Energia wiatrowa Fateev. Alternatywne źródła energii - wiatr. Rozdział XVII. Krótka informacja na temat instalacji, naprawy i pielęgnacji turbin wiatrowych
M: Państwowe Wydawnictwo Literatury Rolniczej, 1948. - 544 s. Spis treści.
Wstęp.
Rozwój wiatru.
Zastosowanie silników wiatrowych w rolnictwie.
Turbiny wiatrowe.
Krótka informacja z aerodynamiki.
Powietrze o jego właściwościach.
Równanie ciągłości. Równanie Bernoulliego.
Pojęcie ruchu wirowego.
Lepkość.
Prawo podobieństwa. Kryteria podobieństwa.
Warstwa graniczna i turbulencja.
Podstawowe pojęcia aerodynamiki eksperymentalnej.
Osie współrzędnych i współczynniki aerodynamiczne.
Wyznaczanie współczynników aerodynamicznych. Polar Lilienthala.
Indukcyjny opór skrzydła.
Twierdzenie N. E. Żukowskiego o sile nośnej skrzydła.
Przejście z jednej rozpiętości skrzydeł na drugą.
Systemy turbin wiatrowych.
Klasyfikacja turbin wiatrowych ze względu na zasadę ich działania.
Zalety i wady różnych systemów turbin wiatrowych.
Teoria idealnego wiatraka.
Klasyczna teoria idealnego wiatraka.
Teoria idealnego wiatraka prof. G. Kh. Sabinina.
Teoria prawdziwego wiatraka prof. G. X. Sabinina.
Praca elementarnych łopatek kół wiatrowych. Pierwsze równanie połączenia.
Drugie równanie sprzęgania.
Moment obrotowy i moc całego wiatraka.
Straty w turbinach wiatrowych.
Obliczenia aerodynamiczne koła wiatrowego.
Obliczanie charakterystyk koła wiatrowego.
Profile Espero i ich konstrukcja.
Charakterystyki doświadczalne turbin wiatrowych.
Metoda uzyskiwania charakterystyk doświadczalnych.
Charakterystyki aerodynamiczne silników wiatrowych.
Eksperymentalne badanie teorii turbin wiatrowych.
Badania eksperymentalne turbin wiatrowych.
Sprzęt wieżowy do testowania turbin wiatrowych.
Zależność pomiędzy charakterystyką turbiny wiatrowej a jej mocą.
Instalowanie turbin wiatrowych na wietrze.
Instalowany za pomocą ogona.
Zainstalowany z Windowsem.
Czartery z lokalizacją koła wiatrowego za wieżą.
Regulacja prędkości i mocy turbin wiatrowych.
Regulacja poprzez odsunięcie koła wiatrowego od wiatru.
Regulacja poprzez zmniejszenie powierzchni skrzydeł.
Regulacja poprzez obrót ostrza lub jego części wokół osi obrotu.
Regulacja hamulca pneumatycznego.
Projekty turbin wiatrowych.
Wielołopatowe turbiny wiatrowe.
Wysokoobrotowe (małe łopatki) silniki wiatrowe.
Masy turbin wiatrowych.
Obliczanie wytrzymałości turbin wiatrowych.
Obciążenia wiatrem skrzydeł i obliczanie ich wytrzymałości.
Obciążenie wiatrem na ogonie i regulacja łopaty bocznej.
Obliczanie głowicy turbiny wiatrowej.
Moment żyroskopowy koła wiatrowego.
Wieże turbin wiatrowych.
Elektrownie wiatrowe.
Wiatr jako źródło energii.
Pojęcie pochodzenia wiatru.
Główne wielkości charakteryzujące wiatr od strony energetycznej.
Energia wiatrowa.
Magazynowanie energii wiatrowej.
Charakterystyka bloków wiatrowych.
Charakterystyki eksploatacyjne turbin wiatrowych i pomp tłokowych.
Eksploatacja turbin wiatrowych z pompami odśrodkowymi.
Eksploatacja turbin wiatrowych z kamieniami młyńskimi i maszynami rolniczymi.
