Альтернативные источники энергиии. Использование энергии ветра для получения электричества

Стовба  Софья Валерьевна

2107

2 курс

ГиМУ

12 марта 2012 г. 

Альтернативные  источники энергии. Использование энергии  ветра для получения  электричества. 

Я хотела бы обозначить такую проблему как получение энергии при низком риске причинении вреда экологии района.

3 основных аспекта,  которые я хотела бы осветить  в ряду обозначенной мною проблемы:

1. основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к альтернативным источникам энергии;
2. технология и создание данного альтернативного источника получения энергии;
3. статистика и практика сегодняшнего дня.

Приступим к  рассмотрению 1-го аспекта - основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к альтернативным источникам энергии.

1. глобально-экологическая: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий, их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата;
2. политическая: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;
3. экономическая: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче.
4. социальная: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС (атомная электростанция), ГРЭС (государственная районная электростанция), где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения  АЭС, крупных ГРЭС;
5. эволюционно-историческая: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой. Для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии. По прогнозу Мирового энергетического конгресса в 2020 году на долю АПЭ (альтернативных преобразователей энергии) придется 5,8 % общего энергопотребления. При этом в развитых странах (США, Великобритании и др.) планируется довести долю АПЭ до 20% (20% энергобаланса США - это примерно все сегодняшнее энергопотребление в России). В странах Европы планируется к 2020 г. обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70% жилищного фонда. Впереди всех по использованию альтернативных источников электроэнергии пока Германия. Согласно отчету местного Федерального союза энергетики и водного хозяйства (BDEW) в 2008 году эта цифра перешагнула 12 процентный рубеж.

Вывод: Таким образом, все перечисленные выше причины указывают на необходимость использования альтернативных источников в нашей стране и в мире. 

Теперь перейдём ко 2-ому аспекту - технология и создание данного альтернативного источника получения энергии, заодно будем параллельно рассматривать 3-ий аспект - статистика и практика сегодняшнего дня.

Ветер это один из нетрадиционных источников энергии. Ветер рассматривается специалистами как один из наиболее перспективных источников энергии, способный заменить не только традиционные источники, но и ядерную энергетику. Сама по себе энергия ветра использовалась сотни лет для плавания судов и работы ветряных мельниц.

Современные же ветровые турбины предназначены для производства электричества.

Получать электроэнергию при помощи ветра первыми научились  датчане в 1890 г. Производство «ветряной» электроэнергии организовано как на огромных ветряных фермах для национальных энергетических систем, так и на локальном уровне для удовлетворения потребностей сельских поселений или отдельных потребителей энергии (домохозяйств). До середины 1990-х гг. наибольшее распространение получили малые и средние ветроэнергетические установки мощностью от 100 до 500 кВт. В последние годы началось серийное производство ветрогенераторов мощностью до 2000 кВт.

Энергию ветра  относят к возобновляемым видам  энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика  является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2009 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 157 гВт, увеличившись вшестеро с 2000 года, а по оценке Всемирной метеорологической организации потенциал энергии ветра подсчитан относительно точно, ее запасы в мире составляют 170 трлн. кВт\ч в год.

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.

Вообще выработка электроэнергии с помощью ветра имеет ряд преимуществ:

• экологически чистое производство без вредных отходов;

• экономия дефицитного дорогостоящего топлива (традиционного и для атомных станций);

• доступность;

• практическая неисчерпаемость.

Ветроэнергоустановки  уже  разработаны и опробованы  основательно, но у энергии ветра  есть несколько существенных недостатков, которые затрудняют ее использование:

• ветер очень непредсказуем — часто меняет направление;

• вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара;

• а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки.

Ветроэнергостанции  не безвредны:

• они мешают полетам птиц и насекомых;
• шумят;
• отражают радиоволны вращающимися лопастями.

Но эти недостатки можно уменьшить, располагая ветрогенераторы в местах без большого скопления деревьев и зданий, ведь к тому же эти барьеры способствуют снижению скорости ветра.

Положительный пример по использованию энергии ветра показали Дания, Нидерланды, Швеция, Германия, Испания. В мире сейчас работает более 30 тысяч ветроустановок разной мощности. По энергии ветра установленным суммарным мощностям в ЕС явно доминируют Германия и Испания, однако, число энергии ветра на душу населения их опережает Дания более чем в два раза. В 2005 году в Дании было более 5000 ветряных турбин и более 8% из них относятся к энергии ветра кооперативов или отдельные ферм. Дания и Швеция, считают, что вкладывать средства в энергию ветра это более полезное дело, чем держать их в банке.

