Ветряные мельницы: Ветряные электростанции ВЭУ

Ветряные электростанции ВЭУ

Ветряные электростанции — принцип работы

Ветряные электростанции производят электричество за счет энергии перемещающихся воздушных масс — ветра. Для ветряных электростанций с горизонтальной осью вращения минимальная скорость ветра составляет:

• 4-5 м/сек — при мощности >= 200 кВт
• 2-3 м/сек — если мощность <= 100 кВт.

Ветроэлектростанция  —  это  мачта, наверху которой размещается контейнер с генератором и редуктором. К оси редуктора ветряной электростанции прикреплены лопасти. Контейнер электростанции поворачивается в зависимости от направления ветра.

Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения менее популярны. Сам генератор находится под мачтой, и главное, необходимость ориентации на ветер отсутствует. Ветряные электростанции с вертикальной осью вращения требуют для стабильной работы более высоких скоростей ветра и предварительного запуска от внешнего источника энергии.

Ветряные электростанции — основные проблемы

Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. Невозможно иметь от одной ветроэлектростанции стабильное поступление определенных объемов электроэнергии.

Ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии,  для более равномерной и стабильной работы системы. По этой же причине возникает необходимость объединения ветряных электростанций в энергосистемы и комплексы с иными способами получения электроэнергии. Это, прежде всего газовые генераторы, микротурбины, солнечные электростанции — батареи на фотоэлементах.

Ветряные электростанции — преимущества

• Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
• Ветровая энергия, при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками.
• Источник энергии ветра — природа — неисчерпаема.

Как самому сделать ветрогенератор?

Ветряные электростанции — недостатки

• Ветер от природы нестабилен, с усилениями и ослаблениями. Это затрудняет использование ветровой энергии. Поиск технических решений, которые позволили бы компенсировать этот недостаток — главная задача при создании ветряных электростанций.
• Качественные ветрогенераторы очень дороги и практически неокупаемы.
• Ветряные электростанции создают вредные для человека шумы в различных звуковых спектрах. Обычно ветряные установки строятся на таком расстоянии от жилых зданий, чтобы шум не превышал 35-45 децибел.
• Ветряные электростанции создают помехи телевидению и различным системам связи. Применение ветряных установок — в Европе их более 26 000, позволяет считать, что это явление не имеет определяющего значения в развитии альтернативной электроэнергетики.
• Ветряные электростанции причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования.

Ветряные электростанции — производители — мировые лидеры

• VESTAS
• NORDEX
• PANASONIC
• VERGNET
• ECOTECNIA
• SUPERWIND

Ветряные электростанции — география применения

Ветроэлектростанции применяются в странах, имеющих подходящие скорости ветра, невысокий рельеф местности и испытывающих дефицит природных ресурсов.  Мировым лидером в использовании ветряных электростанций является Германия, в которой за небольшой промежуток времени построено ~9000 МВт мощности.

Единичная мощность ветроэлектрических станций увеличилась до 3 МВт. В Германии продолжается интенсивное строительство ветряных электростанций. Производство ветряных электростанций стало значительной частью экспорта Дании и Германии.

Производство ветряных электростанций обеспечило работой в Европе 60 000 человек. За рубежом приняты постановления на государственном уровне, содействующие внедрению возобновляемых источников энергии.

Ветряные электростанции в России

В России, за последние десятилетие, построено и пущено в эксплуатацию лишь несколько ветряных электростанций.

В Башкортостане установлены четыре ветряных электростанции мощностью по 550 кВт.

В Калининградской области, смонтировано 19 установок. Мощность парка ветряных электростанций составляет ~5 МВт.

На Командорских островах возведены две ветротурбины по 250 кВт.

В Мурманске вошла в строй ветроустановка мощностью 200 кВт.

Но совокупная мощность ветроэлектростанций России не превысила в 2004 году 12 МВт. 