Instalacje pomp wiatrowych.
Instalacje pompowo-wiatrowe do zaopatrzenia w wodę.
Zbiorniki na wodę i wieże ciśnień do pomp wiatrowych.
Typowe projekty instalacji pomp wiatrowych.
Doświadczenie w obsłudze pomp wiatrowych do zaopatrzenia w wodę w rolnictwie.
Instalacje do nawadniania wiatrowego.
Wiatraki.
Rodzaje wiatraków.
Charakterystyka techniczna wiatraków.
Zwiększenie mocy starych wiatraków.
nowy typ wiatraków.
Charakterystyka eksploatacyjna wiatraków.
Elektrownie wiatrowe.
Rodzaje generatorów do współpracy z turbinami wiatrowymi i regulatorami napięcia.
Jednostki ładowania wiatrowego.
Elektrownie wiatrowe małej mocy.
Równoległa praca elektrowni wiatrowych we wspólnej sieci z dużymi elektrowniami cieplnymi i elektrowniami wodnymi.
Eksperymentalne badania pracy VES równolegle z siecią.
Potężne elektrownie do pracy równoległej w sieci.
Krótka informacja o zagranicznych elektrowniach wiatrowych.
Krótka informacja na temat instalacji, naprawy i konserwacji turbin wiatrowych.
Montaż turbin wiatrowych małej mocy od 1 do 15 KM. Z.
O pielęgnacji i naprawie turbin wiatrowych.
Środki bezpieczeństwa podczas instalacji i konserwacji turbin wiatrowych.
Bibliografia.
MOSKWA PAŃSTWA TECHNOLOGICZNEGO
UNIWERSYTET „STANKIN”
Katedra Inżynierii Środowiska i Bezpieczeństwa
żywotna aktywność
Raport na ten temat:
„Alternatywne źródła energii: Wiatr”
Ukończył: Deminsky Nikołaj Wiaczesławowicz
Sprawdzone przez: Khudoshina Marina Yurievna
Moc wiatru - gałąź energetyki specjalizująca się w wykorzystaniu energii wiatru - energii kinetycznej mas powietrza w atmosferze. Energia wiatru zaliczana jest do odnawialnych form energii, gdyż powstaje w wyniku działania słońca. Energia wiatrowa to szybko rozwijająca się branża, a na koniec 2008 roku łączna moc zainstalowana wszystkich turbin wiatrowych wyniosła 120 gigawatów, co oznacza wzrost sześciokrotnie od 2000 roku.
Energia wiatrowa przychodzi wraz ze słońcem
Energia wiatru jest w rzeczywistości formą energii słonecznej, ponieważ ciepło słoneczne powoduje powstawanie wiatrów. Promieniowanie słoneczne ogrzewa całą powierzchnię Ziemi, ale nierównomiernie i z różną szybkością.
Różne rodzaje powierzchni — piasek, woda, skały i różne rodzaje gleby — pochłaniają, przechowują, odbijają i uwalniają ciepło z różną szybkością, a Ziemia staje się ogólnie cieplejsza w ciągu dnia i chłodniejsza w nocy.
W rezultacie powietrze nad powierzchnią Ziemi również nagrzewa się i ochładza z różną szybkością. Gorące powietrze unosi się, obniżając ciśnienie atmosferyczne w pobliżu powierzchni Ziemi, co przyciąga chłodniejsze powietrze, aby je zastąpić. Nazywamy ten ruch wiatrem powietrznym.
Energia wiatrowa jest zmienna
Kiedy powietrze porusza się, powodując wiatr, ma energię kinetyczną – energię, która powstaje za każdym razem, gdy masa zostaje wprawiona w ruch. Jeśli zostanie zastosowana odpowiednia technologia, energię kinetyczną wiatru można wychwycić i przekształcić w inne formy energii, takie jak energia elektryczna i energia mechaniczna. To jest energia wiatrowa.
Tak jak najstarsze wiatraki w Persji, Chinach i Europie wykorzystywały energię wiatru do pompowania wody lub mielenia zboża, dzisiejsze turbiny wiatrowe i wieloturbinowe farmy wiatrowe wykorzystują energię wiatru do wytwarzania czystej, odnawialnej energii do zasilania domów i firm .
Energia wiatrowa jest czysta i odnawialna
Energia wiatrowa uznawana jest za ważny element każdej długoterminowej strategii energetycznej, gdyż do jej wytwarzania wykorzystuje się naturalne i praktycznie niewyczerpane źródło energii – wiatr. Stanowi to wyraźny kontrast w porównaniu z tradycyjnymi elektrowniami na paliwa kopalne.
Energia wiatrowa jest również czysta; nie zanieczyszcza powietrza, gleby i wody. Jest to istotna różnica pomiędzy energią wiatrową a niektórymi innymi źródłami energii odnawialnej, takimi jak energia jądrowa, które wytwarzają ogromne ilości trudnych do zagospodarowania odpadów.
Energia wiatrowa czasami koliduje z innymi priorytetami
Jedną z przeszkód w zwiększaniu wykorzystania energii wiatrowej na świecie jest konieczność lokalizacji farm wiatrowych na dużych obszarach lub wzdłuż wybrzeża, aby najskuteczniej wychwytywać wiatr.
Wykorzystanie tych obszarów do wytwarzania energii wiatrowej czasami koliduje z innymi priorytetami, takimi jak rolnictwo, urbanistyka lub piękne widoki na morze z drogich domów zlokalizowanych w najlepszych obszarach.
Przyszły wzrost zużycia energii wiatrowej
Priorytety będą się zmieniać wraz ze wzrostem zapotrzebowania na czystą i odnawialną energię oraz poszukiwaniem alternatyw dla ograniczonych dostaw ropy, węgla i gazu ziemnego.
A w miarę jak koszty energii wiatrowej spadają w wyniku udoskonaleń technologii i technologii wytwarzania energii, ta forma energii będzie zyskiwać coraz większe znaczenie jako główne źródło energii elektrycznej i mechanicznej.
Energia wiatrowa w Rosji
Potencjał techniczny rosyjskiej energetyki wiatrowej szacowany jest na ponad 50 000 miliardów kWh/rok. Potencjał gospodarczy wynosi około 260 miliardów kWh/rok, co stanowi około 30 procent produkcji energii elektrycznej we wszystkich elektrowniach w Rosji.
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w kraju według stanu na 2006 rok wynosi około 15 MW.
Jedna z największych elektrowni wiatrowych w Rosji (5,1 MW) zlokalizowana jest w pobliżu wsi Kulikowo, w obwodzie zelenogradzkim, w obwodzie kaliningradzkim. Jego średnioroczna produkcja wynosi około 6 milionów kWh.
Na Czukotce farma wiatrowa Anadyrskaja pracuje z mocą 2,5 MW (10 turbin wiatrowych po 250 kW każda) i średnioroczną mocą ponad 3 mln kWh, równolegle do stacji zainstalowany jest silnik spalinowy, który generuje 30% mocy energię instalacji.
Również duże elektrownie wiatrowe znajdują się w pobliżu wsi Tyupkildy w powiecie Tuymazinsky w Republice. Baszkortostan (2,2 MW).
W Kałmucji, 20 km od Elisty, znajduje się farma wiatrowa Kałmuk o planowanej mocy 22 MW i rocznej produkcji 53 mln kWh, w 2006 r. jedna instalacja Rainbow o mocy 1 MW i produkcji od 3 do 5 zainstalowano na miejscu milion kWh.
W Republice Komi, niedaleko Workuty, budowana jest elektrownia Zapolyarnaya VDPP o mocy 3 MW. Od 2006 roku dostępnych jest 6 jednostek o mocy 250 kW każdy i łącznej mocy 1,5 MW.
Na Wyspie Beringa na Wyspach Komandorskich działa farma wiatrowa o mocy 1,2 MW.
W 1996 r. W obwodzie Tsimlyansky w obwodzie rostowskim zainstalowano farmę wiatrową Markinskaya o mocy 0,3 MW.
W Murmańsku działa instalacja o mocy 0,2 MW.
Udanym przykładem wykorzystania możliwości turbin wiatrowych w trudnych warunkach klimatycznych jest elektrownia wiatrowo-dieselowa w Cape Set-Navolok na Półwyspie Kolskim o mocy do 0,1 MW. W 2009 roku w odległości 17 kilometrów od niej rozpoczęły się badania parametrów przyszłej farmy wiatrowej współpracującej z TPP Kisłogubskaja.
Istnieją projekty na różnych etapach rozwoju Farma Wiatrowa Leningrad 75 MW Region Leningradzki, Farma Wiatrowa Yeisk 72 MW Terytorium Krasnodarskie, Farma Wiatrowa Morskoy 30 MW Karelia, Farma Wiatrowa Primorskaya 30 MW Terytorium Primorskie, Farma Wiatrowa Magadan 30 MW Region Magadan, Chuy Farma wiatrowa 24 MW Republika Ałtaju, Ust-Kamczack VDES 16 MW obwód kamczacki, Nowikowska VDES 10 MW Republika Komi, farma wiatrowa Dagestan 6 MW Dagestan, farma wiatrowa Anapa 5 MW obwód krasnodarski, farma wiatrowa Noworosyjsk 5 MW obwód krasnodarski i farma wiatrowa Valaam 4 MW Karelia.
W obwodzie kaliningradzkim rozpoczęła się budowa Morskiego Parku Wiatrowego o mocy 50 MW. W 2007 roku projekt ten został zamrożony.
Jako przykład wykorzystania potencjału terytoriów Morza Azowskiego można wskazać działającą w 2007 roku farmę wiatrową Nowoazów o mocy 20,4 MW, zainstalowaną na ukraińskim wybrzeżu Zatoki Taganrog.
Realizowany jest „Program rozwoju energetyki wiatrowej RAO JES Rosji”. W pierwszym etapie (2003-2005) rozpoczęto prace nad stworzeniem wielofunkcyjnych kompleksów energetycznych (MEC) opartych na generatorach wiatrowych i silnikach spalinowych. W drugim etapie we wsi Tiksi powstanie prototyp MET – generatory wiatrowe o mocy 3 MW i silniki spalinowe. W związku z likwidacją RAO JES z Rosji wszystkie projekty związane z energetyką wiatrową zostały przeniesione do RusHydro. Pod koniec 2008 roku RusHydro rozpoczęło poszukiwania perspektywicznych terenów pod budowę elektrowni wiatrowych.
Oszczędność paliwa
Generatory wiatrowe praktycznie nie zużywają paliw kopalnych. Eksploatacja generatora wiatrowego o mocy 1 MW przez 20 lat pozwala zaoszczędzić około 29 tys. ton węgla lub 92 tys. baryłek ropy.
Literatura:
1) Artykuł Larry'ego Westa, http://environment.about.com
2) D. de Renzo, V.V. Zubarew Energia wiatrowa. Moskwa. Energoatomizdat, 1982
3) E. M. Fateev Zagadnienia energetyki wiatrowej. Podsumowanie artykułów. Wydawnictwo Akademii Nauk ZSRR, 1959
Aplikacja:
Nowoczesne alternatywne źródło energii (wiatr)
Inne dyplomy z fizyki
t że wykorzystanie turbin wiatrowych jest opłacalne nawet w przypadkach, gdy farmy wiatrowe pracują całą dobę. Głównym zadaniem wykorzystania turbin wiatrowych na obszarach wiejskich (wieś Niekrasówka) jest oszczędzanie paliwa do produkcji energii.
