Большие промышленные ветряки
Jul. 14th, 2015 06:20 pm![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
einstitut.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruИстория развития современной ветроэнергетики – это история роста размеров и мощности ветрогенераторов. Тенденция представлена на рисунке (можно увеличить):
В 80-х гг. прошлого века средняя ветряная турбина имела ротор диаметром 17 м и выдавала 75 кВт мощности. Современная ветряная турбина — существенно более крупный генерирующий объект. По данным Европейской ассоциации ветроэнергетики средняя мощность современного материкового ветряка в Европе сегодня – 2,2 МВт. Он позволяет производить в среднем за год 4702 МВт*ч электроэнергии. КИУМ – 24%. Средняя морская (offshore) турбина обладает мощностью 3,6 МВт и вырабатывает 12961 МВт*ч в год. КИУМ здесь сопоставим с традиционной энергетикой– 41% (использование мощности в сегодняшних энергосистемах как правило не превышает 50%).
Рост размеров обусловлен развитием технологий и, разумеется, экономическими причинами – желанием сократить удельные капитальные затраты и LCOE (приведённую стоимость производства электричества). Этим объясняется и то, что турбины морского, шельфового размещения стремятся делать помощнее, поскольку капитальные затраты в морском строительстве существенно выше. К слову, капитальные затраты и стоимость производства электричества в ветроэнергетике на многих рынках уже конкурентоспособны с углеводородной генерацией.
На сегодняшний день сформировался, можно сказать, отраслевой стандарт промышленной ветроэнергетической установки: три лопасти и горизонтальная ось вращения, хотя ещё относительно недавно активные эксперименты проводились с двухлопастными ветряками высокой мощности (например, в рамках немецкого проекта GROWIAN тестировалась установка мощностью 3 МВт).
Проекты с двумя лопастями были признаны неудачными (хотя разработки осуществляются и сегодня), поэтому современный промышленный ветряк выглядит вот так:
В конструкции современных внешне схожих ветряков есть принципиальные технологические отличия. Можно сказать, что сегодня конкурируют две основные технологии. Существуют ветроустановки с редуктором (коробкой передач) и без него. В установках без редуктора используется кольцевой генератор, которому крутящий момент передается непосредственно (direct drive).
Это гондола с кольцевым генератором:
Первый тип (с коробкой передач) более распространён, но популярность установок второго типа растёт, они занимают сегодня рыночную долю в примерно 30% и, вероятно, могут стать основным отраслевым стандартом.
Различия двух типов наглядно показаны на следующем рисунке (нажмите для увеличения):
Каковы размеры самых крупных турбин?
Вот картинка, демонстрирующая габариты одного из крупнейших на сегодняшний день ветряков, 7,5 мегаваттного Enercon E-126.
У Vestas уже есть действующий образец 8 мегаваттной турбины на 140 метровой мачте. Ну а самой большой считается «Морской Титан» (SeaTitan) мощностью 10 МВт с диаметром ротора 190 метров от американской AMSC. Правда в коммерческую эксплуатацию данный агрегат, насколько мы знаем, пока не поступил. Прототипы установок аналогичной мощностей есть и у ряда других производителей.
В 80-х гг. прошлого века средняя ветряная турбина имела ротор диаметром 17 м и выдавала 75 кВт мощности. Современная ветряная турбина — существенно более крупный генерирующий объект. По данным Европейской ассоциации ветроэнергетики средняя мощность современного материкового ветряка в Европе сегодня – 2,2 МВт. Он позволяет производить в среднем за год 4702 МВт*ч электроэнергии. КИУМ – 24%. Средняя морская (offshore) турбина обладает мощностью 3,6 МВт и вырабатывает 12961 МВт*ч в год. КИУМ здесь сопоставим с традиционной энергетикой– 41% (использование мощности в сегодняшних энергосистемах как правило не превышает 50%).
Рост размеров обусловлен развитием технологий и, разумеется, экономическими причинами – желанием сократить удельные капитальные затраты и LCOE (приведённую стоимость производства электричества). Этим объясняется и то, что турбины морского, шельфового размещения стремятся делать помощнее, поскольку капитальные затраты в морском строительстве существенно выше. К слову, капитальные затраты и стоимость производства электричества в ветроэнергетике на многих рынках уже конкурентоспособны с углеводородной генерацией.
На сегодняшний день сформировался, можно сказать, отраслевой стандарт промышленной ветроэнергетической установки: три лопасти и горизонтальная ось вращения, хотя ещё относительно недавно активные эксперименты проводились с двухлопастными ветряками высокой мощности (например, в рамках немецкого проекта GROWIAN тестировалась установка мощностью 3 МВт).
Проекты с двумя лопастями были признаны неудачными (хотя разработки осуществляются и сегодня), поэтому современный промышленный ветряк выглядит вот так:
В конструкции современных внешне схожих ветряков есть принципиальные технологические отличия. Можно сказать, что сегодня конкурируют две основные технологии. Существуют ветроустановки с редуктором (коробкой передач) и без него. В установках без редуктора используется кольцевой генератор, которому крутящий момент передается непосредственно (direct drive).
Это гондола с кольцевым генератором:
Первый тип (с коробкой передач) более распространён, но популярность установок второго типа растёт, они занимают сегодня рыночную долю в примерно 30% и, вероятно, могут стать основным отраслевым стандартом.
Различия двух типов наглядно показаны на следующем рисунке (нажмите для увеличения):
Каковы размеры самых крупных турбин?
Вот картинка, демонстрирующая габариты одного из крупнейших на сегодняшний день ветряков, 7,5 мегаваттного Enercon E-126.
У Vestas уже есть действующий образец 8 мегаваттной турбины на 140 метровой мачте. Ну а самой большой считается «Морской Титан» (SeaTitan) мощностью 10 МВт с диаметром ротора 190 метров от американской AMSC. Правда в коммерческую эксплуатацию данный агрегат, насколько мы знаем, пока не поступил. Прототипы установок аналогичной мощностей есть и у ряда других производителей.
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2015-07-15 07:34 am (UTC)no subject
Date: 2015-07-15 08:05 am (UTC)Одной из характеристик ветрогенераторов является быстроходность ветроколеса. Она определяется соотношением скорости движения конца лопасти к расчетной скорости ветра. Для современных ветроколес эта цифра лежит в пределах от 4 до 12(в тихоходных ветряках).
При скорость ветра = 25 м/сек (штормовой ветер около 100 кмч, скорость конца лопасти=350 кмч в скоростном ветряке) лопасти переводятся в режим флюгера и включается тормозная система.
Штатный нормальный режим - скорость ветра от 2 м/с.
no subject
Date: 2015-07-15 10:13 am (UTC)