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 09:20 am (UTC)У больших ветряков (после 50 м) скорость вращения гораздо меньше.
Малые ветряки работают при скорости ветра от 5 м/сек, большие - от 2 м/сек.
no subject
Date: 2015-07-15 01:49 pm (UTC)Может больная и попадет когда нибудь.
no subject
Date: 2015-07-15 02:21 pm (UTC)Извините-извините, все данные взяты у вас -
"Всегда медленно вращаются. На диаметре лопастей 100 м около 15-20 об./мин. При такой частоте линейная скорость конца лопасти - около 70-80 км/ч. При большей скорости вращения система с такой массой просто развалится, поэтому внутри установлены офигенной мощности тормозные системы."
- кроме скорости конца лопасти, которую вы как-то странно посчитали. Но даже и вашей, не пойми откуда, скорости в 70км в час с запасом хватает, чтобы сбивать птиц. Что и видно по отчетам.
И я правильно понял, что вы больше не возражаете, что лопасти рассекают воздух, а не двигаются по его потоку?
no subject
Date: 2015-07-15 05:08 pm (UTC)Ветряки больших диаметров устойчиво работают при скорости ветра от 2 м/с.
Опять же, напомню, что наибольшая линейная скорость - у конца лопасти, и она уменьшается троекратно ближе к центру.
Если лопасти вращаются движущимся потоком, то они, разумеется, его не рассекают. Рассекание потока возникает только тогда, когда скорость ветра становится слишком большой и лопасти ветряка поворачиваются во флюгерное положение (т.е. перестают вращаться вообще).
no subject
Date: 2015-07-16 09:11 am (UTC)