Енергія вітру визначає обмеження та впливи для оптимізації роботи

Визначте робочі обмеження вітрогенератора

Погодні обмеження:

визначає

Робота вітрогенератора повинна якомога менше порушуватися такими метеорологічними явищами, як сніг, мороз, піщана буря, грози, град тощо.

Аерологічні обмеження:

Щоб проект був економічно вигідним, для вітрогенератора потрібен сильний і регулярний вітер. Зазвичай швидкість вітру повинна бути від 4 до 25 м/с.

Фізичні обмеження:

Склад атмосфери, на який впливають забруднення, серпанок, туман і, загалом, все, що може змінювати щільність повітря, впливає на ефективність вітрогенератора.

Напруги, пов'язані з корозією внаслідок концентрації солі або піску:

Проблеми корозії добре відомі кожному, хто живе біля моря або в піщаних районах. Без технічного обслуговування продуктивність установки швидко знижується.

Традиційно вміст солі контролювали за допомогою пробовідбірників великого об'єму з подальшим хімічним аналізом зібраних зразків. Однак цей метод не дуже корисний для вітрогенератора. Однак балон, що знаходиться в полоні, може бути використаний для оцінки вмісту піску або солі на висоті горщика на потенційних ділянках.

Профілі вертикальної концентрації вмісту частинок солі або піску можна виміряти простим способом за допомогою насоса та мішка для зразків, як показано на малюнку 1, при цьому таймер таймера встановлюється таким чином, щоб відбір проб відбувся після часу польоту до рівня відбору проб. В кінці польоту мішки збираються та запечатуються якомога швидше; Потім аналіз проводиться в лабораторії. Щоб перетворити концентрацію в повітрі бажаних сполук, зауважте тривалість і швидкість відкачки і знайте кількість кубічних метрів повітря, яке насос забирає.

Місцевий вплив на вітер

Поле:

Щоб оптимізувати характеристики вітрогенератора, проектувальник повинен зробити вибір відповідних місць відповідно до місцевого впливу на вітер.

Топографія:

Проходячи топографічні перешкоди, повітряний потік зазнає змін, які можуть спричинити збільшення швидкості вітру на вершині пагорбів.

Зміна шорсткості:

На великих висотах, приблизно на кілометрі над землею, вплив земної поверхні на потік вітру практично дорівнює нулю. З іншого боку, в нижніх шарах повітря тертя об поверхню землі має великий вплив на швидкість вітру. У випадку вітрового поля ми повинні розрізняти ефект нерівності місцевості та вплив сусідніх перешкод та контури ландшафту.

Перешкоди: Коли перешкода або ізольована будівля стоїть на відкритій ділянці, потік вітру дуже сильно порушується у напрямку потоку та навколо будівлі чи перешкоди. Якщо h - висота будівлі, а d - розмір бічного фасаду, перпендикулярного напрямку вітру, потік генерує зону несподіванки, протяжність якої у напрямку потоку становить близько 20 годин, а поперечно близько 4 до 5 д.

Оцінка обраного сайту

Тому для оптимізації його розташування на ділянці вибір місця (мікророзміщення) повинен здійснюватися відповідно до місцевих характеристик вітру та враховувати наступні особливості:

  • Максимальне співвідношення між висотою нерівності та її довжиною не повинно перевищувати 1/50 в радіусі 4 км за течією вітрової турбіни, яка сприяє пологим пагорбам.
  • Найнижча точка ротора повинна бути принаймні втричі перевищує найвищу нерівність на землі в радіусі 4 км нижче за течією вітрової турбіни.
  • У разі природних перешкод, таких як ряд дерев, або штучних перешкод, таких як будівлі, потік порушується на відстані нижче за течією, що відповідає приблизно двадцятикратній висоті перешкоди. У цій області вітер сильно коливається як за амплітудою, так і за напрямком. У всіх випадках вітрогенератор повинен бути розміщений за межами зони впливу перешкод.
  • Оскільки вітрогенератор повинен бути орієнтований на пануючі вітри, слід враховувати напрямок вітру, а не тільки його швидкість.

Деякі піщані будівлі також можна використовувати як індикатор вітру. Дійсно, дюнні класифікації класифікуються за режимом вітру та піщаним покривом:

  • за двовимірного режиму вітру утворюються лінійні дюни, поздовжні або поперечні вітрам, якщо земля добре вкрита піском;
  • за багатовимірного режиму вітру утворюються зоряні дюни;
  • за одновимірного режиму вітру утворюються дюни у формі півмісяця: бархани

Висновок

Для підвищення ефективності роботи вітрогенератора важливим є вибір місця установки. Це місце має бажано мати якомога чіткіший огляд у напрямку пануючих вітрів. У цьому напрямку повинно бути якомога менше перешкод і якомога менше шорсткостей. За допомогою похилого пагорба можна навіть отримати прискорюючий ефект.

Ексклюзивно! Повна стаття у документальних ресурсах з відкритим доступом до 28 лютого !

