Энергия ветра

Учреждение образования

Гомельский государственный  технический университет имени  П.О. Сухого

 

 

Кафедра «Основы экологии и энергосбережения»

 

 

 

 

Реферат

 

На тему : “Энергия ветра ”

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                      Выполнили студенты  группы МГ-12

                                                                                                                                     Герилович Ольга

                                                                                                                                      Михневич Екатерина

                                                                                                                                      Принял преподаватель

                                                                                                                           Полозова О.А.               

 

 

 

Гомель 2012

 

 

Содержание

 

1. История использования  энергии ветра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Современные методы  генерации электроэнергии из  энергии ветра . . . . . . . . .

3. Использование энергии ветра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Перспективы развития  ветроэнергетики в мире . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Экономические  аспекты ветроэнергетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Экологические  аспекты ветроэнергетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Ветроэнергетика  в Беларуси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    Источники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. История использования энергии ветра

 

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра — кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2008 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 120 гигаватт, увеличившись вшестеро с 2000 года.

 

                           

Рисунок 1 Мельница со станиной                      Рисунок 2 Ветряные мельницы в Ла Манче, Испания

 

«Мельницы на козлах, так называемые немецкие мельницы, являлись до середины XVI в. единственно известными. Сильные бури могли опрокинуть такую мельницу вместе со станиной. В середине XVI столетия один фламандец нашел способ, посредством которого это опрокидывание мельницы делалось невозможным. В мельнице он ставил подвижной только крышу, и для того, чтобы поворачивать крылья по ветру, необходимо было повернуть лишь крышу, в то время как само здание мельницы было прочно укреплено на земле» (К. Маркс. «Машины: применение природных сил и науки»).

Масса козловой мельницы была ограниченной в связи с тем, что  её приходилось поворачивать вручную. Поэтому была ограниченной и её производительность. Усовершенствованные мельницы получили название шатровых.

В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. Толедо — 1526 г., Глочестер — 1542 г., Лондон — 1582 г., Париж — 1608 г., и др. Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.

Первая в  мире современная ветроэлектростанция  с горизонтальной осью мощностью 100 кВт была построена в 1931 году в Крыму.

 

 

 

 

2. Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

Современные ветрогенераторы  работают при скоростях ветра  от 3—4 м/с до 25 м/с.

Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

В августе 2002 года компания Enercon построила прототип ветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 7,5 МВт для офшорного применения.

Наибольшее распространение  в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Были попытки построить ветрогенераторы так называемой ортогональной конструкции, то есть с вертикальным расположением оси вращения. Считается, что они имеют преимущество в виде очень малой скорости ветра, необходимой для начала работы ветрогенератора. Главная проблема таких генераторов — механизм торможения. В силу этой и некоторых других технических проблем ортогональные ветроагрегаты не получили практического распространения в ветроэнергетике.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.

Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров. 5 июня 2009 года компании Siemens AG и норвежская Statoil объявили об установке первой в мире коммерческой плавающей ветроэнергетической турбины мощностью 2,3 МВт, производства Siemens Renewable Energy.

 

3. Использование энергии ветра

 

В 2008 году суммарные мощности ветряной энергетики выросли во всём мире до 120 ГВт. Ветряные электростанции всего мира в 2007 году произвели около 200 млрд кВт·ч, что составляет примерно 1,3 % мирового потребления электроэнергии. Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов.

 

 

 

В 2007 году в Европе было сконцентрировано 61 % установленных ветряных электростанций, в Северной Америке 20 %, Азии 17 %.

 

 
Таблица 1 Суммарные установленные мощности, МВт, по странам мира 2005—2007 г. Данные Европейской ассоциации ветроэнергетики и GWEC.

Страна	2005 г., МВт.	2006 г., МВт.	2007 г., МВт.	2008 г. МВт.
США	9149	11603	16818	25170
Германия	18428	20622	22247	23903
Испания	10028	11615	15145	16754
Китай	1260	2405	6050	12210
Индия	4430	6270	7580	9645
Италия	1718	2123	2726	3736
Великобритания	1353	1962	2389	3241
Франция	757	1567	2454	3404
Дания	3122	3136	3125	3180
Португалия	1022	1716	2150	2862
Канада	683	1451	1846	2369
Нидерланды	1224	1558	1746	2225
Япония	1040	1394	1538	1880
Австралия	579	817	817,3	1306
Швеция	510	571	788	1021
Ирландия	496	746	805	1002
Австрия	819	965	982	995
Греция	573	746	871	985
Норвегия	270	325	333	428
Бразилия	29	237	247,1	341
Бельгия	167,4	194	287	-
Польша	73	153	276	472
Турция	20,1	50	146	433
Египет	145	230	310	365
Чехия	29,5	54	116	-
Финляндия	82	86	110	-
Украина	77,3	86	89	-
Болгария	14	36	70	-
Венгрия	17,5	61	65	-
Иран	23	48	66	85
Эстония	33	32	58	-
Литва	7	48	50	-
Люксембург	35,3	35	35	-
Аргентина	26,8	27,8	29	29
Латвия	27	27	27	-
Россия	14	15,5	16,5	-

 

Таблица 2 Суммарные установленные мощности, МВт, и прогноз WWEA до 2010 г.