Российская Федерация — это страна с большой территорией, расположенной в разных климатических зонах, что определяет высокий потенциал использования ветряных электростанций. Технический потенциал составляет более 6200 миллиардов киловатт часов, или в 6 раз превышает всё современное производство электроэнергии в нашей стране.

Как самому сделать ветрогенератор?

Ветряные мельницы России

Ветряная мельница. Каждый представляет себе, как выглядят ветряные мельницы: высокие башни, широченные, раскинутые в разные стороны крылья. Все видели эти прекрасные сооружения: кто-то в музеях, кто-то у бабушки в деревне, кто-то на красивых картинках.

Чуть меньше людей вспомнят ближайшую мельницу к их дому, ещё меньше вспомнят ближайшую действующую мельницу, и уж совсем немногим выпадали редкие моменты видеть, как мельница работает.

Альбомы, сказки, фотографии, туры по Голландии создают иллюзию того, что вокруг множество мельниц, стройных, высоченных, ухоженных. На самом деле это далеко не так. Задайте себе вопрос: сколько исторических ветряков сохранилось в России? А сколько из них может молоть муку? А сколько нуждается в срочной реставрации? Для ответов на эти вопросы, знакомства неравнодушных к мельницам людей и проектов реставрации мельниц создан сайт, на котором вы находитесь.

На самом деле, ответы на поставленные вопросы неутешительны: по нашим оценкам, сейчас в России осталось порядка 70-90 исторических мельниц различных конструкций, чуть меньше половины из них находятся в музеях под открытым небом, ещё треть находится в руинированном состоянии или стадии разрушения. Действующие исторические мельницы можно пересчитать по пальцам.

Грустно видеть, что мельницы оказались в стороне от как-то восстанавливаемого деревянного зодчества, а количество российских молинологов ещё меньше количества действующих мельниц.

Избы и хозяйственные постройки поддерживаются хозяевами; церкви и часовни ремонтируются государственными проектами или волонтёрами; колодцы и мосты муниципалитетами, а мельницы?

Те мельницы, что находятся в действующем или хотя бы стабильном состоянии, в основном перевезены в различные музеи. Однако важно понимать, что мельница — это конструкция, для работы которой необходим ветер. Места постройки мельниц имеют не меньшее значение, чем сами сооружения, а мельницы, вписанные в исторический ландшафт, сильно выигрывают по сравнению с перевезёнными. Кроме того, мельница, это не просто здание — сруб из брёвен — это скорее машина, агрегат. Это единственный сохранившийся пример крестьянского инженерного дела. А для любого агрегата внутренний механизм имеет не меньшую ценность, чем строение снаружи. Агрегат должен работать, а это, увы, настоящая редкость. Именно поэтому важно проводить функциональное восстановление мельниц с последующим периодическим использованием.

Узнать про мельницы подробнее, посмотреть типы конструкций, узнать затейливые названия механизмов, почитать научные статьи и наши рассказы можно в энциклопедии.

Посмотреть собранный на сегодняшний момент список мельниц можно здесь, если у вас есть информация о мельнице, которую мы не знаем (исторической, разрушенной или новой), мы будем рады, если вы добавите её в список. Если в нашем списке ошибка или вы знаете о мельнице больше информации, пожалуйста, напишите нам письмо с максимально подробным описанием: возможно, именно эта информация поможет привлечь к мельнице больше внимания.

В разделе «Туризм» описан минимальный список мельниц, которые мы рекомендуем посетить. В разделе «Восстановление» собрана информация об успешных проектах функционального восстановления мельниц.

Одной из целей сайта является знакомство с неравнодушными к мельницам людьми: работниками музеев, учёными, энтузиастами. Если вы хотите получать новости, хотите узнать единомышленников, планируете мельничные проекты или хотите связаться с нашей командой для восстановления мельницы — присоединяйтесь!

Мы надеемся, что данный ресурс поможет координировать работу по восстановлению мельниц, и все существующие мельницы будут в итоге доведены до стабильного, работающего состояния.

Ветряная мельница | Определение, история, типы и факты

ветряная мельница

Все СМИ

Похожие темы:

ветряная турбина полая почтовая мельница патентный парус ветряная электростанция башенная мельница

Просмотреть все связанные материалы →

ветряная мельница , устройство для извлечения энергии ветра с помощью парусов, установленных на вращающемся валу. Паруса установлены под углом или приданы небольшой закрутке, чтобы сила ветра против них разделялась на две составляющие, одна из которых в плоскости парусов сообщает вращение.

Подобно водяным колесам, ветряные мельницы были одними из первых двигателей, заменивших человека в качестве источника энергии. Использование ветряных мельниц становилось все более распространенным в Европе с 12 века до начала 19 века. Их медленный упадок из-за развития силы пара продолжался еще 100 лет. Их быстрый упадок начался после Первой мировой войны с развитием двигателя внутреннего сгорания и распространением электроэнергии; однако с тех пор производство электроэнергии с помощью энергии ветра служило предметом все большего количества экспериментов.

Викторина «Британника»

История повседневных технологий в 68 вопросах викторины

Самые ранние известные упоминания о ветряных мельницах относятся к персидскому мельнику в 644 г. н.э. и к ветряным мельницам в Сейстане, Персия, в 915 г. н.э. , который имеет диаметрально противоположные друг другу отверстия для входа и выхода ветра. Каждая мельница приводит в движение одну пару камней напрямую, без использования шестерен, а конструкция унаследована от самых ранних водяных мельниц. Персидские мастера, взятые в плен войсками Чингисхана, были отправлены в Китай для обучения строительству ветряных мельниц; с тех пор их использование для орошения продолжается.

Вертикальная ветряная мельница с парусами на горизонтальной оси происходит непосредственно от римской водяной мельницы с ее прямоугольным приводом к камням через единственную пару шестерен. Самая ранняя форма вертикальной мельницы известна как столбовая мельница. Он имеет коробчатое тело, содержащее шестерни, жернова и механизмы, а также несущие паруса.

Он установлен на хорошо опертой деревянной стойке, вставленной в горизонтальную балку на уровне второго этажа корпуса мельницы. На этом его можно повернуть так, чтобы паруса были обращены к ветру.

Следующая разработка заключалась в том, чтобы поместить камни и шестерни в стационарную башню. У него есть подвижный верх или колпак, который несет паруса и может поворачиваться на гусенице или бордюре на вершине башни. Самая ранняя известная иллюстрация башенной мельницы датируется примерно 1420 годом. И почтовые, и башенные мельницы можно было найти по всей Европе, а также они были построены поселенцами в Америке.

Для эффективной работы паруса ветряной мельницы должны быть обращены прямо к ветру, а на первых мельницах токарная обработка корпуса постмельницы или крышки башни-мельницы производилась вручную с помощью длинного вытягивающегося хвостового стержня. до земли. В 1745 году Эдмунд Ли в Англии изобрел автоматический веерохвост. Он состоит из набора из пяти-восьми лопастей меньшего размера, установленных на хвостовой стойке или лестнице почтовой мельницы под прямым углом к ​​парусам и соединенных зубчатой ​​​​передачей с колесами, движущимися по направляющей вокруг мельницы.

Когда ветер меняет направление, он ударяется о боковые стороны лопастей, поворачивает их, а следовательно, и гусеничные колеса, которые поворачивают корпус мельницы до тех пор, пока паруса снова не станут перпендикулярны ветру. Веерообразный хвост также может быть прикреплен к крышкам башенных мельниц, спускаясь к зубчатой ​​рейке на бордюре.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подписаться

Паруса мельницы установлены на оси или маховом валу, наклоненном вверх под углом от 5° до 15° к горизонтали. Первые мельничные паруса представляли собой деревянные рамы, на которых была расстелена парусина; каждый парус устанавливался индивидуально, когда мельница находилась в состоянии покоя. Ранние паруса представляли собой плоские плоскости, наклоненные под постоянным углом к ​​направлению вращения; позже они были построены с изгибом, как у пропеллера самолета.

