лопасти крыльчатой ветреной турбины были выполнены из стеклопластика, который не отбивает и не поглощает радиоволны. Препятствия создавал стальной каркас лопастей и имеющиеся на них металлические полоски, предназначенные для отвода ударов молний. Они отбивали и рассеивали ультракоротковолновой сигнал. Отраженный сигнал смешивался с прямым, который шел от передатчика, и создавал на экранах препятствия. Построенная в 1980 году в городке Бун (США) ветроэлектростанция мощностью 2 тыс. квт, действовала безотказно, но вызвала нарекания жителей городка. Во время работы ветряной мельницы в окнах дребезжали оконные стекла и звенела посуда на полках. Было установлено, что шестидесятиметровый винт при определенной скорости вращения выдавал инфразвук. Он не ощущается человеческим ухом, но вызовет низкочастотные колебания предметов и является опасным для человека. После доработки лопастей от инфразвуковых колебаний удалось избавиться. Ветродвигатели могут не только вырабатывать энергию. Способность привлекать внимание вращением без затраты энергии используется для рекламы. Наиболее простой - однолопастный карусельный ветродвигатель - представляет собой прямоугольную пластинку с отогнутыми краями. Закрепленный на стене он начинает вращаться даже при незначительном ветре. На большой площади своих крыльев карусельный ветродвигатель может вращать рекламный плакат.
Современные комплексы интеллекту. Новая страница 1. Гост р 51541-99. Новая страница 1. Vnisi-schreder. Главная -> Экология 
|