Энергию приносить вітер

Энергию приносить ветер

Кандидаты технічних наук М. Малтинский, У. Святий.

Большие перспективи малої вітроенергетики

Потребление енергії, а разом із і його вартість збільшуються в усьому світі, наша країна не виняток. Але ресурси планети виснажуються, дедалі більшу тривогу викликає стан екології. Саме тому стає дедалі більше інтерес до нетрадиційним, екологічно чистим джерелам енергії - вітрі, сонцю, хвилях. Гостру брак енергії відчувають фермери, садівники, вахтовики, геологи, тваринники. Та й у щодо благополучних з погляду енергопостачання районах все далеко ще не дуже добре. Відключення електрики через природних катаклізмів, кризи неплатежів і крадіжок дротів стають — на жаль! — звичним явищем. Якщо при цьому згадати у тому, що, за даними МНС, 80% високовольтних ліній електропередач країни гранично зношені, ситуація випаде зовсім невеселої. А ми сьогодні вже давно звикли жити у освітлених будинках, дивитися телевізор, користувати ся холодильником, комп’ютером та ін побутовими приладами, тому навіть короткочасне відключення електроенергії сприймаємо як маленьку, проте найсправжнісіньку катастрофу.

Сколько ми мусимо енергії?

На що відбулася у травні 2003 року 3-й Міжнародної науково-технічної конференції «Енергозабезпечення і енергозбереження сільському господарстві «пролунали дуже тривожні слова. «У сільській електрифікації Росії, починаючи з року відбуваються руйнівні процеси. Сільські електромережі стали непридатними,. обслуговування ліквідовано,. перерви в электроснабже нді збільшилися,. тарифи непомірно зросли,. адміністрацією РАТ ЄЕС як скасовано пільговий тариф для сельхозпроизводственных электропотребителей, а й у багатьох регіонах встановлюються тарифи на 20−30% вище, ніж для споживачів та міського населення, інвестиції відсутні,. до того ж час потреба у побуті й у особистих господарствах зросла. Шукається альтернатива в електропостачанні «(з виступу академіка Російської сільськогосподарської академії І. Ф. Бородіна).

Около 30% фермерських господарств і 20% садово-городніх ділянок у Росії взагалі під'єднані до електричних мереж. Будівництво нових ліній електропередач для постачання віддалених ізольованих споживачів ведеться вкрай повільно через хронічного браку коштів, а дизельні генератори часто функціонують неефективно, і до того вони вимагають регулярного і кваліфікованого обслуговування, моторне паливо стоїть усе дорожче, його доставка недостатньо надійна і економічна…

Между тим підрахована середня «енергетична кошик «сільського жителя, яких, по меншою мірою у період, цілком можливо зарахувати і власників дачних котеджів. Вона становить 115 кіловат-годин на місяць. Цифра узята ні з стелі. Вона складається з вимог забезпечення з так званого «інтелектуального побуту ». Це висвітлення, радіо, телебачення, побутової холодильник, електробритва, кип’ятильник, дрібний электроинструмент, комп’ютер, городній насос, праску. Не забуваймо й те, що останнім часом з’явилося багато побутової техніки від, працюючої від вбудованих акумуляторів, які потрібно періодично подзаряжать: ліхтарики, мобільні телефони, самі електробритви, электроинструмент та інших.

Конечно, взимку енергії знадобиться більше — будинок потрібно опалювати. Але оскільки традиція пічного опалення не тільки застаріває, а й переживає своєрідне відродження як появи нових конструкцій сверхэкономичных печей, а браку дровах немає, додаткового витрати електрики не передбачається. То ж узяти самий необхідний мінімум?

Ответ очевидний: енергію у помешкання принесе вітер!

ВЭУММ: малі - означає маленькі!

Современные вітроенергетичні установки діляться на два класу: потужні, на сотні тисяч кіловат, називаються мережними тому що за затишності забезпечення споживача енергією йде із електромережі; і автономні, працюють у парі з акумулятором. Зазвичай, потужність автономних установок вбирається у 5−10 кВт. Вони називаються: ветроэлектрические установки малої потужності (ВЭУММ).

На цей унікальний клас ветроэлектрических установок звернув увагу німецький вчений і практик Хайнц Шульц. Воно й ввів термін «Kleine Windkraftanlage „“ малі вітроенергетичні установки » .

" Існує думка, — писав Х. Шульц, — що у областях зі середньорічними швидкостями вітру до 3,6 м/с використання енергії вітру невигідно. Проте це твердження не поширюється малі, легко разгоняемые ветросиловые установки для зарядки батарей і многолепестковые установки для водоподъема. Заселення американських і австралійських внутрішніх територій, де більшість областей мають середньорічні швидкості вітру менше двох м/с, було б без них неможливо " .

ВЭУММ прості та дешеві в монтажі, експлуатації і ремонті, екологічні, не вимагають під час роботи практично ніякого обслуговування, періодичної підстроювання та інших. Кілька ветродвигатель-генератор цілком обходиться без редуктора, що ще більше спрощує і здешевлює конструкцію, підвищує її надійність.

Таким комплексним набором найважливіших властивостей не має жоден клас нетрадиційних енергетичних установок. Причому енергопостачання вони можуть забезпечити у регіонах з середньої швидкістю вітру всього 3−5 м/с. Фактично володар ВЭУММ набуває майже повну незалежність як від традиційні виробники енергії, і від природних явищ.

" Зроблено у Росії «

По порівнянню з і США вітроустановок нашій країні випускається значно менше. Можливо, тут позначається недостатня інформованість потенційних споживачів, або відносно мала вартість рідкого палива, проте виробники вітрових генераторів у країні є, та його продукція за якістю не поступається зарубіжної.

По конструктивним ознаками випущені установки діляться на дві групи. До першої ставляться установки потужністю до 1000 Вт. Як приклад можна навести сімейство установок, випущених санкт-петербурзьким підприємством ФГУП ЦНДІ «Електроприлад ». Це мобільні устрою з трехлопастным вітровим колесом діаметром 1,5 чи 2,2 метри, монтаж яких таке просте, що впоратися з нею споживач здатний самостійно. У упакованому вигляді установка (без акумулятора) розміщається у двох ящиках загальної масою 50 кг.

Установка має оригінальну флюгерную систему, яка постійно орієнтує вітроколесо на вітер і водночас захищає пристрій від надто великої вітрового тиску. Як і кожен звичайний вітряк, горизонтальної площині флюгер під впливом вітру здатний повертатися у обидва боки сталася на кілька оборотів. Коли вітер припиняється, спеціальна пружина повертає їх у вихідне становище, не дозволяючи закручуватися кабелю, з допомогою якого здійснюється з'їм енергії. З іншого боку, генератор разом із вітровим колесом здатний повертатися й у вертикальної площині. Якщо вітер стає занадто дужим і загрожує зашкодити установку, колесо з генератором повертається навколо горизонтальній осі, новий турбогенератор оптимізує вітрової натиск, до кута 90о, коли лопаті стають паралельно повітряному потоку.

Установки другої групи (УВЭ 1000 і УВЭ 1500) близькі до стаціонарним. Пятилопастное вітроколесо діаметром 3,3 м монтується на збірної щоглі і зі сталевими розтяжками. Щогла вимагає устрою фундаменту і спеціальних пристосувань для монтажу і демонтажу. Для захисту від сильних вітрів використовується інше рішення. Генератор установлено в поворотному подшипнике несиметрично. Коли вітрове тиск посилюється, корпус генератора починає парусить, розгортаючи вітрове колесо горизонтальної площині. Вітер стихає - і пружина флюгера повертає колесо у давнє становище.

Стоит справити й та обставина, що й питома вартість зарубіжних європейських аналогів ВЭУММ діапазону номінальною потужності до 5 кВт становить від 1,4 до 6,4 євро за ватів, то аналогічний показник більшість російських вітроустановок втричі нижчою.

Вот що написав кореспондент журналу «Sustainable Energy News «одного із таких вітряків:

" Я відвідав селище фермерів (Истринка, Гатчинский район, Ленінградська область), який підключено до стаціонарної електромережі. Вони купили невеличкий вітряк на 300 ватів. Дружина фермера каже: вітряк вже окупив себе з погляду зручності, оскільки ми мусимо возити важкі автомобільні батареї на перезарядження щотижня. Власники надзвичайно задоволені придбанням " .

Когда енергії потрібно більше

Но що робити, якщо споживачеві потрібно більше електроенергії? Фермеру, підприємцю — задля забезпечення роботи устаткування тваринницького комплексу чи майстерні, власнику великого заміського вдома — опалювання. Принциповий відповідь є і це запитання.

Нет жодної потреби створювати нові потужні моноустановки розмірів. Перехід в енергетичну область ВЕУ середньої потужності досить просто здійснити з допомогою енергетичних комплексів (ЕК), які з кількох вітроустановок (до 5−10 одиниць). Підсумовування потужностей складає єдиному акумуляторі. Хоча такий комплекс не розмістити на шести дачних сотках, площа все-таки що займе невелику. Номінальна потужність ЕК може бути доведене до 10−15 кВт, пікова потужність — до 20−25 кВт, вироблення — до 1800 кВт. ч/мес., зате вартість виготовлення знижується в 3−4 разу.

Подобный комплекс може цілком забезпечити енергією навіть не велике фермерського господарства чи заміський палац, але невеличкий селище, куди ЛЕП не заторкує. Таких селищ країни досі чимало. Щоправда, для повного спокою до нього рекомендується включити як резервні джерел сонячні батареї, і навіть дизельну чи бензинову міні-електростанцію: від примх погоди слід себе надійно захистити.

Другие професії ВЭУММ

Благодаря своїм воістину унікальним эксплутационным властивостями і технічними характеристиками ВЭУММ здатні не лише забезпечення «інтелектуального побуту «сільського господарства і дачного вдома. Їм у тому альтернативи у вирішенні завдання забезпечення енергією найрізноманітніших автономних станцій: навігаційних, радіорелейних, метеорологічних, обслуговуючих нафтогазопроводи та інших.

Множество таких станцій перебуває у важкодоступних районах значній відстані видаленні людського житла — узбережжя Північного Льодовитого океану, в тайзі і тундрі, куди й доставить-то необхідне устаткування представляє чималу проблему. Тривалий час з кожної з цих станцій доводилося тримати персонал, отже, витрачати чималі вартість регулярну закидання пального, їжі та інші елементів життєзабезпечення.

Постепенно багато станції переводилися на автоматичний режим, але й їх енергозабезпечення досі досить гостра. Потрібна як знизити видатки їхнє утримання й обслуговування, а й гарантувати надійність роботи. І тоді допоможе приходять ВУЭММ. Насамперед, вони взагалі потребують обслуговуванні. Не забруднюють довкілля, прості та надійні під час виготовлення, експлуатації, транспортуванні, монтажі, ремонті. Нарешті, проти будь-яким іншим джерелом енергії надзвичайно дешеві.

Начальник головного управління навігації і океанографії МО РФ доктора технічних наук А. А. Комарицын говорив про використання ВЭУММ у прибережній навігації:

" Споживачем енергії, вироблюваної ветроэлектрическими установками малої і середній потужності, була й залишається вітчизняна гідрографія. Вона забезпечує безпеку мореплавання власних флотів і зарубіжних судів, утримуваних берегів Росії згідно з укладеними міжнародних угод та міжнародним зобов’язанням.

Морские берега нашої країни простягнулися на багато тисяч кілометрів. Місцями де вони обжиті і обладнані. Саме там необхідно встановлювати кошти забезпечення навігаційної безпеки плавання (світлові маяки, знаки та інші автономні об'єкти)… «.

Подводя підсумки

" За наявності непоганих розробок устаткування … і економічно ефективного потенціалу… Росія катастрофічно відстає за обсягом використання відновлювальних джерел енергії «, — це цитату з виступу у одному з нарад на проблеми відновлювальних джерел енергії начальника Управління науково-технічного прогресу Міненерго РФ П. П. Безруких.

А чому, власне? Адже сьогодні для достатньої кількості ВЭУММ зайві серйозні державні чи регіональні асигнування на науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи, серійне освоєння. Установки є товаром широкого споживання і здатні швидко окупатися при реалізації. З іншого боку, їхнього виготовлення непотрібно трудомістких і складних технологій, дефіцитних матеріалів, високій кваліфікації працівників: у країні є досить проектних наукових і виробничих підприємств із електротехнічним ухилом, здатних розробляти виготовляти у кількості ВЭУММ, налагодження серійного випуску яких можна за півроку — рік.

Пожалуй, самим доказовим аргументом на користь вітроустановок став досвідом Китаю, який проголосив шестирічну програму електрифікації регіонів Маньчжурії, які мають стаціонарних електричних джерел і енергоносіїв, у вигляді ВЭУММ (приблизно до 2 кВт), підключив до його виконання 60 НДІ і 100 заводів та це завдання, випустивши 10 мільйонів (!) таких ВЕУ.

Государственная підтримка програм нетрадиційної енергетики задля забезпечення сільських селищ, ферм, віддалених відключав від ліній електропередач, — це світова практика. І зазвичай держава лише стимулює виробництво ВУЭММ, а й виділяє фермерам субсидії з їхньої придбання. Такий підхід до проблеми цілком доступний і ми. Тим паче, що необхідні науково-технічні і виробничі потужності до виконання програмних засобів є у країні надлишку.

Список литературы

Солоницын А. Друге пришестя вітроенергетики // «Наука життя й », 2004, № 3.

Heinz Schulz. «Kleine Windkraftanlage «Technik. Erfahrungen. Mebergebnisse. Okobuch Verlag, Staufen, 1993.

Фатеев Є. М. Вітродвигуни.- М.: ГИНТИ машинобудівної літератури, 1962.

Ресурсы і ефективність використання відновлювальних джерел енергії у Росії / Під загальною ред. П. П. Безруких. — СПб.: Наука, 2002.

Sustainable Energy News, 1997, № 16.

Комарицын А. А. Вітроенергетика і гідрографія // Вісник РАН, 2002, № 9.

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.