Так же разработаны и действуют так называемые циклонные электростанции мощностью до ста тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь в специальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным потоком, создает искусственный “циклон”, который вращает турбину. Такие установки намного эффективнее обычных ветряков. Чтобы компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные “ветряные фермы”. Ветряки при этом стоят рядами на обширном пространстве, потому что их нельзя ставить слишком тесно - иначе они будут загораживать друг друга. Такие “фермы” есть в США, во Франции, в Англии, но они занимают много места; в Дании “ветряную ферму” разместили на прибрежном мелководье Северного моря, где она никому не мешает, и ветер устойчивее, чем на суше.

А вот технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50000 миллиардов кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд. кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России. Развитию ветроэнергетики в России способствует:

• наличие ветровых ресурсов;
• создание технической базы;
• создание экономических условий для развития.

Одна из самых  больших ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн кВт\ч.

Приложение 1:

Ветровая мощность в 2005 году и произведенная ветровая электроэнергия в 2005 году Членами ЕС.

Партия	Ветровая мощность в 2005 году, МВт	Электроэнергия, произведенная в 2005 году, млрд. кВт-ч
Германия     Испания    Дания    Италия   D. Британия    ..............    Словакия    Литва	18 427,5 10 027,9 3 128,0 1 717,4 1 337,2  5,1 0,9	27,326 20,23 6,579 2,731 2,504  0,004 0,001
Из  общего ЕС	40 455,4	69,507

 

Приложение 2:

Как распределяются ветроэнергетические мощности по странам  мира?

Первое место - Германия, в которой установленная мощность ветрогенераторов составляет 20,6 ГВт. Далее следуют:

• Испания (11,6 ГВт),
• США (11,6 ГВт),
• Индия (6,2 ГВт),
• Дания (3,1 ГВт).

Наибольшие мощности по ветроэнергетике в 2006 г. были введены  в:

• США (2,4 ГВт),
• Германии (2,2 ГВт),
• Индии (1,8 ГВт),
• Испании (1,5 ГВт),
• Китае (1,3 ГВт),
• Франции (0,8 ГВт).

Приложение 3:

«Возможность  покупки ветрогенераторов в жизни» http://aenergy.ru/vetrogenerator

Ветрогенератор  в составе сети

Средние и крупные  ветрогенераторы - (единичной мощностью  от 50 кВт до 5 МВт), зачастую объединены в группы (ветропарки) и установлены на специально подобранных площадках с постоянно дующим свежим ветром (обычно на берегах водоемов, склонов холмов, гор, на равнинах). (8-15 м/с). Основным препятствием для развития ветропарков в РФ – отсутствие действующего механизма закупки ветровой энергии сетевыми компаниями, а также пока нерешенный вопрос о надбавках.

Стоимость:

Стоимость ветрогенератора  составляет 1000-1500 Евро за кВт установленной  мощности (в зависимости от производителя  и мощности ветряка). На рынке имеется  большое количество б/у реставрированных ветрогенераторов, стоимость которых вполовину меньше новых моделей.

География:

Перспективные районы для строительства: Краснодарский  край, Кавказ, Ленинградская область, Мурманская область, Дальний восток

Ветрогенератор  в составе автономного энергокомплекса

Ветрогенератор  может работать в полностью автономном режиме без сети (обычно это небольшие  и средние ветрогенераторы от 0,5 до 30 кВт). Помимо ветрогенератора  в состав энергокомплекса обязательно  входят аккумуляторные батареи, инвертор, контроллер и другое оборудование. Ветрогенератор может работать как индивидуально, так и в составе т.н. «гибридной установки», в комплексе с бензогенератором, дизель-генератором, солнечными батареями и т.д.

Рыночная ниша:

Предназначены для энергоснабжения индивидуальных домовладений и объектов, удаленных от централизованного энергоснабжения («сотовые» станции, фермы, метеостанции, охотхозяйства и т.д.).

Небольшие ветряки  могут эффективно «обслуживать»  небольшие дачи в режиме проживания «по выходным» - в течение недели ветряк накапливает электроэнергию в аккумуляторные батареи, которой хватает на выходные дни.

Стоимость:

Стоимость самого ветрогенератора также как и  в случае с большими ветряками  составляет 1000-1500 Евро за кВт. Необходимо учитывать также стоимость дополнительного оборудования (аккумуляторных батарей и т.д.). Стоимость все системы под ключ мощностью 2 кВт в условиях Подмосковья составляет около 200 тыс. р.