Характеристики волн

Вывод

Недостатки

Достоинства

Достоинства и недостатки ветрогенераторов

C) Ортогональные

Ортогональные ветроагрегаты, как полагают специалисты, перспективны для большой энергетики. Сегодня перед ветропоклонниками ортогональных конструкций стоят определенные трудности. Среди них, в частности, проблема запуска. В ортогональных установках используется тот же профиль крыла, что и в дозвуковом самолете. Самолет, прежде чем «опереться» на подъемную силу крыла, должен разбежаться. Так же обстоит дело и в случае с ортогональной установкой. Сначала к ней нужно подвести энергию - раскрутить и довести до определенных аэродинамических параметров, а уже потом она сама перейдет из режима двигателя в режим генератора.

Отбор мощности начинается при скорости ветра около 5 м/с, а номинальная мощность достигается при скорости 14-16 м/с. Предварительные расчеты ветроустановок предусматривают их использование в диапазоне от 50 до 20 000 кВт. В реалистичной установке мощностью 2000 кВт диаметр кольца, по которому движутся крылья, составит около 80 метров. У мощного ветродвигателя большие размеры. Однако можно обойтись и малыми - взять числом, а не размером. Снабдив каждый электрогенератор отдельным преобразователем можно просуммировать выходную мощность вырабатываемую генераторами. В этом случае повышается надежность и живучесть ветроустановки.

- Экологически-чистый вид энергии

- Эргономика

- Возобновимая энергия

- Ветровая энергетика - лучшее решение для труднодоступных мест.

- Нестабильность

- Относительно невысокий выход электроэнергии

- Высокая стоимость

- Природные условия

- Шумовое загрязнение

- Пожары

Ветроэнергетика является наиболее развитой сферой практического использования природных возобновляемых энергоресурсов. Мировыми лидерами в ветроэнергетике являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия. В настоящее время в России возникли новые организации, занимающиеся ветроэнергетикой, постепенно налаживается сотрудничество с зарубежными партнерами.

В России, по мнению экспертов, уникальное сочетание благоприятных факторов для развития ветроэнергетики:

- обширная территория;

- богатый и хорошо изученный потенциал ветра (127 ТВтч);

- большие объёмы энергопотребления, связанные с климатическими условиями и структурой экономики.

В настоящее время, прорабатывается и реализуется целый ряд проектов строительства ветроэнергетических станций (ВЭС), мощностью чаще всего от 100 до 300 МВт каждая, практически по всей территории страны, хотя большая часть сконцентрирована на северо-западе и юге европейской части России: Ленинградская область; Псковская область; Ростовская область и Северный Кавказ (Порт Кавказ, Анапа, Темрюк, Карачаево-Черкесия); Оренбург; Остров Русский в Приморье.

Всего в России насчитывается 20-25 проектов ВЭС в разной степени продвижения.

электричество солнце ветер биомасса

Глава 4. Энергия волн

Существует несколько видов волн в зависимости от их происхождения и характеристик. Обычно когда речь идет об энергии волн, то что мы имеем ввиду, это ветровые волны, которые образуются из-за ветра, дующего через обширные океанские пространства. Эти волны могут рассматриваться в качестве важного источника энергии сами по себе. Ветер, в свою очередь, образуется из-за неравномерного распределения солнечной энергии по земной поверхности. Средняя плотность энергии волн в океане довольно низкая около 2,7 Вт/м², что значительно ниже средней плотности солнечной энергии. Однако при возникновении высоких волн энергия становится более концентрированной.

Есть и другой тип волн - прибой, который можно наблюдать в прибрежных зонах. Их энергия так же может рассматриваться в качестве источника энергии, преимущественно местного значения.

Кроме ветровых волн, есть и приливные волны. Их энергия так же велика, но они рассматриваются отдельно от ветровых волн. Энергию одиночных волн, известных как цунами практически невозможно обуздать.

Форма и поведение волн в значительной степени зависят от глубины моря. Волны, идущие в глубокой воде, имеют синусоидальную форму, и их поведение можно описать с известной долей точности при помощи теории линейных колебаний. Волны в мелких водах имеют более сложную форму, и их описание требует более тонкого подхода. Волны, рассматриваемые в качестве источника энергии, - это главным образом волны в глубоких водах.

Энергия, содержащаяся в волне, пропорциональна длине волны л и квадрату её высоты H. Самыми привлекательными волнами с точки зрения извлечения энергии, являются высокие волны, высотой около 2 м и длинной до 100-150 м. такие волны, возникающие в открытом океане вдали от берега, могут выработать от 50 до 70 кВт энергии на каждый метр фронта волны.

Со стороны, кажется, что волна распространяется с некоторой скоростью в направлении перпендикулярном фронту волны. Однако это только кажущееся движение. На самом деле частицы воды в волне движутся по кругу; частичка воды, расположенная на поверхности, вращается по орбите диаметром d_s равному высоте H (расстоянию между гребнем волны и впадиной). Чем глубже находится частица воды, тем меньше диаметр её орбиты dz уменьшается в соответствии с экспоненциальными законом:

d_z=d_s*e^-kz,

где k=2 так называемое «волновое число».

В зависимости от характера движения частичек воды энергия волны складывается из двух составляющих - кинетической энергии и потенциальной энергии. Кинетическая энергия связана с вращательным движением частичек воды, в то время как потенциальная энергия определяется поднятием частичек воды над средним уровнем моря. В синусоидальной волне обе эти величины равны.

Общую энергию волны Е [J m^-2] на 1 м волнового фронта в ширину и 1 м длины волны вдоль направления её распространения можно высчитать, зная с, кг/ м^-3 - плотность воды и g, м/с^-2 - ускорение силы тяжести.

Потенциал удельной мощности Р [W m^-2] волны может быть оценен по формуле:

Р=,

где ф, с - период волны.

Например, удельная мощность волны высотой 2 м с периодом в 10 с будет равна приблизительно 500 Вт/м^-2. Принимая во внимание обширные океанские просторы, можно подсчитать, что суммарная энергия океана достаточно существенна.

Дата добавления: 2015-05-10