«Ветроэнергетика»
Скачать 142.9 Kb.
|
| ГУО «Средняя школа №31 г. Могилева» РЕФЕРАТ «Ветроэнергетика» Выполнил учащийся 10 «А» класса ГУО «Средняя школа №31 г.Могилева» Антонов Даниил Проверила учитель информатики: Билиевская К.С. Могилев 2013 СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ Быстрый рост энергопотребления, удорожание топлива и энергии, обострение экономических и экологических проблем топливно-энергетического комплекса требует более обоснованной и тщательной проработки принципов использования природных ресурсов и стратегии развития энергетики. Поэтому с каждым годом все более актуален поиск и освоение альтернативных нетрадиционных источников энергии, к которым, в частности, относится ветроэнергетика. Вопрос развития энергетических технологий, основанных на собственных ресурсах, становится для Республики Беларусь все более актуальным. Об этом говорится на самом высоком уровне: «Энергосбережение, использование альтернативных видов энергоносителей, прежде всего своих, возобновляемых, выходит на уровень задач национального значения» (из Послания Президента Республики Беларусь Национальному собранию). Специалисты подсчитали, что в течение первого десятилетия XXI в. энергия ветра может обеспечить 10% потребности Европы в электроэнергии. Используя большие неосвоенные запасы энергии ветра на морском побережье, европейские страны могут увеличить мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) до 40 тыс. МВт в 2010 г. и до 100 тыс. МВт в 2020 г. Если учесть, что суммарная мощность ВЭУ в Европе в 2000 г. составляла примерно 8 тыс. МВт, то приведенные цифры свидетельствуют о беспрецедентных темпах развития этого сектора энергетики. Повышение единичных мощностей и совершенствование технологии улучшают экономические показатели производства энергии на ВЭУ. Стоимость 1 кВт*Ч электроэнергии, вырабатываемой на ВЭУ, в 1980 г. составляла 0,45-0,60 нем. марки, а в 1995 г. снизилась до 0,11-0,25 нем. марки. По оценкам специалистов, в перспективе себестоимость электроэнергии на ВЭУ будет существенно снижаться. 2. ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРОУСТАНОВОК Среди возобновляемых источников энергии ветроэнергетика в мире занимает важное место. По оценкам Pacific Northwest Laboratory (США), площадь, на которой среднегодовая скорость ветра на высоте 8-10 м превышает 6,1 м/с, составляет 25% поверхности земли. С учетом экономических, технических, экологических и других ограничений к 2020 г. можно было бы установить ветроэлектростанции общей мощностью около 450 млн. кВт со среднегодовой выработкой электроэнергии более 900 млрд. кВт*ч в год, что составило бы примерно 3,5% вырабатываемой в мире электроэнергии. Ведущее место в мире по производству электроэнергии на ветроэлектростанциях (ВЭС) занимает Германия. Причиной успешного развития ветроэнергетики послужили принятые руководством страны в 1991 г. Акт об энергосбережении и Акт о подводе в электросеть энергии от возобновляемых источников. Такие же законодательные акты были приняты в Дании и Испании, что позволило этим странам не только создать промышленное производство ветроустановок, но и занять лидирующее положение в мире как по выработке электроэнергии на ВЭС, так и по продажам оборудования на мировом рынке ветроустановок. По данным на последний год XX в., установленная мощность ветроэлектростанции в Европе составляла:
Новым толчком к развитию ветроэнергетики, явилось подписание Киотского протокола, по которому все западноевропейские страны должны снизить выбросы С02 в атмосферу. С 1 апреля 2000 г. в Германии вступил в действие утвержденный бундестагом новый закон, направленный на развитие возобновляемых источников энергии. В частности, новый закон определяет дифференцированные тарифы на электроэнергию, производимую ветроэнергетическими установками. За такую электроэнергию в течение 5 лет, начиная с даты приемки ВЭУ в эксплуатацию, должна выплачиваться компенсация. Если ВЭУ будет установлена в море, то период компенсации увеличивается до 9 лет. Опираясь на благоприятные экономические условия и на успехи машиностроителей, ветроэнергетика в ФРГ в последние годы развивается бурными темпами. Крупные ВЭУ мощностью 1 МВт и выше выпускают фирмы Vestas, GET и Таске. Первая из них уже освоила выпуск ВЭУ на 1,5 МВт, а в стадии монтажа в 2000 г. находились 2 ВЭУ по 1,65 МВт. Ротор турбины этих мощных установок вращает 2 генератора: четырехполюсный асинхронный и асинхронный с возможностью регулирования скольжения на 10%. Фирма GET выпускает ВЭУ мощностью по 1,2 МВт с двухлопастной турбиной диаметром 61 м. Пятнадцать таких установок входят в состав комплекса Wismar. Следующая разработка — трехлопастная турбина мощностью 1,5 МВт для комплекса на земле Маклебург, Передняя Померания. Фирма Таске имеет в своем активе ВЭУ мощностью 1,5 МВт с высотой опоры 112,5 м. Демонстрационные испытания установки подтвердили несомненные ее преимущества перед серийными ВЭУ мощностью 600 кВт. Если оценивать успехи ветроэнергетики по максимальной мощности отдельных агрегатов, то бесспорным лидером являются США. В 1999 г. на ВЭС Big Spring в штате Техас были сданы в эксплуатацию 4 ВЭУ единичной мощностью по 1650 кВт. Отметка верхней точки установки достигает 113 м, что выше статуи Свободы. Основные рабочие характеристики этих ВЭУ впечатляют: диаметр ротора ветроколеса — 66 м, площадь размаха ротора — 3420 м2. ВЭУ рассчитана на следующие параметры: начальная скорость ветра — 4 м/с, оптимальная — 17,7 м/с, максимальная — 25 м/с. Чтобы избежать энергетических потерь, связанных с возможным взаимодействием и влиянием работы отдельных ВЭУ друг на друга, расстояние между ними принято равным 3,5 диаметра ротора в направлении ветра и 10 диаметрам ротора между рядами ВЭУ в группе. Несколько ранее на этой же ВЭС были введены в эксплуатацию 46 ВЭУ мощностью по 600 кВт каждая. С учетом новых вводов полная мощность Big Spring составила 34 МВт. Проектный годовой объем производства электроэнергии на этой электростанции составляет 117 млн. кВт*ч. Полная стоимость сооружения ВЭС Big Spring оценивается в 40 млн. долларов США, т. е. более 1170 долларов/кВт установленной мощности. Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на ВЭС Big Spring, оказалась значительно ниже, чем на ранее построенных электростанциях, но все же заметно выше той цены, которую планировала получить компания Enron Wind Power Corp. (входившая в недавно обанкротившийся холдинг Enron Corp.). Необходимо отметить, что в США, как и в Европе, за последние 15 лет себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на ВЭС, удалось снизить в несколько раз. Объясняется это, прежде всего, внедрением новых технологий. Так, лопасти ветроколес, изготавливаемые в настоящее время из стеклопластика или древесины, пропитанной эпоксидной смолой, удалось увеличить до 40 м и даже более, как в случае с Big Spring (в 80-е гг. рекордными считались лопасти в 13 м). Это позволило в последние годы строить более мощные ветроустановки, а значит — увеличивать выработку электроэнергии. Если в начале 80-х гг. средняя единичная мощность ВЭУ составляла 50 кВт, то к концу 90-х гг. она возросла до 500-750 кВт. За счет увеличения мощности себестоимость электроэнергии снизилась в 3 раза. Другие новшества, определившие повышение экономичности, — переменная частота вращения ветроколес, а также системы управления ВЭУ, реагирующие на изменение скорости ветра (ветроустановка Zond Z мощностью 750 кВт). Значительных успехов в области ветроэнергетики добилась Дания. Этому способствовали как благоприятные географические условия, так и тарифная политика правительства страны. Подсчитано, что в Дании при среднегодовой скорости ветра чуть более 5 м/с удельная годовая производительность ВЭУ достигает 937 кВт*ч/м2. В настоящее время в структуре потребления первичных энергоресурсов заметная величина (7%) приходится на нетрадиционные источники энергии, к которым