Вихідні положення до розрахунку вітроенергетичних установок

Вступ

Використання енергії відновлюваних джерел (ВДЕ) як альтернативи традиційним енергоносіям останнім часом стає все більш актуальним. Незаперечні переваги їх застосування – невичерпність і екологічна чистота, а також необхідність забезпечення енергетичної безпеки країн, зменшення обсягів шкідливих викидів і збереження запасів енергоресурсів для майбутніх поколінь, обумовили бурхливий розвиток відновлюваної енергетики як цілком конкурентноздатної галузі енергетики.

Відновлювані джерела енергії (ВДЕ)– це потоки енергії, що постійно або періодично діють у природі. В цілому всі енергетичні потоки ВДЕ поділяються на дві основні групи – пряма енергія сонячного випромінювання та її вторинні прояви в вигляді енергії вітру, гідроенергії, теплової енергії оточуючого середовища, енергії біомаси та інше. Загалом ВДЕ класифікують наступним чином:

· промениста енергія Сонця;

· енергія вітру;

· гідроенергія течій води, хвиль, припливів;

· теплова енергія оточуючого середовища (Землі, повітря, морів та океанів);

· енергія біомаси;

· геотермальна енергія.

Енергетичні ресурси Землі за даними Світової енергетичної Ради класифіковані на 16 видів, що об’єднують окремі групи, взаємопов’язані між собою:

– за рівнем і масштабами освоєння: «традиційні – нетрадиційні»;

– за природою енергоутворення: «відновлювані – невідновлювані».

КОНСТРУЮВАННЯ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК

Вихідні положення до розрахунку вітроенергетичних установок

Практика вітровикористання передбачає врахування двох акцентів під час проектування агрегатів:

- досягнення максимального виробітку енергії (робота вітроелектроустановок на загальну мережу);

- забезпечення технологічного числа годин роботи виробничих механізмів (автономні вітроустановки).

У залежності від врахування цих двох моментів вибирається економічно доцільна номінальна швидкість вітру (v_Н) (розрахункова швидкість), за якою розвивається номінальна потужність вітроустановки, і починається регулювання її потужності. В першому випадку відношення v_Н до середньорічної швидкості вітру, складає від 1,5 до 2. У другому випадку – це співвідношення не рекомендується перевищувати 1,25.

Значення середньорічної швидкості вітру оцінюють за багаторічними спостереженнями метеостанцій. Але слід врахувати, що режим виробітку енергії будь-якої реальної вітроенергоустановки описується нелінійною функцією:

,

E(v) =

де v₀ – початкова швидкість вітру роботи ВЕУ;

v_н – номінальна швидкість вітру;

v_кр – критична швидкість вітру, при якій припиняється робота ВЕУ;

Е – енергія, що може бути вироблена при до номінальних значеннях швидкості вітру;

Е_Н – енергія, що можу бути вироблена при регульованій швидкості вітру.

Крім того, досвід практичного застосування енергії вітру показує, що її доцільно використовувати при середньорічній швидкості вітру більше 4 м/с.

Важливою характеристикою є вертикальний профіль вітру, тобто зміна величини його швидкості за висотою. Тому для узгодження отриманих значень спостереження з висотою розташування вісі ротора застосовують залежність, що запропонована Д.Т. Лайхтманом:

,

де v – шукана швидкість на висоті h;

v₁ – швидкість вітру, що вимірюється біля Землі на висоті h₁;

h₀ – висота, на якій швидкість вітру дорівнює нулю (вона залежить від шорсткості поверхні: для снігового покриття – 0,5см; для поверхні з низькою травою – 3,2см; з більш високими рослинами – 5…7см; h_макс= 20см).

Іншою, не менш важливою характеристикою, є значення граничної швидкості вітру в зоні розташування вітроенергетичної установки. Режимні характеристики вітру такого роду застосовують при визначенні надійності та довговічності агрегатів, а також при проектуванні механізмів регулювання та виводу роторів з під вітру. В умовах України, де середня швидкість вітру не перевищує 5…7 м/с, швидкість вітру в бурю складає відповідно 40…50 м/с.

Згідно методики “ Germanisher Lloyd ” зовнішні умови поділяються на:

§ нормальні – вважаються події з ймовірністю, що перевищують один раз в рік або частіше;

§ граничні – події з ймовірністю перевищення один раз в 50 років.

У відповідності із зовнішніми умовами, ВЕУ поділяються на п’ять класів: I...IV і S. Вони характеризуються десятихвилинним осередненням значень граничної швидкості вітру із середньою ймовірністю перевищення швидкості вітру , що осереднюється за тривалий проміжок часу (обидві швидкості на висоті маточини).

Клас	I	II	III	IV
,м/с		42,5	37,5
,м/с		8,5	7,5

Максимальна швидкість вітру v_Е на висоті маточини, з періодом осереднення 5с та із ймовірністю перевищення один раз в 50 років, отримується шляхом множення значень із таблиці на коефіцієнт 1,4.

Поиск по сайту: