Технологическая схема ветроэнергетических установок.
Лежащая в основе ветроэнергетических установок (ВЭУ) энергия воздушных течений является результатом конверсии солнечной энергии и соответственно может быть отнесена к возобновляемым источникам первичной энергии.
Основными элементами ветроэнергетических установок (рисунок 4.4) являются ветряное колесо, электрогенератор, система управления параметрами генерируемой электроэнергии в зависимости от изменения силы ветра и скорости вращения ветрового колеса.
Рисунок 4.4 – Технологическая схема ветроэнергетической установки.
Введение в состав ВЭУ систем управления параметрами генерируемой энергии связано с необходимостью удовлетворения требованиям к частоте и напряжению вырабатываемой электроэнергии в зависимости от особенностей ее потребителей. Эти требования жесткие при работе в рамках единой энергосистемы и более мягкие при использовании энергии ВЭУ в осветительных и нагревательных установках.
Одним из способов управления электроэнергией ВЭУ является выпрямление переменного тока ВЭУ, и затем преобразование его в переменный ток с заданными параметрами. Так как периоды безветрия неизбежны, то для исключения перебоев в электроснабжении ВЭУ должны иметь аккумуляторы электроэнергии или подключаться параллельно с энергетическими установками других типов.
Первичным рабочим органом ВЭУ, непосредственно принимающим на себя энергию ветра и преобразующим ее в кинетическую энергию своего вращения, является ветровое колесо. Вращение ветрового колеса под действием ветра обусловливается тем, что на него действует результирующая сила F, которую можно разложить на две составляющие (рисунок 4.5) – сила лобового сопротивления Fс (вдоль скорости набегающего ветрового потока) и подъемная сила Fп (в направлении, перпендикулярном скорости набегающего ветрового потока).
Рисунок 4.5 – Силы, действующие на тело, обтекаемое ветровым потоком.
Ветровые установки классифицируются по двум основным признакам – геометрии ветрового колеса и ориентации оси вращения ветрового колеса относительно направления ветра. Установки, использующие подъемную силу (лифт-машины), имеют, как правило, линейную скорость концов лопастей ветрового колеса больше скорости ветра.
Установки, использующие силу лобового сопротивления (драг-машины), как правило, вращаются с линейной скоростью, меньшей скорости ветра.
Запас энергии воздушных потоков (или ветровой потенциал) характеризуется устойчивыми значениями скорости ветра на уровне размещения ветрового колеса:
, (4.4)
где Vz – скорость ветра на определенной высоте z;
V 10 – стандартное значение скорости ветра для данной местности на высоте флюгера 10 м;
b – параметр соотношения, зависящий от времени года и рельефа местности (для открытых мест b ≈ 0,14).
При скорости ветра V на уровне оси ветрового колеса мощность P, развиваемая ветроэнергетической установкой, определяется из соотношения
, (4.5)
где 
– ометаемая площадь (площадь, покрываемая лопастями ветрового колеса диаметром D при его вращении), м2;
Cp – коэффициент мощности, характеризующий эффективность использования ветровым колесом энергии ветрового потока и зависящий от конструкции ветрового колеса;
ρ – плотность воздуха, кг/м3.
Максимальная проектная мощность ВЭУ определяется для некоторой стандартной скорости ветра (обычно в пределах от 8 до 12 м/с в зависимости от типа установки), при которой гарантируется оптимальный режим и безопасность работы ветрового колеса и узлов трансмиссии. В целом при проектировании ВЭУ учитываются максимально возможные для данной мощности порывы ветра.
Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 122 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |