Ветряная электростанция (ВЭС).. Основные параметры ветрогенераторов.. Номинальная мощность.. Расчетная скорость ветра.. КПД генератора.. Коэффициент использования энергии ветра.. Расчет электрических нагрузок.. Годовое энергопотребление.. Анемометр.. Емкость аккумуляторных батарей.. Скорость заряда аккумуляторов.. Оценка необходимой мощности ветрогенератора.. Максимальная расчетная нагрузка.. Экономическая целесообразность использования ветрогенератора.
По оценкам специалистов, ветровая электроэнергия никогда не станет дешевле энергии, полученной из традиционных источников – тепловых, атомных или гидроэлектростанций. Это связано с большими разовыми затратами на оборудование и работами по установке, наладке и обслуживанию ветряных электростанций. Поэтому заниматься ветряными электростанциями для электроснабжения дома имеет смысл, когда отсутствует возможность подключения к внешним электрическим сетям. При этом нужно решить, какой способ получения альтернативной энергии подойдет в вашем конкретном случае.
При всем многообразии конструкций и моделей ветровых электростанций, их объединяет одно: высокая цена. Чтобы избежать неоправданных расходов при покупке, не следует ориентироваться только на информацию от продавцов и консультантов по продажам. Перед этим нужно самому познакомиться с характеристиками выпускаемых электростанций, определиться со своими потребностями в электроэнергии, с климатическими особенностями вашей местности… Как это сделать? Попробуем разобраться.
Основные параметры ветрогенераторов
● Номинальная мощность ветрогенератора - полезная мощность которую он способен отдать при расчетной скорости ветра;
● Расчетная скорость ветра - скорость ветра, при которой ветрогенератор способен выдать заявленную номинальную мощность;
● Количество вырабатываемой электроэнергии в час - один их главных параметров ветряных генераторов, который необходимо сравнить с максимальной нагрузкой за тот же период времени.
Номинальную мощность нередко ошибочно считают главной при покупке или сравнении возможностей ветрогенераторов между собой. Однако реальная вырабатываемая мощность ветрогенераторов всегда отличается от номинальной и может постоянно изменяться в зависимости от действующей скорости ветра. Кроме того, нагрузка не подключается к ветрогенератору напрямую. Поэтому не менее важна мощность преобразователя напряжения (инвертора) и емкость аккумуляторных батарей, которые должны обеспечивать энергией в безветренные дни.
Номинальная мощность ветрогенератора прямо зависит от диаметра его ротора (в квадрате) и расчетной скорости ветра (в кубе). При покупке ветрогенераторов сравнивать их номинальные мощности можно только при одинаковой расчетной скорости ветра. А также нужно принимать во внимание и диаметры роторов сравниваемых ветрогенераторов.
Для наглядности, сравним горизонтальный ветрогенератор с заявленной номинальной мощностью 1 кВт при расчетной скорости ветрового потока 12 м/с и ветрогенератор с номинальной мощностью 500 Вт, вырабатываемой при скорости ветра в 9 м/с.
Кажется очевидным, что первый мощнее, если не знать или упускать из виду расчетную скорость ветра, при которой достигается заявленная мощность. На самом деле, простой расчет показывает, что при скорости ветра 9 м/с ветрогенератор с заявленной мощностью 1 кВт выдаст не более 420 Вт, тогда как второй при той же скорости ветра 9 м/с – соответственно 500 Вт. Разница очевидна. Особенно, если цены на ветрогенераторы примерно одинаковые. Подобную проверку можно выполнить, воспользовавшись формулой:
Р = ξ * D2 * V3 * ηген (Вт), где:
Р – номинальная мощность ветрогенератора;
D – диаметр вращения ротора (м);
V – скорость ветра (м/сек);
ξ – коэффициент использования энергии ветра (0,4 ÷ 0,5),
ηген – КПД генератора (0,8-0,9).
Определение исходных данных
Для оценки требуемой мощности ветрогенератора нужно знать энергопотребление своего объекта. Для этого должен быть произведен расчет электрических нагрузок. Чтобы определить годовое энергопотребление, нужно еще знать продолжительность потребления максимума нагрузки. Именно на максимальную нагрузку должна быть рассчитана мощность ВЭС в случае, если дом не подключен к внешней сети. Если продолжительность потребления максимальной нагрузки рассчитать сложно, то можно воспользоваться справочными материалами, например, «Инструкцией по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94».
Годовой расход электроэнергии определяется умножением максимальной расчетной мощности на годовое число часов потребления максимума нагрузки.
Будет ли ваш ветрогенератор экономически выгодным – главным образом зависит от ветровой активности в вашей местности. Среднегодовая скорость ветра 4.0-4.5 м/с является тем минимумом, чтобы ветрогенератор был экономически выгоден. Для анализа ветровой активности можно обратиться в местную метеорологическую станцию, где можно ознакомиться с архивом данных по силе ветра. Также есть немало сайтов, где выложены карты ветров России и других стран. Есть сайты, где размещены метеостанции онлайн: зарегистрировавшись, например, на сайте gdeduet.ru, вы сможете в реальном времени получать данные о скорости ветра в вашей местности.
Для более точной и независимой оценки ветра (непосредственно в месте установки ветрогенератора) лучше приобрести специальный прибор для измерения скорости ветра. На рынке имеется большой выбор: от простых анемометров до более сложных и дорогих цифровых устройств. В них также используется анемометр, но данные поступают в компьютер для обработки и хранения.
Знание объективной среднегодовой скорости ветра позволит вам правильно оценить требуемую мощность ветрогенератора.
Нужно заметить, что при слабых ветрах ветрогенераторы хоть и крутятся, но почти ничего не выдают, а в безветренные дни вообще стоят. Поэтому количество аккумуляторов или их общая емкость должны рассчитываться с учетом безветренных дней и лучше с запасом, поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы не любят глубокого разряда. В ветреный день (6-8м/с) аккумуляторы должны зарядиться, причем скорость заряда аккумуляторов не должна быть меньше расчетного потребления электроэнергии в единицу времени (кВт*час). Необходимую скорость заряда аккумуляторов должен обеспечить ветрогенератор соответствующей мощности.
Оценка необходимой мощности ветрогенератора
Исходные данные:
● Максимальная расчетная нагрузка – 2,8 кВт;
● Число часов потребления максимума нагрузки в году – 2500 (рекомендуемое значение для частного жилого сектора);
● Среднегодовая скорость ветра – 8 м/сек;
● Коэффициент использования энергии ветра (ξ) – 0,4
● КПД генератора (ηген) – 0,8
Определяем годовой расход электроэнергии: 2800 Вт * 2500 ч = 7000000 Вт*ч
Необходимая скорость заряда аккумуляторов: 7000000/12/30/24 = 810 Вт*ч
Искомая номинальная мощность ветрогенератора: 810/0,4*0,8 = 2530 Вт*ч
Таким образом, при наших исходных подойдет (с достаточным запасом) ветрогенератор с номинальной мощностью 3 кВт.
Следует заметить, что данный способ оценки является ориентировочным в силу субъективного выбора некоторых данных. Тем не менее, при правильном определении исходных он позволяет подобрать ветрогенератор по номинальной мощности, близкой к реальной и избежать неоправданных расходов.
В регионах с низкой среднегодовой скоростью ветра (3-4 м/сек) возникает закономерный вопрос об экономической целесообразности использования ветроустановки.
При покупке нужно внимательно изучать технические характеристики ветровых электростанций, обращая внимание на скорость ветра, при которой обеспечивается указанная мощность. Если среднегодовая скорость ветра в вашей местности меньше, то вы не получите от ветрогенератора ту мощность, что указана в паспорте. Она будет существенно меньше (мощность пропорциональна скорости ветра в кубе).
Также нужно обратить внимание на минимальную скорость ветра, при которой начинается движение лопастей ветрогенератора. Предпочтение необходимо отдавать тем моделям, у которых скорость начала движение ротора минимальна.
Читайте также:
1. Виды альтернативных источников энергии;
2. Ветровая электростанция;
3. Энергия ветра.
4. Большая ветроэнергетика
5. Летающий ветрогенератор
При всем многообразии конструкций и моделей ветровых электростанций, их объединяет одно: высокая цена. Чтобы избежать неоправданных расходов при покупке, не следует ориентироваться только на информацию от продавцов и консультантов по продажам. Перед этим нужно самому познакомиться с характеристиками выпускаемых электростанций, определиться со своими потребностями в электроэнергии, с климатическими особенностями вашей местности… Как это сделать? Попробуем разобраться.
Основные параметры ветрогенераторов
● Номинальная мощность ветрогенератора - полезная мощность которую он способен отдать при расчетной скорости ветра;
● Расчетная скорость ветра - скорость ветра, при которой ветрогенератор способен выдать заявленную номинальную мощность;
● Количество вырабатываемой электроэнергии в час - один их главных параметров ветряных генераторов, который необходимо сравнить с максимальной нагрузкой за тот же период времени.
Номинальную мощность нередко ошибочно считают главной при покупке или сравнении возможностей ветрогенераторов между собой. Однако реальная вырабатываемая мощность ветрогенераторов всегда отличается от номинальной и может постоянно изменяться в зависимости от действующей скорости ветра. Кроме того, нагрузка не подключается к ветрогенератору напрямую. Поэтому не менее важна мощность преобразователя напряжения (инвертора) и емкость аккумуляторных батарей, которые должны обеспечивать энергией в безветренные дни.
Номинальная мощность ветрогенератора прямо зависит от диаметра его ротора (в квадрате) и расчетной скорости ветра (в кубе). При покупке ветрогенераторов сравнивать их номинальные мощности можно только при одинаковой расчетной скорости ветра. А также нужно принимать во внимание и диаметры роторов сравниваемых ветрогенераторов.
Для наглядности, сравним горизонтальный ветрогенератор с заявленной номинальной мощностью 1 кВт при расчетной скорости ветрового потока 12 м/с и ветрогенератор с номинальной мощностью 500 Вт, вырабатываемой при скорости ветра в 9 м/с.
