Ветрогенераторы

Ветрогенераторы и окружающая среда

Сегодня, когда экологические проблемы постепенно становятся одной из главных забот человечества, использование разных источников энергии рассматривается не только с точки зрения их мощности и экономичности, но и влияния на окружающую среду.

На первый взгляд ветровая энергия абсолютно чиста экологически и не наносит ущерба природе и людям. Но это не совсем так. Мощные ветровые электростанции с сотнями и тысячами ветровых турбин приносят немало проблем: они производят невообразимый шум, могут служить помехой для радио- и телетрансляций. Кроме того, огромные вышки нередко препятствуют миграции птиц. Разумеется, по сравнению с тем огромным ущербом природе, который наносят тепловые электростанции, вред от ветрогенераторов почти незаметен, однако если мы хотим в будущем иметь абсолютно "чистую" энергетику, проблемы влияния ветроустановок на окружающую среду надо решать уже сейчас. Одним из таких решений - и наиболее перспективным - является установка ветрогенераторов в открытом море, на большом удалении от берегов. Это повысит не только безопасность, но и экономичность, так как на просторах Мирового океана ветры дуют с особой силой. Разумеется, установка ветрогенераторов в открытом море требует больших затрат, однако экологическая чистота стоит денег, затраченных на нее.

Первая ветряная электростанция в открытом море уже действует. Это установка Эбельтофф в Дании. 16 ее турбин производят 55 кВт электроэнергии - вполне хватает для полного снабжения поселка из 600 домов. Специалисты подсчитали, что только Западная Европа, береговая линия которой протянулась более чем на 20000 километров, в состоянии получать около триллиона киловатт-часов электроэнергии в год, если воздвигнуть ветрогенераторы вблизи от побережья. А возможности нашей страны в этом плане еще выше.

На сегодняшний день технология строительства платформ для ветрогенераторов в открытом море отработана (большую роль здесь сыграл опыт строительства морских скважин для добычи нефти) и уже применяется.

Как уже отмечалось, главной проблемой применения ветровой энергии является непостоянство ветра. Имеется несколько способов аккумулировать энергию на случай безветренных дней. Простейший из них - создать систему двух резервуаров, один из которых залегает ниже другого. В ветреные дни производимое электричество можно использовать для закачки воды из нижнего резервуара в верхний. А когда ветрогенератор бездействует, достаточно открыть перемычку - и вода устремится из верхнего резервуара в нижний, вращая по пути турбину, которая будет давать электроэнергию. Еще один способ аккумулирования - использование ветровой энергии для электролиза воды - получения водорода и кислорода из воды. Водород - идеальное топливо, которое может заменить любой тип горючего. Теплота его сгорания втрое выше, чем у бензина. Если в ветреные дни создать достаточный запас водорода, его можно транспортировать в любое место по газопроводам, а затем использовать в топливных элементах.

Ученые подсчитали, что общий ветроэнергетический потенциал земли приблизительно в 30 раз превосходит годовое потребление электричества во всем мире. Разумеется, весь этот запас энергии использовать не удастся. Для нормальной работы ветроустановок скорость воздушных потоков не должна в среднем за год падать меньше 4-5 м/с, и в то же время не должна превышать 50 м/с. Впрочем, максимальная скорость ветра может быть и выше. Американские инженеры создали генератор с вертикальными роторами, которые вращаются наподобие карусели. По своей эффективности он превосходит лопастные генераторы почти втрое и способен выдерживать даже ураганные ветры. Видимо, с развитием технологии появятся и более совершенные конструкции. Скорее всего, технология не пойдет по пути повышения размеров ветроустановок. Будущее принадлежит ветрогенераторам мощностью от 5 до 100 киловатт, которые будут обеспечивать нужды сельского хозяйства и небольших поселений. Впрочем, имеется возможность применения и более мощных (до 5 мегаватт) установок, которые будут вырабатывать электроэнергию в составе уже существующих энергетических систем. Кроме того, ветровая энергия может быть использована для производство удобрений, для получения сжатого воздуха, который будет направляться в водоемы для их аэрации - повышения содержания кислорода, необходимого для его обитателей. Разные отросли промышленности все активнее делают заявки на ветровую энергию.

Экономическое обоснование

Масса детали Вал – 2,3 кг

Трудоемкость 31,12 мин

Трудоемкость на 1 кг массы детали 31,12/2,3= 13,5 мин

Материальные затраты

К итоговой сумме прибавим расходы на транспортировку 5%:

45902+(45902х5/100)=48197 руб

Также добавим стоимость фундаментных работ.

Для 1 м3 – 500 руб оформление котлована  и 300 руб для работ по армированию фундамента.

Итого для 2,5 м3 готового фундамента получим (500+300)*2,5=2000 руб 

С учетом полной стоимости фундамента:

45902+2000=47902 руб

Трудоемкость.

Определим трудоемкость для обработки материалов входящих в состав изделия.

Масса обрабатываемых материалов составляет 310 кг.

Трудоемкость 13,5 мин/кг

Т=310х13,5=4185 мин или 70 ч/ч

Разряд работы принимаем III.

Тарифная ставка для рабочих 31,34 руб/час.

Основная заработная плата:

                  З/п=70х31,34=2994 руб

Дополнительная з/п составляет 40% от основной:

                        Доп. з/п =2994х40/100=1198 руб

Отчисления по ЕСН составляют 26% от суммы основной и дополнительной з/п:

                 ( 2994+1198)х26/100=1090 руб

Накладные расходы принимают 100% от суммы основной и дополнительной з/п.

                        (2994+1198)х100/100=4192 руб

Итого себестоимость готового изделия:

47902+2994+1198+1090+4192=57376

       Рассчитаем амортизационные отчисления. Примем норму амортизационных отчислений - 5,3. Получим

57376*5,3/100=3041 руб/год

Рассчитаем окупаемость ветроэнергетической установки.

Потребляемое количество электроэнергии в год – 2580 кВт*ч/год.

Стоимость годового содержания  установки примем:

техническое обслуживание - 500 руб

амортизационные отчисления – 3041 руб.

Тогда стоимость вырабатываемой энергии ветряком будет:

(500+3041)руб/2580кВт*ч=1,37 руб

Стоимость электроэнергии в общественной сети: 

         за 1 кВт*ч – 2,11 руб

         за 1 год – 5444 руб.

Экономия в год:

Эг=(2,11-1,37)х2580=1909 руб

Срок окупаемости:

лет

Заключение

Итак, ветрогенераторы - это генераторы электрической энергии, предназначенные для превращения энергии ветра в электрическую. Сегодня ветрогенераторы - высокотехнологичное изделие мощностью от 5 КВт до 4 500 КВт единичной мощности. Ветрогенераторы современных конструкций позволяют использовать экономически эффективно энергию даже самых слабых ветров - от 4 метров в секунду. С помощью ветрогенераторов сегодня можно не только поставлять электроэнергию в «сеть» но и решать задачи электроснабжения локальных или островных объектов любой мощности.

Ветрогенераторы применяются в самых различных местах. Это открытые территории с хорошим ветропотенциалом, поля, острова, мелководье, горы. Как следствие энергетической политики в России- места, где подключение к существующим сетям дороже ветроэнергетического проекта или доставка дизельного топлива обходится дорого.

Широко распространены конструкции ветрогенераторов, не имеющих мультипликатора, что существенно увеличивает их производительность. При изменении направления ветра сенсоры на башне ВГ подают команду, и механизм ориентации поворачивает башню ветрогенератора по ветру. Стабилизация вращения ветроколеса ветрогенератора достигается различными методами, один из которых - поворот лопастей или их фрагментов вокруг своей оси под углом к направлению ветра.

- Ветрогенераторы могут работать как по одиночке (единичный комплекс), так и группами (ветропарк). Часто один или несколько ветрогенераторов работают параллельно с дизель-генераторами в качестве средства экономии расходов на дизельное топливо.

Вывод: …