относится и ветровая электроэнергетика. Общее число ВЭУ в Дании насчитывает 3300 агрегатов. Здесь построена первая ветроэлектростанция «морского базирования», состоящая из 11 ВЭУ мощностью по 450 кВт каждая. Дания является важнейшим экспортером оборудования для ветроэлектростанций. Поставки ВЭУ осуществляются в США (шт. Калифорния), Индию, некоторые страны Европы. Изготовлением ВЭУ занимаются, как правило, предприятия сельскохозяйственного машиностроения: Vestas, Nordtank, Bonus, Nordex, Micon. Завод Vestas, например, ежегодно продает ВЭУ общей мощностью до 800 МВт. В настоящее время Дания осуществляет до 70% мирового оборота рынка ветроэнергетических установок. Современные турбины рассчитаны на ресурс 120 тыс. ч в течение 20 лет. Для расширения диапазона снимаемой мощности на некоторых ВЭУ устанавливают по 2 электрогенератора разной мощности: 600/150, 1000/200 или 1650/300 кВт. По заявлению датских специалистов, стоимость ВЭУ при увеличении мощности от 150 до 600 кВт (в 4 раза) возрастает только в 3 раза. Поэтому увеличение мощности приводит к снижению удельных капитальных затрат. По последним данным, средняя удельная стоимость мощностей в ветроэнергетике при мощности ВЭУ 500-600 кВт составляет около 1000 долларов США/кВт, а для установок единичной мощностью 2000 кВт удельная стоимость снизится до 800-900 долларов США/кВт. Эксплуатационные расходы также связаны с мощностью ВЭУ. В диапазоне мощностей 500-1000 кВт затраты составляют в среднем 0,5-0,9 цента/кВт-ч. У старых машин с 10-летним сроком эксплуатации этот показатель возрастает до 1,3-1,7 цента/кВт-ч. В Дании разработаны и предлагаются к продаже блочные ветродизельные установки с контрольно-регулирующим блоком и дизелем малой мощности для резервирования и надежного регулирования. Такие установки обеспечивают работу одиночной ВЭУ мощностью от 100 кВт или группы ВЭУ мощностью до 7 МВт, которые работают в изолированных сетях или в сетях с малой пропускной способностью. Успешно развивается ветроэнергетика и в других европейских странах. Испанская компания EHN (наиболее крупная в мире группа в области возобновляемых источников энергии) в 1999 г. ввела в эксплуатацию несколько мощных ВЭУ. В двух испанских провинциях — Наварра и Альбасете — на ветроэле-ктростанциях производится 22% потребляемой электроэнергии. В Швеции ВЭС общей мощностью 500 кВт размещены в море, вблизи острова Готланд. Проектируются и более мощные системы ВЭС — на 48 и 750 МВт. Великобритания к наземным ВЭУ общей мощностью 353 МВт добавила в 2001 г. первую ВЭС морского базирования. В Японии до последнего времени ветроэнергетика была развита слабо. Первые ВЭС были введены в эксплуатацию только в середине 70-х гг. В конце 90-х гг. установленная мощность ВЭС составляла 30 МВт, а единичная мощность комплекса ВЭУ не превышала 3,5 МВт. Между тем использование ВЭС было признано целесообразным для электроснабжения островов, небольших и удаленных от опорных точек сети потребителей. Специалисты подсчитали, что увеличение единичной мощности ВЭУ позволит снизить стоимость электроэнергии. Самая крупная в Японии ВЭС — ветропарк, расположенный в северной части острова Хонсю. Здесь действуют 11 ВЭУ общей мощностью 3375 кВт. Недавно на острове Хоккайдо началось сооружение ветряной фермы из 30 генераторов мощностью по 1 МВт. Стоимость проекта — 47,2 млн. долларов США. Определенные успехи в области ветроэнергетики имеют и наши соседи из ближнего зарубежья. В частности, днепропетровская фирма «Энергетические системы и оборудование» (Украина) разработала ряд ветроэлектрических установок мощностью от 20 до 420 кВт. Вертикально-осевая схема, принцип работы которой основан на использовании подъемной силы прямых лопастей, вращающихся вокруг вертикальной оси, является альтернативой традиционным для Европы и США горизонтально-пропеллерным конструкциям. Благодаря своим особенностям (независимость от направления ветра, тихоходность турбины, простота