To, czy jest to opłacalne, czy nieopłacalne, można określić po prostu odpowiadając na pytanie: „Ile lat może zająć spłata wartości księgowej turbiny wiatrowej (np. AVE-250) ze względu na koszt zaoszczędzonego paliwa?” Standardowy okres zwrotu inwestycji dla stacji wynosi 6,7 lat. Przez rok we wsi Niekrasowka zużywa 129 180 kWh, 1 kW energii dla przedsiębiorstw wynosi obecnie 2,85 rubla. Z tego można znaleźć okres zwrotu:
Tokup = P/Pch, Pch = P - Z,
gdzie: P to zysk przedsiębiorstwa bez odliczenia kosztów zakupu farmy wiatrowej, Pch to zysk netto przedsiębiorstwa, Z to koszty poniesione na zakup farmy wiatrowej (700 tys. rubli)
P = 6,7*129180*2,85 = 2466692 rubli
Pch = 2466692 - 900000 = 1566692 pocierać
Tokup = 2466692/1566692 = 1,6 roku
Widzimy, że okres zwrotu inwestycji w elektrownię jest krótszy od normy, która wynosi 6,7 roku, zatem zakup tej farmy wiatrowej jest opłacalny. Jednocześnie farma wiatrowa ma znaczącą przewagę nad elektrownią cieplną, ponieważ koszty inwestycyjne praktycznie nie są „martwe”, ponieważ turbina wiatrowa zaczyna wytwarzać energię elektryczną 1 - 3 tygodnie po dostarczeniu na miejsce instalacji .
Wniosek
W ramach tego projektu szkoleniowego przyglądałem się projektowi turbiny wiatrowej dla wioski. Niekrasowki, aby zaopatrzyć tę wieś w niezbędną energię.
Zrobiłem następujące obliczenia:
wybór wymaganego generatora
wybór kabla
obliczenie okresu zwrotu
obliczenia ostrza
wybrane charakterystyki wiatru
Podsumowując, mogę stwierdzić, że budowa farmy wiatrowej na tym terenie jest wskazana. Ze względu na fakt, że mieszkamy na północy Sachalinu i panują tu stałe wiatry (a wiatr jest niewyczerpanym źródłem energii, a podczas jego transformacji nie powstają żadne szkodliwe emisje do środowiska) oraz w rozważanym regionie Ocha, z wyjątkiem w przypadku elektrowni cieplnych nie ma alternatywnych źródeł zaopatrzenia w energię elektryczną, wówczas mój projekt jest odpowiedni dla tej lokalizacji.
Bibliografia
1. Bezrukikh P.P. Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w Rosji // Biuletyn informacyjny „Energia Odnawialna”. M.: Intersolarcenter, 1997. Nr 1.
W tym dziale naszej biblioteki gromadzone są książki i artykuły poświęcone energetyce wiatrowej. Jeżeli posiadasz materiały, które nie zostały tu zaprezentowane, prosimy o przesłanie ich do publikacji w naszej bibliotece.
„Niewyczerpana energia. Książka 1. Generatory wiatrowe”
wyd. Narodowy Uniwersytet Lotnictwa i Kosmonautyki, Charków, 2003, format - .djvu.
V.S.Krivtsov, A.M.Oleinikov, A.I.Yakovlev. „Niewyczerpana energia. Książka 2. Energia wiatrowa”
wyd. Narodowy Uniwersytet Aerokosmiczny, Charków, 2004, format - .pdf.
Rozważono fizyczne procesy konwersji energii w turbinach wiatrowych i generatorach elektrycznych. Podano przykłady i wyniki obliczeń aerodynamicznych, wytrzymałościowych i elektromagnetycznych, które porównano z danymi eksperymentalnymi. Opisano konstrukcje elektrowni i generatorów wiatrowych, ich charakterystyki eksploatacyjne oraz układy sterowania.
Ya.I.Shefter, I.V.Rozhdestvensky. „Do wynalazcy o silnikach i turbinach wiatrowych”
wyd. Ministerstwo Rolnictwa ZSRR, Moskwa, 1967, format - .djvu.
Autorzy książki spędzili kilka lat analizując propozycje i rozwiązania dotyczące budowy elektrowni wiatrowych. Książka w zwięzłej i przystępnej formie dostarcza krótkich informacji o energetyce wiatrowej i zasadach działania głównych układów turbin wiatrowych, systematyzuje główne propozycje wynalazców oraz opisuje konstrukcje turbin wiatrowych produkowanych w Związku Radzieckim.
