Альтернативные виды энергии ветра

 

 

Доклад

По дисциплине: Концепции современного естествознания

Тема: « Альтернативные виды энергии ветра»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2014 

Энергия ветра — это преобразованная энергия солнечного излучения, и пока светит Солнце, будут дуть и ветры. Таким образом, ветер — это тоже возобновляемый источник энергии. 
Ветры дуют везде, они могут дуть и летом, и зимой, и днем, и ночью — в этом их существенное преимущество перед самим солнечным излучением.  

Энергия ветра неоспорима. Люди веками пытались обуздать эту мощь. Ветер использовался для работы водяных насосов, мельниц, и движения кораблей по океанам.

Одно из последних достижений в использовании ветра - получение электричества. Для этих целей используется ветряная турбина, особый вид ветряной мельницы  много преимуществ. К примеру, они не вырабатывают диоксид углерода (CO2). И источник энергии неиссякаем.

Традиционные ветряки, вроде нидерландских с деревянными лопастями, испанских из парусины, или одиноких металлических западно-американских, не улавливают достаточно ветра, чтобы генерировать электричество. С этим справляется ветряная турбина, которая намного выше традиционных мельниц. Ветряная турбина выглядит как гигантская башня с огромными лопастями, вращающимися наверху. Поскольку на высоте ветер сильнее!

В удаленных уголках мира ландшафт украшают ряды ветряных турбин, вырабатывающих электричество. Среди ведущих производителей ветряной энергии Германия, США, Дания и Испания. Индия и Китай развиваются в этом направлении.

Как это работает

Получение электроэнергии из ветра — очень простой процесс. Он начинается с постройки очень высокой башни, ее высота может достигать 67 м (21-этажного здания). К специальной конструкции наверху на горизонтальной оси прикреплены лопасти. Конструкция содержит генератор и вал. Ветер вращает лопасти пропеллера, который вращает вал. Вал соединен с генератором, вырабатывающим электричество. Группа турбин обычно устанавливается на большой площади, чтобы образовать ветряную электростанцию.

Турбины и ветряные фермы бывают различных размеров. Для электроснабжения региона электросетевые компании требуют, чтобы каждая турбина вырабатывала от 100 киловатт до 1 мегаватта — это обеспечивает питание сети. Крупные ветряные фермы имеют до 200 турбин, в планах - постройка расширенных сетей. Небольшие ветряные электростанции и одиночные ветряки используют турбины, генерирующие менее 100 киловатт для питания домов, телекоммуникационного оборудования и водяных насосов.

Где находятся ветряные фермы?

Найти местоположение для ветряной фермы - непростая задача. Основное требование - наличие ветра. Место для ветряной фермы должно постоянно обдуваться ветрами, чтобы регулярно производить электричество. Для хорошей ветряной электростанции скорость ветра должна быть в среднем 5,5 м/с.

Многие места удовлетворяют этим требованиям, но для электростанции нужно много места. Для правильной работы турбины должны находиться на определенном расстоянии друг от друга. Больше открытого пространства на равнине обеспечивает большую скорость ветра, так как отсутствуют препятствия: здания, деревья, холмы, создающие препятствие для ветра. Высота местоположения также увеличивает скорость ветра, поэтому ветряные турбины очень высокие. К тому же высокие турбины используют преимущество равномерного ветра. Ветряки создают шум, поэтому ветряная ферма должна находиться там, где он не будет мешать людям.

Одно из решений проблемы выбора места: морские ветряные фермы. У морских ферм много преимуществ. Скорость ветра в море выше, поток более равномерный. Морские фермы не занимают землю, пригодную для другого использования - это хорошее решение для густонаселенных стран. Кроме того, водная гладь существенно уменьшает трение, замедляющее ветер.

 

Историческая справка

Первым человеком, который использовал ветер для получения электричества, был Чарльз Ф. Браш. В 1888 г. он построил ветряк в Клеверленде (шт. Огайо). Он выглядел как гигантский вентилятор с хвостом. Диаметр ротора был 17 м, на нем размещались 144 кедровых лопасти. Шарнирный хвост мог вращать ротор по ветру. Ветряк генерировал около 12 киловатт и заряжал аккумуляторы, находящиеся в подвале Браша. Аккумуляторы обеспечивали электричеством лампы и электрические моторы. Ветряк Браша работал 20 лет. Но Браш забросил этот проект и переключился на другие задачи.

В то же время датский изобретатель Поль ля Кур начал работу над получением электричества из ветра. Ля Кур в 1890-х изобрел первые ветряные турбины. В 1891 г. он протестировал первый образец и попытался организовать компанию по продаже электричества. Однако бизнес по продаже энергии ветра не получился.

Периодически интерес к энергии ветра изменялся. В 1920-х появились пропеллеры-турбины. В то время на западе США существовало множество небольших ветряных турбин. Создание масштабных электросетей в 1930-х уничтожило юный бизнес ветряной энергии. Подобным образом с 1918 по 1930 гг. в Дании небольшие ветрогенераторы были частью сети электроснабжения. Интерес снижался до Второй мировой войны, когда поставки ископаемого топлива снизились.

В 1940-е годы интерес к ветряным турбинам вновь возрос. Короткое время, в течение Второй мировой, на одном из холмов Вермонта работала турбина. Дания оставалась центральной площадкой для изучения ветряных турбин. Однако существенное развитие индустрия ветряной энергии получила лишь в 1970-х, после падения цен на нефть. К началу 1980-х старые проекты были пересмотрены и модернизированы для создания современных турбин и ветряных электростанций. К 80-м годам ветровые электростанции начали наполнять сельские районы многих стран мира.

Проблемы

Ветер — источник энергии, также является источником проблем для владельцев электростанций. Почему? Потому что ветер невозможно контролировать или прогнозировать. Ветер дует с перерывами. Ветреное время не всегда является периодом повышенного спроса на электричество. Локального прогноза ветра, столь необходимого ветряным фермам, не существует.

 

 

Все это делает энергию ветра в какой-то степени непредсказуемой: владельцы электростанций не могут гарантировать объем электроэнергии. Из-за этого для стабилизации поставок электроэнергии поставщики строят рядом с ветряной фермой электростанцию, работающую на ископаемом топливе. Кроме того, ветряные фермы могут быть подключены к основной электросети региона.

Постройка ветряной электростанции требует значительных начальных инвестиций, которые не обязательно быстро окупаются. Ветряные электростанции - это долгосрочный бизнес-проект.

Экологические проблемы в этом бизнесе также существуют. Есть мнение о влиянии ветряных электростанций на дикую природу. Не совсем понятно, мешает ли шум животным, обитающим в этой местности.

Некоторые люди обеспокоены появлением ветряных ферм с гигантскими турбинами. Однако наземные фермы находятся в изолированных местах, а морские удалены от берега так, что их едва видно.

Ветровая энергия может быть рассмотрена как форма солнечной энергии, как солнце - движущая сила любых погодных событий. Энергия ветра служит человеческим потребностям все 2000 лет и остался одним из наиболее перспективных возобновляемых альтернативных  источников энергии.