Нетрадиционная энергетика – сущность, виды, перспективы развития в Республике Беларусь (стр. 7 из 8)
Рис.7. Взаимодействие вращающейся лопасти с ветровым потоком: υв — вектор скорости ветра; υ1' υ2 — относительные скорости обтекания; ωл — угловая скорость вращения лопасти вокруг своей оси; Fм — сила Магнуса.
Сила Магнуса (Fм), направленная в сторону вращения ветроколеса, указанного на рисунке, возникает из-за разности давлений обтекающего эту лопасть ветрового потока. При вращении цилиндрической лопасти с угловой частотой ωл относительная скорость обтекания цилиндра воздушным потоком υ' будет меньше аналогичной скорости υ2, что и является первопричиной возникновения силы Fм.
В нашей республике ведутся работы по созданию ВЭУ. Отличительная особенность: они вступают в работу при скорости ветра υ0 = 3 м/с. Коэффициент использования энергии ветра ветроколесом с цилиндрическими лопастями близок к 0,5. Регулирование скорости вращения ветроколеса осуществляется путем изменения угловой скорости вращения лопастей ωл. В 1996 г. была создана и испытана экспериментальная ветроустановка ВЭУ-250 (см. Приложение 2). Однако освоение производства таких ВЭУ требует дополнительных исследований, создания соответствующих производственных мощностей и финансирования.
Для ряда сельскохозяйственных объектов, удаленных от линии электропередач, газопроводов и других коммуникаций, перспективным является использование для автономного энергоснабжения ВЭУ малой мощности, Рн ≤ 10 кВт. Еще в бывшем СССР было налажено серийное производство маломощных ВЭУ, типа АВЭУ (автоматическая ветроэлектрическая установка)-6-4(Приложение 2), способных обеспечивать в автономном режиме, при наличии аккумуляторной батареи и преобразователя напряжения, потребности в электроэнергии небольшого фермерского хозяйства. Из ВЭУ такого класса представляет интерес установка ВЭУ-2000(Приложение 2), разработанная на основе высоких технологий авиакосмической промышленности и способная автономно обеспечивать электроэнергией небольшие объекты даже в областях с низкими значениями средней скорости ветра. Ёмкость аккумуляторной батареи для подобных автономных установок выбирается из необходимости обеспечения энергоснабжения при отсутствии ветра в течении 2...3 суток. Еще более надежное электроснабжение обеспечивается при дополнении ВЭУ солнечными батареями.
В середине августа 2007 года в СЭЗ (свободная экономическая зона) «Брест» начала работать первая на Брестчине ветроэнергетическая установка.
Энергия ветра, преобразованная в электрическую, используется на автозаправочной станции, принадлежащей совместному белорусско-итальянскому предприятию «БелТрансОйл». СП (совместное предприятие) «БелТрансОйл» в сутки потребляет 30-35 кВт/ч электроэнергии, что обходится предприятию в течение года в 50 тыс. долларов. Использование ВЭУ позволит экономить до 10% финансовых средств. Здесь итальянская новинка воспринимается как экспериментальная. Преследуется цель выяснить, чему равна скорость ветра на окраине г. Бреста в течение года. Ведь равнинная местность Брестской области считается наименее перспективной для подобных проектов. Но, многолетние наблюдения показали, что есть зоны, где скорость ветра увеличивается за счет ветровой тяги. К такой зоне относится и пойма р. Лесная, в районе которой установлена новая ВЭУ. Если с ее помощью СП «БелТрансОйл» это утверждение подтвердится, то руководство предприятия намерено установить еще одну подобную ветровую турбину мощностью 1,2 МВт. Прорабатываются возможности использования ВЭУ в других регионах Брестчины. Наиболее привлекателен в этом плане Барановичский район.