В 1772 году шотландец Эндрю Мейкл изобрел свой рессорный парус, заменив откидные ставни, как у венецианских жалюзи, парусами и управляя ими с помощью соединительного стержня и пружины на каждом парусе. Каждую пружину нужно было регулировать индивидуально, когда мельница находилась в состоянии покоя, в соответствии с требуемой мощностью; тогда паруса были в определенных пределах саморегулирующимися.

В 1789 году Стивен Хупер в Англии использовал рулонные шторы вместо жалюзи и изобрел дистанционное управление, позволяющее регулировать все жалюзи одновременно во время работы мельницы. В 1807 году сэр Уильям Кубитт изобрел свой «патентный парус», сочетающий откидные ставни Мейкла с дистанционным управлением Хупера с помощью цепи с земли через стержень, проходящий через отверстие, просверленное в маховом валу; операция была сравнима с управлением зонтиком; за счет изменения веса, подвешенного на цепи, паруса стали саморегулирующимися.

Ветряной насос с кольцевым парусом был изобретен в Соединенных Штатах Дэниелом Халлади в 1854 году, а его производство из стали Стюартом Перри в 1883 году привело к распространению во всем мире, поскольку, хотя он был неэффективным, он был дешевым и надежным.

Конструкция состоит из ряда небольших лопастей, расположенных радиально в колесе. Управление автоматическое: рысканием хвостовым оперением и крутящим моментом путем смещения колеса относительно вертикальной оси рыскания. Таким образом, по мере усиления ветра мельница поворачивается вокруг своей вертикальной оси, уменьшая эффективную площадь и, следовательно, скорость.

Наиболее важным применением ветряной мельницы было измельчение зерна. В некоторых районах его использование для осушения земель и перекачки воды было одинаково важным. Ветряная мельница использовалась в качестве источника электроэнергии со времен мельницы П. Ла Кура, построенной в Дании в 1890 году с патентованными парусами и двойными веерообразными хвостами на стальной башне. Интерес к использованию ветряных мельниц для производства электроэнергии как в индивидуальных, так и в коммерческих масштабах возродился в 1970-х годах.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена ​​Адамом Августином.

Как работают ветряные турбины?

Офис технологий ветроэнергетики

Ветряные турбины работают по простому принципу: вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, как вентилятор, ветряные турбины используют ветер для производства электроэнергии. Ветер вращает пропеллерные лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор, вырабатывающий электричество.

Исследуйте ветряную турбину

Чтобы увидеть, как работает ветряная турбина, нажмите на изображение для демонстрации.

Типы ветряных турбин >

Размеры ветряных турбин >

Подробнее >

Ветер — это форма солнечной энергии, вызванная комбинацией трех одновременных явлений:

1. Солнце, неравномерно нагревающее атмосферу
2. Неравномерность земная поверхность
3. Вращение Земли.

Характер и скорость ветрового потока сильно различаются по всей территории Соединенных Штатов и зависят от водоемов, растительности и различий в рельефе. Люди используют этот поток ветра или энергию движения для многих целей: парусный спорт, запуск воздушного змея и даже производство электроэнергии.

Термины «энергия ветра» и «энергия ветра» описывают процесс, посредством которого ветер используется для выработки механической энергии или электричества. Эта механическая энергия может использоваться для определенных задач (таких как измельчение зерна или откачка воды), или генератор может преобразовывать эту механическую энергию в электричество.

Ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает как подъемную силу, так и сопротивление. Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться. Ротор соединяется с генератором либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют уменьшить физически размер генератора. Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Типы ветряных турбин

Большинство ветряных турбин подразделяются на два основных типа:

Турбины с горизонтальной осью

Деннис Шредер | NREL 25897

 

Ветряные турбины с горизонтальной осью — это то, что многие люди представляют себе, когда думают о ветряных турбинах.

Чаще всего они имеют три лопасти и работают «против ветра», при этом турбина вращается в верхней части башни, поэтому лопасти обращены к ветру.

Турбины с вертикальной осью

Майк ван Бавел | 42795

 

Ветряные турбины с вертикальной осью бывают нескольких разновидностей, в том числе модель Дарье в стиле взбивалки, названная в честь французского изобретателя.

Эти турбины всенаправленные, то есть их не нужно направлять на ветер для работы.

Ветряные турбины могут быть построены на суше или на море в больших водоемах, таких как океаны и озера. Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты , чтобы облегчить развертывание морской ветроэнергетики в водах США.

Применение ветряных турбин

Современные ветряные турбины можно разделить на категории по месту их установки и способу подключения к сети:

Наземный ветер

WINDExchange

 

Мощность наземных ветряных турбин варьируется от 100 киловатт до нескольких мегаватт.

Более крупные ветряные турбины более эффективны с точки зрения затрат и сгруппированы в ветряные электростанции, которые обеспечивают большую мощность в электросети.

Морской ветер

Деннис Шредер | NREL 40484

 

Морские ветряные турбины, как правило, массивны и выше Статуи Свободы.

У них нет таких проблем с транспортировкой, как у наземных ветряных установок, поскольку крупные компоненты можно перевозить на кораблях, а не по дорогам.

Эти турбины способны улавливать мощные океанские ветры и генерировать огромное количество энергии.

Распределенный ветер

Когда ветряные турбины любого размера устанавливаются на «потребительской» стороне электросчетчика или устанавливаются в месте или рядом с местом, где будет использоваться производимая ими энергия, они называются «распределенным ветром».

Примус Ветроэнергетика | 44231

Многие турбины, используемые в распределенных приложениях, представляют собой небольшие ветряные турбины. Одиночные небольшие ветряные турбины мощностью менее 100 киловатт обычно используются в жилых, сельскохозяйственных, а также небольших коммерческих и промышленных целях.

Небольшие турбины могут использоваться в гибридных энергетических системах с другими распределенными энергоресурсами, например, в микросетях, питаемых от дизельных генераторов, аккумуляторов и фотогальваники.

Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных, автономных местах (где подключение к коммунальной сети недоступно) и становятся все более распространенными в приложениях, подключенных к сети, для обеспечения отказоустойчивости.

Узнайте больше о распределенном ветре из Distributed Wind Animation или прочитайте о том, что делает Управление технологий ветроэнергетики для поддержки развертывания распределенных ветровых систем для домов, предприятий, ферм и общественных ветровых проектов.

Узнать больше

Заинтересованы в энергии ветра? Справочник по малому ветру помогает домовладельцам, владельцам ранчо и малому бизнесу решить, подходит ли им энергия ветра.

Дополнительные ресурсы по энергии ветра можно найти на WINDExchange, где есть планы уроков, веб-сайты и видео для учащихся K-12, а также информация о проекте «Ветер для школ» и университетском конкурсе ветра.

Энергия 101: Производство чистой электроэнергии из ветра

Видео URL

В этом видеоролике рассказывается об основных принципах работы ветряных турбин и показано, как работают различные компоненты для улавливания и преобразования энергии ветра в электричество. См. текстовую версию.

Министерство энергетики США

History of U.S. Wind Energy

На протяжении истории использование энергии ветра то увеличивалось, то уменьшалось, от использования ветряных мельниц в прошлые века до высокотехнологичных ветряных турбин на ветряных электростанциях в наши дни…

Узнать больше

10 фактов о ветроэнергетике, которых вы не знали

Освежите свои знания о ветре! Получите подробную информацию о нескольких менее известных фактах об энергии ветра.

Узнать больше

Кто использует распределенный ветер?

Существует множество различных типов клиентов распределенного ветра.