Альтернативные источники энергии и энергосбережение

По данным метеорологических наблюдений среднегодовая скорость ветра на большей части территории России редко достигает даже 5 м/с. Для Подмосковья средний ветер составляет 3,2 м/с летом и 4,2 м/с зимой. Казалось бы, какие уж тут ветроустановки, — гоняться за несколькими ваттами с квадратного метра. Но не все так плохо:

♦ во-первых, по оценкам самих метеорологов скорость ветра на многих городских метеостанциях систематически занижается на 1–2 м/с;

♦ во-вторых, в приземном слое почти всегда имеется значительная горизонтальная турбулентность, — те самые порывы ветра.

 Примечание.

Вертикальноосевые турбины прекрасно работают в непостоянном по направлению потоке, а ротор Савониуса эффективно реагирует и на резкие скачки в силе ветра, — при внезапном падении быстроходности его крутящий момент только растет.

Нетрудно понять, что при слабом ветре его энергия в основном заключена именно в порывах. Так, ветер со средней скоростью 4 м/с, периодически на 15 % времени возрастающий еще на 4 м/с (классифицируется в метеорологии как ровный, а не порывистый!), будет содержать в 2 раза больше энергии, чем ламинарный поток 4 м/с.

В условиях городской застройки, когда сильные порывы чередуются с полным затишьем, эта разница будет еще большей. Обычное ветроколесо в подобных условиях, скорее всего, даже не сможет стартовать, не то что выработать электроэнергию. Так же, из этих соображений установка отдельных генераторов под каждой гирляндой выглядит несколько предпочтительней механического суммирования (и тем самым усреднения) моментов.

Можно возразить, что соответствующую турбулентным возмущениям пульсацию электрической мощности на выходе ветроэлектростанции трудно утилизировать, и даже не стоит за ней гнаться. Да, эта проблема существенна, причем для любых ветроустановок, включая и классические пропеллеры. Для ветряков в составе систем автономного питания удаленных от сети централизованного энергоснабжения фермерских хозяйств и поселков обычно предусматривают разделение потребителей на группы по требовательности к качеству электропитания. По крайней мере, в зимнее время скачки мощности всегда пригодятся для отопления помещений.

Можно надеяться, что проблема запасания энергии впрок, актуальная для всех установок на возобновляемых источниках энергии, все-таки обретет в недалеком будущем приемлемые по стоимости решения. Технологический прогресс в этой области налицо, включая бесчисленные варианты топливных элементов, тепловые аккумуляторы для коттеджей, и даже механические маховики.

Например, вот этот проект (http://www.membrana.ru/articles/technic/2006/08/30/133800.html) составит неплохую компанию ветропарку гирлянд для сглаживания кратковременных пульсаций.

Относительно простой способ накопления энергии в серьезных объемах, — гидроаккумулирующие электростанции. Однако, их сооружение требует особых географических условий и значительных затрат.

Варианты применения гирлянд

В отличие от ветроколес гирлянды могут легко сочетаться с другими сооружениями, если соответствующая дополнительная ветронагрузка будет заложена на стадии их проектирования. Ветрогенерирующая ЛЭП — звучит довольно заманчиво. Различные варианты такого «симбиоза» предлагает Билл Бекер (www.energy2006.net/presentations/Becker_3A.pdf):

♦ подЛЭП;

♦ на опорах контактной сети железной дороги для энергоснабжения станций, переездов, депо, с выдачей излишков в контактную сеть;

♦ между вантами и под полотном подвесного моста;

♦ горизонтальные гирлянды на несущем тросе в горных условиях, под пролетами мостов;

♦ мобильный вариант с подъемом на воздушном шаре от метеозонда.

1.9. Построение небольшого ветряного генератора

Выбор электромотора

Пусть стоит задача для использования в отдаленной от цивилизации местности установить ветряную турбину, которая давала бы хоть немного электроэнергии, а позднее дополнить ее несколькими панелями солнечных батарей. AlexAAN по заказу РадиоЛоцман сделал перевод интересной американской статьи на эту тему.

Реально можно установить не дорогую, покупную турбину, а самодельную, которая не стоит почти ничего. Нужны лишь навыки работы руками и минимальные познания в электронике.

Конструирование ветряка автор Майкл Дэвис (USA) начал с поиска в Гугле информации о самодельных турбинах. Там было найдено множество описаний, самых различных по конструкции и по сложности. Пять элементов были общими для всех вариантов:

♦ генератор;

♦ ветроколесо;

♦ устройство, разворачивающее ветроколесо к ветру;

♦ мачта;

♦ аккумуляторы и электроника управления.