конструкции) вертикально-осевые установки по ряду характеристик превосходят горизонтально-пропеллерные. ВЭУ рассчитана на рабочий диапазон ветров от 5 до 20 м/с, срок службы — 20 лет. Стальная опорная башня имеет высоту 14 м. Материал ветротурбины — алюминиевый сплав, частота вращения — от 40 до 95 об/мин. При среднегодовой скорости ветра 6,2 м/с выработка электроэнергии составит 60 тыс. кВт*ч/год. В России, промышленное производство ветроэнергетических установок отсутствует. Между тем еще в 80-е гг. было показано, насколько перспективно создание мощных ветроэнергетических комплексов на Севере России. Был разработан проект уникального комплекса — ветроэнергетической системы Кольского полуострова, которая протянется на 1100 км. В нем предусматривается 238 ветроэнергетических групп, каждая из которых будет состоять из ВЭУ новой конструкции и иметь мощность не менее 1000 МВт. 3. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ В Беларуси средняя скорость ветра, как правило, не превышает 4-6 м/с, что не позволяло до сих пор эффективно использовать уже созданные в мире апробированные ветроустановки, способные преобразовывать энергию ветра в электроэнергию с помощью лопастных установок, основанных на принципах подъемной силы крыла. Имеющиеся до недавнего времени разработки, позволяющие преобразовывать энергию ветра в электроэнергию с помощью традиционных лопастных ВЭУ, в условиях Беларуси экономически неоправданны. Однако современные технические разработки позволяют создавать ВЭУ с пусковой скоростью ветра от 3 м/сек и номинальной скоростью эксплуатации 7-8 м/сек. Стоимость таких установок составляет 800 - 1200 долларов США за 1 кВт установленной мощности, что делает их существенно более привлекательными для использования. В сложившейся ситуации белорусским ученым, практическим специалистам в области альтернативных видов энергии виделся один путь: разработка собственной нестандартной ветроустановки, адаптированной к нашим условиям. Учитывая это, в республике, начиная с 1993 года, проводились теоретические и экспериментальные исследования с целью создания ветроустановок, способных работать при малых скоростях ветра и быть конкурентоспособными по отношению к традиционным источникам энергии. Позднее к процессу создания отечественного, адаптированного к нашим природным условиям ветроагрегата подключился директор по науке и технологиям 000 «Аэролла», к.т.н. В.А. Пашков. В конечном итоге, в рамках государственной научно-технической программы «Энергосбережение» при поддержке Комитета по энергоэффективности и Национальной Академии наук Беларуси в 1996 году был создан небольшой макет ветроустановки, которая переросла в машину мощностью 110 кВт, а затем — в 250 кВт. В 2002 году уникальный ветряк мощностью 250 кВт, адаптированный к нашим белорусским ветрам, разместился на одной из самых высоких точек Дзержинского района Минской области. Установка смонтирована на стальной решетчатой опоре высотой 35 м. В качестве аэродинамических элементов используются вращающиеся усеченные конусы (роторы) — так называемые цилиндры Магнуса. Уникальность этого агрегата — в его тихоходности. Конструктивно он состоит из следующих элементов: ветротурбины с двумя роторами, трансмиссии (планетарного редуктора), генератора, системы контроля. ВЭУ находится в опытно-промышленной эксплуатации с октября 2001 г. По данным предварительных испытаний, коэффициент эффективности съема ветровой энергии в среднем составил около 50%. Местные органы власти, Комитет по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь, Национальная Академия наук оказывают всевозможное содействие развитию ветроэнергетики в республике и внедрению в серийное производство роторных ветроэнергетических установок. Начало этому уже положено. Советом Министров Республики Беларусь постановлением от 30 декабря 2004 гола № 1680 утверждена Целевая программа обеспечения в республике не менее 25 процентов объема производства электрической и тепловой энергии за счет использования местных видов топлива и альтернативных источников энергии на период до 2012 года разработанная во исполнение поручения Президента Республики Беларусь Лукашенко А.