В последнее время на Брестчине все больше внимания обращается на рациональное использование ветровой энергии. Пружанское отделение районных электросетей РУП «Брестэнерго» приняло решение о возведении ветроэнергетической установки. Специалисты НПО «Малая энергия» (г. Минск) с ноября 2006 по апрель 2007 года провели мониторинг местности и атмосферных явлений в районе д. Могилевцы. Они пришли к выводу, что ВЭУ мощностью в 1 МВт позволит получить 2,5 млн. кВт/ч. Этого достаточно для обеспечения электроэнергией среднего сельхозпредприятия, что составит 3% от потребляемой энергии в Пружанском р-не. В июле 2007 года аналогичный мониторинг проведен возле д. Головчицы. Планируется разработка проектно-сметной документации и строительство первой на Пружанщине ВЭУ. Она будет установлена на высоте 65 м. Размах ее лопастей – 60 м. Работа установки возможна даже при незначительном ветре – 3,5 м/сек. Оптимальная скорость ветра для производства электроэнергии – 12 м/сек. Во время урагана установка перестает работать, и включается при снижении его силы. Преимущество ВЭУ в том, что она работает в те часы, когда наблюдается пик потребления электроэнергии – главным образом днем и в холодное время года. Срок окупаемости одной установки - от 3,5 до 6 лет. По подсчетам специалистов, ветряный потенциал Беларуси – 250 млрд. кВт/час в год. Наиболее приемлемыми регионами по использованию энергии ветра являются Гродненская и Минская области. Северные районы Брестчины тоже считаются подходящими для строительства ВЭУ, чем и воспользовались энергетики Пружанского района.То, что энергию ветра можно довольно эффективно использовать в нашей республике, подтверждают ветроэнергетические установки, которые действуют на протяжении нескольких лет в Нарочанском крае. На въезде в д. Занарочь германским благотворительным общественным объединением «Дома вместо Чернобыля» для переселенцев из Чернобыльской зоны были построены две ВЭУ. На 50-метровой башне установлена ветровая турбина Nordex мощностью 250 кВт, а на 60-метровой цельнометаллической опоре – Repower мощностью 600 кВт. Обе установки производят в год около 140 кВт электроэнергии. Ученые ведут постоянное наблюдение за их работой. Анализ данных показывает, что наши показатели ничуть не хуже, а иногда даже лучше зарубежных Ветер нашу республику не обходит стороной. Остается только использовать его бесплатную энергию.
Основным направлением использования ВЭУ в нашей республике на ближайший период будет применение их для привода насосных установок и как источников энергии для электродвигателей. Перспективны ВЭУ в сочетании с МГЭУ для перекачки воды. Эти области применения характеризуются минимальными требованиями к качеству электрической энергии, что позволяет резко упростить и удешевить ветроэнергетические установки. Готовится к серийному выпуску ветроустановка мощностью 5-8 кВт, устойчиво работающая при скорости ветра 3,5 м/с. Разрабатывается и готовится к испытаниям более мощная ВЭУ с горизонтальным ветроколесом.
По последним данным, на 17 декабря 2008 года, немецкий консультант по альтернативной энергетике Юнгер Шенк планирует проект для Беларуси, где искренне советует прислушаться к ветру и присмотреться к биоотходам.
5.Сравнение возобновляемых топливно-энергетических ресурсов
Наша страна богата важнейшими природными ресурсами — территорией. На каждый её м2 ежегодно поступает от 980 до 1180 кВт∙ч энергии солнечного излучения, которая является первичной в процессе образования биомассы, гидроэнергии, энергии ветра и др. В качестве оценочной единицы площади сельхозугодий (или другой территории), участвующей в производстве энергии или энергоносителя, удобно использовать 1 га. При среднегодовом поступлении солнечной энергии 1000 кВт∙ч/м2 (1 кВт∙ч = 3,6 МДж; 1 га = 10 000 м2) ежегодно на 1 га площади будет поступать энергия Е0 = 36 000 ГДж (по энергосодержанию Е0 — 1 млн м3 природного газа). Для оценки преобразования солнечной энергии в другие виды введем критерий