Берегова енергія вітру, стаття Nacer MESSEN та Nachida KASBADJI MERZOUK

Ця стаття знаходиться у файлі:

  • Енергія вітру: визначте обмеження та впливи для оптимізації роботи
  • Іспанія: 70% відновлюваної електроенергії у 2030 р. 100% у 2050 р
  • Закон на початку 2019 року про внесення змін до цілі ядерного скорочення
  • Змінні відновлювані джерела не порушують роботу німецької електромережі

У документальних джерелах

Останні коментарі

Такі дезорганізуючі технології, як повітряні вітрові турбіни на морі або на суші (Airborne Wind Energy System - AWES), можуть відігравати дедалі більшу роль, на думку фахівців у галузі вітру. На великих висотах вітру достатньо для забезпечення зростаючого світового попиту на енергію. На висоті 500 м, відповідно до експоненціального закону Гельмана, вітер дме на 25% швидше і несе в 2,0 рази більше енергії (він збільшується із кубом швидкості вітру). На висоті 1500 м видобуток у 8 разів вищий, ніж на 100 м. Виробництво електроенергії, як правило, триває від 400 до 800 м.

Досить вичерпний пункт (за 52 хвилини) про технології, марки, потужності та ринки збуту повітряних вітряних турбін:

Деякі розробники повітряних вітряних турбін (серед сотні в даний час у світі) у вигляді безпілотників, літаків/крил, повітряних зміїв тощо:

- Ampyx Power (Нідерланди), партнер, зокрема, Нідерландського аерокосмічного центру (NLR), EASA (Європейське агентство з авіаційної безпеки) та E.ON.

Цільова потужність становить від 2 до 4 МВт на одиницю (поставляється до 2000 будинків), щоб замінити звичайні турбіни порівнянної потужності, побудовані з початку століття і які зараз закінчуються.

- Kite Power Systems - партнер KPS (Шотландія) Shell, E.on та Schlumberger:

Два повітряних змії управляються автономно, один з двох завжди виробляє силу. Вони запрограмовані на політ у визначеному напрямку, подібно до шляху, по якому йтиме кінчик лопаті вітрогенератора. Вони діють на висоті 250 м і вловлюють усі напрямки вітру. Швидкість польоту висока - більше 100 миль/год при вітрі 20 миль/год (передбачена потужність 3 МВт на одиницю або електроенергія 1500 домогосподарств) + 15% електроенергії, ніж звичайна вітрогенератор такої ж потужності в тому самому місці.

Не потрібно припиняти роботу в надзвичайно вітряних умовах. Сніг також мало впливає на характеристики крила.

Обмерзання від холоду та вологості може бути проблемою, але оскільки крило KPS має гібридну конструкцію (тобто тканинне крило на жорсткій аеродинамічній конструкції), воно деформується в польоті, а це означає, що сприяє втраті льоду.

У разі удару блискавки повітряних зміїв збирають, щоб мінімізувати ризик пошкодження. Оскільки їх можна автоматично отримати та зберегти менш ніж за 5 хвилин.

Система KPS використовує один анкерний кабель для зменшення опору. У разі поломки якоря існує два шляхи відновлення крила:

- Якщо крило все ще здатне літати, бортова система управління бере на себе його і перелітає його до запрограмованої точки посадки поза сіткою. Наземна система виявляє, що сталася несправність зчіпки, а решту зчіпки намотує на барабан.
- Якщо повітряний змій не може літати безпечно, бортова система запобіжного спуску розрізає вуздечку, щоб змусити повітряного змія якомога швидше впасти в безпечне місце.

Час розгортання наземної системи потужністю 1 МВт займає не більше доби. Система доставляється на місце у двох стандартних контейнерах ISO.

Морські системи збираються на набережній і буксируються до місця електромережі. Опинившись там, вони під’єднані до попередньо встановлених причалів та підйомника силового кабелю: цей процес підключення займає близько 30 хвилин. Для розв’язування системи та буксирування на берег для технічного обслуговування потрібно менше 20 хвилин.

- Kitepower (Нідерланди): додатковий кайт (100 кВт), який швидко розгортається

- Kiteswarms (Великобританія - Німеччина): дрон

- KiteX (Данія): безпілотник 1 МВт/од

- Макані (Каліфорнія), дочірня компанія Alphabet, материнська компанія Google: енергетичний змій

Цей повністю автономний літаючий робот виглядає як біплан з декількома турбінами. Поточна пілотна версія становить близько 1 МВт (600 кВт) потужності. Він виконує петлі за 10-25 секунд, що збільшує уловлювану енергію.
Вітер збільшується з висотою, він також більш передбачуваний і більш постійний.

- Altaeros energies (США): BAT (Buoyant Air Turbine) вітрогенератор для безсилових або катастрофічних районів, дуже швидко розгортається, автоматично регулюючи свою висоту та орієнтацію, щоб вловлювати найсильніші вітри, які він виявляє, за допомогою анемометрів. Він підтримує вітер 160 км/год і стійкий до снігу, морозу та блискавки.

- Bladetips Energy (Франція)

Вітрогенератор із змінним діаметром, змінна висота польоту (в середньому: 500 м), ресурси зменшені на 80%, витрати на виробництво електроенергії зменшені на 60%.

- Брюс Бенкс Вітрила

- Enerkite (Німеччина): резервна вітряна турбіна, що швидко розгортається

- e-Wind Solutions (Німеччина): резервна вітряна турбіна в повітрі