Г. от 25 октября 2004 г. № 09/124-1348., в которой предусмотрены направления работ по развитию ветроэнергетики. Кроме того, по поручению Совета Министров Республики Беларусь Министерством экономики предусмотрено стимулирование развития нетрадиционных видов, энергии. Энергетики обязаны приобретать так называемую экологически чистую энергию по двойному тарифу. Это пусть небольшая, но реальная поддержка развитию дополнительных экологически чистых источников энергии и определенный задел на перспективу. Строительство ВЭУ на территории Республики Беларусь полностью поддерживает Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь. С точки зрения экологии, ветроэнергетика — самый приемлемый и щадящий для природы вид нетрадиционной энергетики. Установка ветряков не нарушает ландшафт, не наносит урон растительному и животному миру, как, например, гидроэнергетика. Кроме того, возле такой «ветровой машины» возможно максимальное использование земель под нужды сельского хозяйства. 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Для условий Республики Беларусь, как уже отмечалось выше, характерны относительно слабые континентальные ветры со средней скоростью 4-6 м/сек, поэтому при выборе площадок ветроэнергетических установок требуются специальные исследования по их внедрению. В настоящее время на территории республики выявлено 1840 площадок для размещения ВЭУ с теоретически возможным энергетическим потенциалом 1600 МВт и годовой выработкой электроэнергии 6,5 млрд. кВт-ч. Для получения объективной оценки о возможности изъятия полного ветропотенциала (с помощью новых ВЭУ) требуется завершить цикл экспериментальных исследований и определить необходимые инвестиции для развития названного направления. С учетом необходимости параллельной работы ветроэнергетических установок с энергосистемой схема намного усложняется и, естественно, значительно увеличатся затраты на создание и эксплуатацию ветроэнергетических установок. При этом в затратах следует учитывать необходимость создания и содержания резерва мощностей на других типах электростанций. Все эти проблемы необходимо решить белорусским ученым. Одним из основных направлений использования ветроэнергетических установок на ближайшую перспективу будет их применение для привода насосных установок небольшой мощности (5-8 кВт) и подогрева воды в сельскохозяйственном производстве. Эти области применения характеризуются минимальными требованиями к качеству электрической энергии, что позволяет резко упростить и удешевить ветроэнергетические установки. Прогнозируемые годовые объемы использования ветроэнергетического потенциала Республики Беларусь для производства электрической энергии до 2012 года, определенные Целевой программой обеспечения в республике не менее 25 процентов объема производства электрической и тепловой энергии за счет использования местных видов топлива и альтернативных источников энергии на период до 2012 года представлена ниже в таблице 1. Таблица 1 Прогнозируемые годовые объемы использования ветроэнергетического потенциала Республики Беларусь для производства электрической энергии до 2012 года
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Григораш О.В. «Нетрадиционные автономные источники электроэнергии» / Промышленная энергетика. - 2001. - №4. - С. 37-40. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Реферат Том VI, 197 с., 59 рис., 32 источника, 6 прил Микроэнергетика, электроэнергтика, солнечная энергетика, ветроэнергетика, гидроэнергетика, биоэнергетика, системы электроснабжения,... | | Реферат на тему: “Ветроэнергетика. Перспективы использования в Республике Беларусь” Историю человеческого общества (в том числе и нашей Беларуси) можно рассматривать по-разному. Например, как историю жизни и поступков... |