1997	7475
1998	9663
1999	13696
2000	18039
2001	24320
2002	31164
2003	39290
2004	47686
2005	59004
2006	73904
2007	93849
2008	120791
2009 прогноз	140000
2010 прогноз	170000

 

Страны Евросоюза в 2005 году вырабатывают из энергии ветра около 3 % потребляемой электроэнергии.

В 2007 году ветряные электростанции Германии произвели 14,3 % от всей произведённой в Германии электроэнергии.

В 2007 году более 20 % электроэнергии в Дании вырабатывалось из энергии ветра.

Индия в 2005 году получает из энергии ветра около 3 % всей электроэнергии.

В 2007 году в США из энергии ветра было выработано 48 млрд кВт·ч электроэнергии, что составляет более 1 % электроэнергии, произведённой в США за 2007 год.

Португалия и Испания  в некоторые дни 2007 года из энергии  ветра выработали около 20 % электроэнергии. 22 марта 2008 года в Испании из энергии ветра было выработано 40,8 % всей электроэнергии страны.

 

 

 

4. Перспективы развития ветроэнергетики в мире

 

Запасы энергии ветра  более чем в сто раз превышают  запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Мощность высотных потоков  ветра (на высотах 7-14 км) примерно в 10-15 раз выше, чем у приземных. Эти  потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.

Правительством Канады установлена цель к 2015 году производить 10 % электроэнергии из энергии ветра.

Германия планирует к 2020 году производить 20 % электроэнергии из энергии ветра.

Европейским Союзом установлена цель: к 2010 году установить 40 тыс. МВт ветрогенераторов, а к 2020 году — 180 тыс. МВт.

В Испании к 2011 году будет установлено 20 тыс. МВт ветрогенераторов.

В Китае принят Национальный План Развития. Планируется, что установленные мощности Китая должны вырасти до 5 тыс. МВт к 2010 году и до 30 тыс. МВт к 2020 году.

Индия к 2012 году увеличит свои ветряные мощности в 4 раза в сравнении с 2005 годом. К 2012 году будет построено 12 тыс. МВт новых ветряных электростанций.

Новая Зеландия планирует производить из энергии ветра 20 % электроэнергии.

Великобритания планирует производить из энергии ветра 10 % электроэнергии к 2010 году.

Египет — к 2010 году установить 850 МВт новых ветрогенераторов.

Япония планирует  к 2010 — 2011 году увеличить мощности своих ветряных электростанций до 3000 МВт.

Международное Энергетическое Агентство International Energy Agency (IEA) прогнозирует, что к 2030 году спрос на ветрогенерацию составит 4800 гигаватт.

 

 

5. Экономические аспекты ветроэнергетики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4. Лопасти ветрогенератора на строительной площадке.

 

Экономия топлива

Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого  топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет  сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Себестоимость электроэнергии

Себестоимость электричества, производимого ветрогенераторами, зависит от скорости ветра.

 

Скорость  ветра	Себестоимость (для США, 2004 год)
7,16 м/c	4,8 цента/кВт·ч;
8,08 м/с	3,6 цента/кВт·ч;
9,32 м/с	2,6 цента/кВт·ч.

 

Для сравнения: себестоимость электричества, производимого на угольных электростанциях США, 4,5—6 цента/кВт·ч. Средняя стоимость электричества в Китае 4 цента/кВт·ч.

При удвоении установленных  мощностей ветрогенерации себестоимость  производимого электричества падает на 15 %. Ожидается, что себестоимость ещё снизится на 35—40 % к концу 2006 г. В начале 80-х годов стоимость ветряного электричества в США составляла $0,38.

В марте 2006 года Earth Policy Institute (США) сообщил о том, что в двух районах США стоимость ветряной электроэнергии стала ниже стоимости традиционной энергии. Осенью 2005 года из-за роста цен на природный газ и уголь стоимость ветряного электричества стала ниже стоимости электроэнергии, произведённой из традиционных источников. Компании Austin Energy из Техаса и Xcel Energy из Колорадо первыми начали продавать электроэнергию, производимую из ветра, дешевле, чем электроэнергию, производимую из традиционных источников.