Ветроэнергетика: использование энергии ветра

  • Вид работы:
    Реферат
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    480,2 Кб
  • Опубликовано:
    2013-06-15
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Ветроэнергетика: использование энергии ветра

Ташкентский государственный технический университет имени Абу Райхона Беруни

Факультет: Энергетика









Самостоятельная работа

Тема:

Использование энергии ветра




Выполнил: Юнусов Максуджон

Студент 59-09 группы




Ташкент 2011

Введение

Ветроэнергетика - отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2010 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 196,6 гигаватт. В том же году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 430 тераватт-часов (2,5% всей произведённой человечеством электрической энергии). Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2009 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 20% всего электричества, в Португалии - 16%, в Ирландии - 14%, в Испании - 13% и в Германии - 8%. В мае 2009 года 80 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе.

Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции, возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии.[6][7][8] Интеллектуальное управление распределением электроэнергии может помочь в решении подобных проблем.

История использования энергии ветра

Мельница со станиной

Ветряные мельницы в Ла Манче, Испания

Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами.

«Мельницы на козлах, так называемые немецкие мельницы, являлись до середины XVI в. единственно известными. Сильные бури могли опрокинуть такую мельницу вместе со станиной. В середине XVI столетия один фламандец нашел способ, посредством которого это опрокидывание мельницы делалось невозможным. В мельнице он ставил подвижной только крышу, и для того, чтобы поворачивать крылья по ветру, необходимо было повернуть лишь крышу, в то время как само здание мельницы было прочно укреплено на земле» (К. Маркс. «Машины: применение природных сил и науки»).

Масса козловой мельницы была ограниченной в связи с тем, что её приходилось поворачивать вручную. Поэтому была ограниченной и её производительность. Усовершенствованные мельницы получили название шатровых.

В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. Толедо - 1526 г., Глочестер - 1542 г., Лондон - 1582 г., Париж - 1608 г., и др. Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.

Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в 19-м веке в Дании. Там в 1890-м году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908-му году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 метра и четырёхлопастные роторы диаметром 23 метра. Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров. К 1941-му году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт. В период с 1940-х по 1970-е годы ветроэнергетика переживает период упадка в связи с интенсивным развитием передающих и распределительных сетей, дававших независимое от погоды энергоснабжение за умеренные деньги. Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1980-х, когда в Калифорнии начали предоставляться налоговые льготы для производителей электроэнергии из ветра.

Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора, и высоты над поверхностью. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

Воздушные потоки у поверхности Земли/моря являются ламинарными - нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров. Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество резко растёт в мире. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность не прямопропорциональна скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в десять раз.

Монтаж турбины в Германии

В 2010 году суммарные мощности ветряной энергетики выросли во всём мире до 196,6 ГВт. Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов.

В 2010 году в Европе было сконцентрировано 44 % установленных ветряных электростанций, в Азии - 31%, в Северной Америке - 22 %

Таблица 1

Суммарные установленные мощности, МВт, по странам мира 2005-2010 г. Данные Европейской ассоциации ветроэнергетики и GWEC

Страна

2005 г., МВт.

2006 г., МВт.

2007 г., МВт.

2008 г. МВт.

2009 г. МВт.

2010 г. МВт.

2011 г. Мвт.

Китай <#"668490.files/image004.jpg">

Ветряной насос «Ромашка» производства СССР

Как пример реализации потенциала территорий Азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС, действующей на 2010 год мощностью в 21,8 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива.

В 2003-2005 годах в рамках РАО ЕЭС проведены эксперименты по созданию комплексов на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания, по программе в посёлке Тикси установлен один агрегат. Все проекты начатые в РАО, связанные с ветроэнергетикой переданы компании РусГидро. В конце 2008 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций.

Предпринимались попытки серийного выпуска ветроэнергетических установок для индивидуальных потребителей, например водоподъёмный агрегат «Ромашка».

В последние годы увеличение мощностей происходит в основном за счет маломощных индивидуальных энергосистем, объем реализации которых составляет 250 ветроэнергетических установок (мощностью от 1 кВт до 5 кВт).

Ветроэнергетика Германии

Ветряная электростанция в Германии

Активное развитие ветроэнергетика Германии получила после Чернобыльской аварии. Правительство Германии приняло решение развивать производство энергии из возобновляемых источников.

Первая правительственная программа поддержки ветроэнергетики под названием "100 МВт ветра" появилась в Германии в 1989 году. Ощутимый рост ветроэнергетики начался с принятием в 1991 году закона Electricity Grid Feed Act. В 2000 году была принята новая версия Акта, а уже в 2002 году суммарные мощности германской ветроэнергетики достигли 10 000 МВт.

Таблица 3

Рост мощностей ветряных электростанций Германии, МВт

Год

1991

1997

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

МВт.

~100

2000

8754

11994

14609

16629

18415

20622

22247

23902

25777

27214

29060


Производство

Карта размещения ветряных электростанций. 2007 год

В 2006 году ветроэнергетика Германии произвела 30,5 млрд. кВт·ч электроэнергии. Для сравнения: в том же году вся гидроэнергетика Германии произвела 21,6 млрд. кВт·ч электроэнергии, что составляет 3,5% от всего потребления электричества в Германии.

В 2006 году выручка германской индустрии ветроэнергетики составила 7,2 миллиарда евро, из них 5,6 миллиардов евро пришлось на стоимость ветряных турбин и компонентов (лопасти, башни и т. д.). По оценкам Германского Института Ветроэнергетики (DEWI) германские производители ветряных турбин и компонентов занимают 37% долю мирового рынка. В 2006 году производство оборудования для ветроэнергетики выросло в Германии примерно на 50%. В 2007 году в ветряной индустрии Германии было занято 80 000 человек, включая смежные отрасли: строительство, проектирование, консультации, продажи, финансы, образование и т.д. На экспорт было отправлено 71% произведённого оборудования и услуг на общую сумму

За 2006 год в Германии было построено 1208 новых ветрогенераторов суммарной мощностью 2233 МВт. Прирост составил 23,5% в сравнении с 2005 годом. В 2007 году в Германии было построено 1625 МВт. новых ветряных электростанций. В 2008 году 866 новых ветрогенераторов суммарной мощностью 1665 МВт.

В 2008 году в Германии работали 20301 ветряных турбин суммарной мощностью 23902,77 МВт.

В 2010 году 6,2 % электроэнергии Германии было получено из энергии ветра. Ночью 7 февраля 2011 года ветряные электростанции выработали около 1/3 электроэнергии Германии.

Крупнейшие поставщики ветрогенераторов в 2008 году

Крупнейшие поставщики ветрогенераторовна рынок Германии в 2008 году

Место Название Страна Доля, %

. Enercon Германия 61%

. Vestas Дания 31,6%

. REpower Systems Германия 5,6%

. Fuhlander Германия 4,8%

. Nordex AG Германия 2,2%

Всего1665 МВт

Ветроэнергетика Китая


Ветроэнергетика Китая - бурно развивающаяся отрасль экономики Китайской народной республики. К концу 2009 года в Китае работало 25777 МВт ветряных электростанций, что составляет 16% от ветряных мощностей всего мира. Китай вышел на четвёртое место в мире по размеру установленных ветряных электростанций. За 2008 год было построено 6300 МВт новых ветряных электростанций.

В 2007 году Китай инвестировал около 16 миллиардов юаней (более $2,0 млрд.) в ветряную энергетику. В Китае построено более 60 крупных ветряных электростанций, на которых ведётся обучение специалистов.

В феврале 2005 года Китай принял закон Возобновляемой Энергетики. В 2005 году Китай вырабатывал из энергии ветра 0,17% электроэнергии, в 2008 году - 1,3%.

За годы 10-й пятилетки (2000 год-2005 год) ветряная энергетика росла в среднем на 30% в год - с 350 МВт в 2000 году до 1260 МВт в 2005 году.

Потенциал

По оценкам Китайского института научных исследований климата (China Climate Science Research Institute) потенциал ветряной энергетики Китая составляет 3,22 млн. МВт. Технический потенциал оценивается в 1 млн МВт, из них 253 тыс. МВт наземных электростанций и 750 тыс. МВт офшорных.

Наибольшим потенциалом для развития ветроэнергетики обладает провинция Внутренняя Монголия. Около 40% ветряных мощностей Китая могут быть расположены во Внутренней Монголии. К 2010 году провинция Монголия планирует построить 5 тыс. МВт ветряных электростанций.

Второе место по потенциалу занимает Турфанская котловина (Синьцзян-Уйгурский автономный район). Её ресурсы оцениваются в 1 млрд. кВт·ч в год с площади 1000 кв. км.

По оценкам EER Wind Research к 2011 году Китай станет крупнейшим в мире рынком сбыта ветрогенераторов.

Офшорная энергетика

Китай обладает протяженной береговой линией, что способствует развитию офшорной ветроэнергетики.

Первая китайская оффшорная ветровая электростанция «Juwuba» будет построена в 2009 года в Шанхае. Ветрогенераторы будут установлены по обе стороны Большого Дунхайского моста более чем в километре от него. Установленная мощность электростанции составит 100 МВт. По проекту электростанция будет вырабатывать ежегодно 260 млн. кВт·ч электроэнергии[3]. Первая турбина мощностью 3,0МВт производства компании Sinovel была построена в 20 марта 2009 года. Всего на электростанции «Juwuba» будет установлено 34 ветрогенератора мощностью 3,0МВт каждый.

Малая ветроэнергетика

В конце 2005 года в Китае было установлено 320 тыс. малых ветряных генераторов суммарной мощностью 65 МВт.

Компании

Все крупнейшие мировые производители оборудования для ветроэнергетики имеют в Китае свои производства или совместные предприятия. Например, германская компания Nordex в 2007 году занимала 3% рынка ветряных турбин Китая.

В 2007 году в Китае 40 компаний производили оборудование для ветроэнергетики. Их суммарные мощности составляли 8000 МВт в год. В 2008 году 67 копаний в Китае производили оборудование для ветроэнергетики, из них 27 компаний - государственные. По законам Китая 70% оборудования любой ветряной электростанции должно иметь китайское происхождение.

Похожие работы на - Ветроэнергетика: использование энергии ветра

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!