Кажется очевидным, что первый мощнее, если не знать или упускать из виду расчетную скорость ветра, при которой достигается заявленная мощность. На самом деле, простой расчет показывает, что при скорости ветра 9 м/с ветрогенератор с заявленной мощностью 1 кВт выдаст не более 420 Вт, тогда как второй при той же скорости ветра 9 м/с – соответственно 500 Вт. Разница очевидна. Особенно, если цены на ветрогенераторы примерно одинаковые. Подобную проверку можно выполнить, воспользовавшись формулой:
Р = ξ * D2 * V3 * ηген (Вт), где:
Р – номинальная мощность ветрогенератора;
D – диаметр вращения ротора (м);
V – скорость ветра (м/сек);
ξ – коэффициент использования энергии ветра (0,4 ÷ 0,5),
ηген – КПД генератора (0,8-0,9).
Определение исходных данных
Для оценки требуемой мощности ветрогенератора нужно знать энергопотребление своего объекта. Для этого должен быть произведен расчет электрических нагрузок. Чтобы определить годовое энергопотребление, нужно еще знать продолжительность потребления максимума нагрузки. Именно на максимальную нагрузку должна быть рассчитана мощность ВЭС в случае, если дом не подключен к внешней сети. Если продолжительность потребления максимальной нагрузки рассчитать сложно, то можно воспользоваться справочными материалами, например, «Инструкцией по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94».
Годовой расход электроэнергии определяется умножением максимальной расчетной мощности на годовое число часов потребления максимума нагрузки.
Будет ли ваш ветрогенератор экономически выгодным – главным образом зависит от ветровой активности в вашей местности. Среднегодовая скорость ветра 4.0-4.5 м/с является тем минимумом, чтобы ветрогенератор был экономически выгоден. Для анализа ветровой активности можно обратиться в местную метеорологическую станцию, где можно ознакомиться с архивом данных по силе ветра. Также есть немало сайтов, где выложены карты ветров России и других стран. Есть сайты, где размещены метеостанции онлайн: зарегистрировавшись, например, на сайте gdeduet.ru, вы сможете в реальном времени получать данные о скорости ветра в вашей местности.
Для более точной и независимой оценки ветра (непосредственно в месте установки ветрогенератора) лучше приобрести специальный прибор для измерения скорости ветра. На рынке имеется большой выбор: от простых анемометров до более сложных и дорогих цифровых устройств. В них также используется анемометр, но данные поступают в компьютер для обработки и хранения.
Знание объективной среднегодовой скорости ветра позволит вам правильно оценить требуемую мощность ветрогенератора.
Нужно заметить, что при слабых ветрах ветрогенераторы хоть и крутятся, но почти ничего не выдают, а в безветренные дни вообще стоят. Поэтому количество аккумуляторов или их общая емкость должны рассчитываться с учетом безветренных дней и лучше с запасом, поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы не любят глубокого разряда. В ветреный день (6-8м/с) аккумуляторы должны зарядиться, причем скорость заряда аккумуляторов не должна быть меньше расчетного потребления электроэнергии в единицу времени (кВт*час). Необходимую скорость заряда аккумуляторов должен обеспечить ветрогенератор соответствующей мощности.
Оценка необходимой мощности ветрогенератора
Исходные данные:
● Максимальная расчетная нагрузка – 2,8 кВт;
● Число часов потребления максимума нагрузки в году – 2500 (рекомендуемое значение для частного жилого сектора);
● Среднегодовая скорость ветра – 8 м/сек;
● Коэффициент использования энергии ветра (ξ) – 0,4
● КПД генератора (ηген) – 0,8
Определяем годовой расход электроэнергии: 2800 Вт * 2500 ч = 7000000 Вт*ч
Необходимая скорость заряда аккумуляторов: 7000000/12/30/24 = 810 Вт*ч
Искомая номинальная мощность ветрогенератора: 810/0,4*0,8 = 2530 Вт*ч
Таким образом, при наших исходных подойдет (с достаточным запасом) ветрогенератор с номинальной мощностью 3 кВт.
Следует заметить, что данный способ оценки является ориентировочным в силу субъективного выбора некоторых данных. Тем не менее, при правильном определении исходных он позволяет подобрать ветрогенератор по номинальной мощности, близкой к реальной и избежать неоправданных расходов.
В регионах с низкой среднегодовой скоростью ветра (3-4 м/сек) возникает закономерный вопрос об экономической целесообразности использования ветроустановки.
При покупке нужно внимательно изучать технические характеристики ветровых электростанций, обращая внимание на скорость ветра, при которой обеспечивается указанная мощность. Если среднегодовая скорость ветра в вашей местности меньше, то вы не получите от ветрогенератора ту мощность, что указана в паспорте. Она будет существенно меньше (мощность пропорциональна скорости ветра в кубе).
Также нужно обратить внимание на минимальную скорость ветра, при которой начинается движение лопастей ветрогенератора. Предпочтение необходимо отдавать тем моделям, у которых скорость начала движение ротора минимальна.
Читайте также:
1. Виды альтернативных источников энергии;
2. Ветровая электростанция;
3. Энергия ветра.
4. Большая ветроэнергетика
5. Летающий ветрогенератор
Комментариев нет:
Отправить комментарий