V.P. Charitonow. „Autonomiczne elektrownie wiatrowe”
wyd. Akademia Nauk Rolniczych, Moskwa, 2006, format - .djvu.
Podano opis i charakterystykę autonomicznych elektrowni wiatrowych (WPP) przeznaczonych do podnoszenia i odsalania wody, zasilania energią, produkcji ciepła i innych celów. W artykule przedstawiono wyniki badań teoretycznych turbin wiatrowych łopatkowych przy zmiennym przepływie powietrza oraz zalecenia dotyczące optymalizacji ich agregacji z różnego rodzaju obciążeniami. Odzwierciedlono doświadczenia w opracowywaniu serii generatorów dla turbin wiatrowych i systemów wzbudzenia dla nich. Przeprowadzono analizę warunków wietrznych wraz z zaleceniami dotyczącymi wyboru lokalizacji elektrowni wiatrowych. Analizowane są wskaźniki ekonomiczne turbin wiatrowych różnej wielkości.
B.B. Kazhinsky. „Najprostsza elektrownia wiatrowa KD-2”
wyd. DOSARM, Moskwa, 1949, format - .djvu.
Niniejsza broszura opisuje najprostszą turbinę wiatrową, jaką można wyprodukować w domu.
Kargiev V.M., Martirosov S.N., Murugov V.P., Pinov A.B., Sokolsky A.K., Kharitonov V.P. "ENERGIA WIATROWA. Wytyczne dotyczące stosowania małych i średnich turbin wiatrowych”.
Wydawnictwo „Intersolarcenter”, Moskwa, 2001.
Poradnik został przygotowany przez rosyjskie centrum energii słonecznej Intersolarcenter w ramach projektu ORET (Organizacja Promocji Technologii Energetycznych) na podstawie materiałów zaproponowanych przez agencję badawczą ETSU (Wielka Brytania), partnera ORET Intersolarcenter.
„Rodzaje turbin wiatrowych. Nowe projekty i rozwiązania techniczne”
Istniejący projektanci generatorów wiatrowych, a także proponowane projekty stawiają energetykę wiatrową poza konkurencją pod względem oryginalności rozwiązań technicznych w porównaniu do wszystkich innych minikompleksów energetycznych wykorzystujących odnawialne źródła energii.
E.M. Fateev. „Silniki i turbiny wiatrowe”
wyd. OGIZ-SELKHOZGIZ, Moskwa, 1948
Książka zawiera wiele materiałów teoretycznych na temat wiatru, jego charakterystyki, rodzajów turbin wiatrowych i metod obliczania ich mocy.
Birladyan A.S. „Silniki wiatrowe do turbin wiatrowych”
Format.pdf.
W artykule omówiono problem doboru turbiny wiatrowej do instalacji wiatrowo-elektrycznych. Przez
porównanie wskaźników i charakterystyk turbin wiatrowych pokazuje, że dla istniejących trybów i prędkości wiatru na terytorium Republiki Mołdawii konieczne jest zastosowanie wolnoobrotowych (wielołopatowych) turbin wiatrowych klasy skrzydłowej.
Strickland, MD, E.B. Arnett, W.P. Erickson, D.H. Johnson, G.D. Johnson, ML, Morrison, JA Shaffer, W. Warren-Hicks. „KOMPLEKTOWY PRZEWODNIK PO BADANIU INTERAKCJI ENERGII WIATROWEJ I PRZYRODY”.
National Wind Coordinating Collaborative, 2011, w języku angielskim, format - .pdf.
Celem niniejszego dokumentu jest dostarczenie wskazówek osobom zajmującym się projektowaniem i budową turbin wiatrowych lub badaniem interakcji takich instalacji z otoczeniem.
"Energia wiatrowa. Poradnik dla małych i średnich przedsiębiorstw”.
wyd. Komisja Europejska, 2001, w języku angielskim. język, format - .pdf.
Celem tej publikacji jest pomoc w zrozumieniu czynników wpływających na decyzję o wykorzystaniu energii wiatrowej oraz zachęcenie osób prywatnych i MŚP do zakładania małych i średnich instalacji turbin wiatrowych.
