Лекционная презентация 5 по теме Ветроэнергетика 1

Лекционная презентация 5 по теме «Ветроэнергетика» 1

Ветровые ресурсы России 2

Распределение ресурсов ветровой энергии по регионам России 3

Влияние ландшафта местности на формирование ветра Шероховатость местности Z 0 характеристика неровностей подстилающей поверхности, влияющих на движение воздуха в приземном слое. На уровне Z 0 средняя скорость ветра обращается в « 0» . 4

Влияние ландшафта местности на формирование ветра ВЛИЯНИЕ ПРЕПЯТСТВИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ВЕТРА Влияние лесистой местности (Z 0 50 см) на формирование воздушного потока при переходе от гладкой поверхности к шероховатой Схематическое преобразование ветрового потока над прямоугольным препятствием 5

Рисунок - Скорость ветра, доступная мощность ВЭУ и турбулентность потока на подветренной стороне здания (Wegley и др. , 1980) 6

Лекционная презентация N 6 по теме «Технические схемы ветровых энергоустановок» 7

Динамика основных параметров ВЭУ 8 8

Основные производители ВЭУ и их доли в мировом производстве 9

Параметры ВЭУ различной проектной мощности при скорости ветра 12 м/с 10

Классификация ВЭУ в зависимости от ориентации оси вращения по отношению к направлению ветрового потока: • с горизонтальной осью вращения: параллельной направлению ветрового потока (аналог ветряных мельниц) • с вертикальной осью вращения: перпендикулярной направлению ветрового потока. 11

1 - с горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветра 2 - с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра; 3 - с вертикальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра (ротор Дарье); 4 - вертикальный двухярусный двухлопостной (ВДД) 12

Ветроколеса крыльчатых ВЭУ а) многолопастное в) трехлопастное Многолопостная ветроэлектростанция 13 б) четырехлопастное в) двухлопастное

ВЭУ с вертикальным положением ротора Ротор Дарье Н – ротор Дарье 14 Ротор Савониуса

Принципиальная схема устройства ВЭУ а) с горизонтальной осью вращения б) с вертикальной осью вращения 15

Основные подсистемы и узлы «крыльчатых» ВЭУ Ветроколесо преобразует энергию ветра в механическую работу и может иметь одну или несколько лопастей, устанавливаемых под некоторым углом к плоскости вращения. Крыло ветроколеса состоит из лопасти и маха, закрепленного на валу ветроколеса, как правило, перпендикулярно к оси вала. Гондола представляет собой опору, на которой монтируют вал ветроколеса и передаточный механизм. Хвост, закрепляемый позади гондолы, предназначен для установки ветроколеса на ветер и работает подобно флюгеру. Башня служит для поднятия ветроколеса на высоту Механизм регулирования служит для ограничения числа оборотов и крутящего момента ветроколеса, а также для остановки его при сильном ветре. 16

Сравнение ВЭУ с горизонтальной и вертикальной осями вращений Ветротурбина с вертикальной Ветротурбина с горизонтальной осью вращения Относительно простая конструкция Всегда «ориентированы» на ветер Не могут самозапускаться Имеют относительно невысокий КПД Нуждаются в обеспечении ориентации на ветер; Имеют достаточно сложную конструкцию; Лопасти ветроколеса могут двигаться со скоростью, превышающей скорость ветра; Обладают наивысшим КПД 17

ВТУЛКА СЕРВИСНОГО КРАНА МАХОВАЯ СТУПИЦА ГЕНЕРАТОР КОРПУС ГОНДОЛЫ РЫЧАГ ТАНГАЖИРОВАНИЯ ВИНДРОЗНОЕ КОЛЕСО ОСИ КАЧЕНИЯ ЛОПАСТЕЙ ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО ЛОПАСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛОЩАДКА ЗАЩИТНО-ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ ЛАМПА КОНЦЕВАЯ ЧАСТЬ ЛОПАСТИ МАЧТА 18

Зависимость коэффициента использования ветра Ср от быстроходности ветроколеса для разных типов ветротурбин 19

Энергетические характеристики ВЭУ NВЭУуст nвк= var nвк=const Vpmin Vp. N а) с ° = var Vpmax Vpmin Vp. N Vpmax б) с ° = const а) 20 б)

Мощность ВЭУ Ометаемая ротором площадь: Мощность ветрового потока, протекающего через это сечение: V Мощность ВЭУ: 21 21

Определение мощности ВЭУ по энергетической характеристике 22

Основные энергетические параметры ВЭУ 23

Cпособы размещения ВЭУ на поверхности земли Равномерная роза ветров Неравномерная роза ветров С Ю а) б) в) а) рядами на одинаковом расстоянии б) в шахматном порядке 24 в) рядами

Определение выработки ВЭС 25

Факторы воздействия ВЭС на природную среду и методы их устранения 26

Факторы воздействия ВЭС на природную среду и методы их устранения 27

ПРИМЕРЫ: Ветроэлектрические станции Бытовая ветроустановка VESTAS V 80 SWS 04 A-24 Мощность 400 Вт Стоимость 40000 руб Мощность 2, 0 МВт Стоимость 1, 6 млн. $ Оффшорный ветропарк Baltic One 48, 3 МВт 21 турбина мощностью 2, 3 МВт Стоимость 300 млн. евро Средняя стоимость установленной мощности 1000 $/к. Вт Себестоимость вырабатываемой электроэнергии 6 -8 $ цент/к. Втч 28 28

29

Удельная стоимость капитальных вложений в строительство ВЭС и себестоимость вырабатываемой электроэнергии 30

Прогнозируемые энергетический, экологический, экономический и социальный эффекты от ввода ВЭС в России 2020 г. 2030 г. Суммарная мощность ВЭС, ГВт КИУМ ВЭУ, % Годовая выработка электроэнергии, ТВт·ч Доля в балансе электроэнергии, % Замещение газа, млрд. м 3 Стоимость замещенного газа в России, млрд. € Экспортная стоимость замещенного газа, млрд. € Сокращение выбросов СО 2, млн. т Стоимость выбросов СО 2 31 7 30 28 17, 5 1, 3 – 1, 5 6 30 79 4, 6 – 5, 5 27 0, 8 3, 6 1, 5 9, 6 6, 8 43, 5