Основы ветроэнергетики

Основы ветроэнергетики. Как работает ветрогенератор?

Энергия ветра является одной из форм солнечной энергии. Ветры появляются из-за неравномерного прогрева атмосферы солнцем, неровностей земной поверхности и вращения Земли. Направление потоков ветра изменяется в зависимости от рельефа земной поверхности, наличия водоемов и растительного покрова.
Ветогенераторы используют это движение воздуха и преобразуют его в механическую энергию, а затем в электричество. В этой статье будет кратко затронут вопрос о том, как работает ветрогенератор, а также вопросы о достоинствах и недостатках ветроэнергетики.

Люди начали использовать энергию ветра несколько столетий назад, когда появились ветряные мельницы, которые качали воду, мололи зерно или выполняли другие функции. Сегодняшний ветрогенератор является весьма продвинутой версией ветряной мельницы. Большинство ветровых турбин имеют три лопасти, закрепленные на вершине стальной башни — мачты. Вестрогенератор высотой в 25 м может снабжать электричеством жилой дом, ветрогенератор высотой в 80 м может обеспечивать электричеством сотни домов.

Виды ветрогенераторов

Устройства отличаются между собой числом лопастей, направлением их вращения, по способам управления ими и материалом, из которого сделаны ветряки.

Ветровые электростанции могут быть:

  1. Двухлопастные;
  2. Трехлопастные;
  3. Многолопастные.

Большое количество пластин в ветряке не всегда гарантирует его хорошую работу. Такие ветряные многолопастные электростанции улавливают даже малейшее дуновение ветра, но, начав вращение и достигнув определенного числа оборотов, они теряют эффективность из-за большого сопротивления воздушному потоку. Такие устройства есть смысл использовать при выполнении ими, кроме основной функции, еще каких-либо работ, например, приведение в действие водяного насоса. Ветрогенераторы с небольшим количеством рабочих элементов имеют КПД намного выше.

Ветряные электростанции могут быть с парусными или жесткими лопастями. Первые проще в изготовлении и намного дешевле. Вторые изготавливаются из металла либо стеклопластика и стоимость их, естественно, будет существенно выше. Ветровые парусные электростанции быстрее изнашиваются и требуют постоянного внимания и регулярного обслуживания.

Их лопасти могут износиться через год-полтора и потребуется их полная замена. Такие ветряные парусные электростанции нецелесообразно устанавливать в районах где наравне с сильным ветром в воздухе имеется много пыли и других механических частиц.

Управление шагом лопастей также бывает разным. На сегодняшний день созданы с шагом:

  • Изменяемым;
  • Фиксированным.

Первый вариант дает возможность существенно увеличить спектр рабочих скоростей. Но при этом намного усложняется конструкция лопасти, и происходит утяжеление всей конструкции. Что, естественно, делает ветряные подобные электростанции дорогими как при покупке, так и в период эксплуатации.

Фиксированный шаг лопастей преобладает рядом преимуществ, но и в эксплуатации такого ветряка есть некоторые нюансы.

Например, ветровые такие электростанции в своей конструкции должны иметь предохранительное устройство, переводящее лопасти при шторме или урагане в положение флюгера. В противном случае может произойти обрушение всей мачты.

По тому, какое направление имеет ось вращения, ветряные лопастные электростанции подразделяются на две группы:

  • Вертикальные;
  • Горизонтальные.

У первого типа турбина находится перпендикулярно по отношению к основе. Ветряные горизонтальные электростанции расположены горизонтально к опоре.

Вертикальные генераторы в свою очередь делятся на такие виды:

  1. Стандартный ветряк;
  2. Роторный;
  3. С геликоидным ротором;
  4. Ортогональный.

Ветряные стандартные электростанции характеризуются вертикальной осью вращения и парой цилиндров. Они всегда в движении, но при этом использование энергии ветра довольно низкое.

Наличие в ветряке ротора значительно уменьшает нагрузку на его подшипник. Это намного продлевает срок эксплуатации устройства. Ветровые роторные электростанции характеризуются сложным монтажом, что делает и без того высокую стоимость еще большей.

Устройство с геликоидным ротором отличается закрученными лопастями, способствующими равномерному вращению.

Ветряные ортогональные электростанции не нуждаются в сильном ветре, их работа возможна даже при небольшой скорости воздушного потока. Главными достоинствами таких аппаратов являются:

  • Бесшумность;
  • Безопасность;
  • Отличные технические характеристики.

К недостаткам данных аппаратов можно отнести большие лопасти и слишком сложные монтажные работы.

Ветровые горизонтальные электростанции имеют самый высокий КПД. Их работа возможна только при скорости движения потока воздуха не меньше двух метров в секунду.

Ветроэнергетика: достоинства и недостатки

Сергей Соин 24 мая 2017

Ветроэнергетика изначально относится к категории «альтернативных» источников энергии. Что отличает альтернативные источники энергии от традиционных? Они наносят меньший вред окружающей среде, выгодны в использовании, возобновляемы, а некоторые даже неисчерпаемы. Ветроэнергетика неисчерпаема так же, как ветер.

Ветроэнергетика древних людей

Ветроэнергетику применяли ещё древние люди. Египтяне в третьем тысячелетии до н. э. изобрели парус. Позже, во втором веке до н.э., персы придумали ветряные мельницы. Таким образом, они превратили энергию движения воздуха в механическую энергию, и, сами того не зная, положили начало ветроэнергетике. В наши дни эта отрасль получила новый виток развития.

Ветроэнергетика: подводные камни не пугают

Сегодня с помощью ветрогенераторов из ветра получают электроэнергию. Конструкция представляет собой мачту, наверху которой находится генератор и подключенный к нему пропеллер. Зародившись в 1890 году в Дании, и будучи забытым в середине 20-го века, этот способ вновь обрел жизнь в конце 20 столетия. Поводами для этого стали нефтяной кризис 70-х годов и авария на чернобыльской АЭС. Теперь с каждым годом число ветряных электростанций растёт. Однако, пока на их долю приходится только 3% всей электроэнергии в мире. У этого вида энергетики есть свои особенности, которые мешают его повсеместному использованию. В то же время, некоторые страны активно развиваются в данном направлении, используя неоспоримые достоинства ветроэнергетики.

Достоинства ветроэнергетики

Преимуществом этого метода получения энергии является то, что его работа не производит выбросов в атмосферу. Более того, для кручения лопастей ветрогенератора не требуется никакого топлива. Таким образом, для конвертации энергии достаточно построить ветроустановки в тех местах, где в течение года часто гуляет ветер. Для производства тока достаточно скорости воздушных масс от 3м/с. При сильных порывах, больше 25м/с, специальная тормозная система останавливает ветрогенератор.

Возведение такой установки занимает всего неделю, что позволяет быстро разворачивать сети генераторов. Хотя такие комплексы и занимают большие площади, эти же территории могут безопасно использоваться для сельскохозяйственных нужд. Угодья могут находиться непосредственно у основания мачты, а жилые постройки – не ближе 300 метров, шум от ветряков на таком расстоянии не превышает фоновый. Поломка одной установки не влияет на работу всей станции, поэтому, если аварии и происходят, они не сильно сказываются на общей мощности.

Ветряная ферма Сан Горгонио Пасс (San Gorgonio Pass). Фото: Jan Tångring/commons.wikimedia.org (CC-PD-Mark)

Недостатки ветроэнергетики

Тогда как положительные стороны использования ветроэлектростанций довольно очевидны, недостатки их не сразу заметны. В первую очередь, такие электростанции менее продуктивны, в отличие от традиционных ТЭС, ГЭС и АЭС. Это обусловлено тем, что источник энерги- ветер – непостоянен. Сегодня его скорости достаточно, завтра может быть штиль, а послезавтра – шторм, и ветряки придется отключать, иначе они вообще могут разлететься на части. Эта особенность требует дорогостоящих решений при подключении ВЭС к единым энергосистемам, в том числе, использования аккумуляторов.

Не так уж она экологична…

Кроме того, ветроустановки не абсолютно экологичны, как это может показаться на первый взгляд. Проблемой является переработка использованных лопастей, срок службы которых 20-25 лет. Ученые находятся в состоянии поиска экологичного способа утилизации композитных материалов, из которых производят лопасти, но пока их в основном сжигают. Такой метод приводит к выбросам газов в атмосферу и необходимости захоронения несгораемого остатка. Конечно же, эти последствия сказываются на окружающей среде.

Пиролиз нам поможет

Недавно специалисты стали рассматривать применение пиролиза для переработки лопастей – нагревание без доступа кислорода. Такой метод позволит использовать полученные вещества для изготовления строительных материалов.

Ветроэнергетика, как угроза животному миру

Ветряки могут оказывать влияние на животный мир. Есть мнение, что они изменяют пути миграции птиц, а вибрация, создаваемая ими при работе, отпугивает мелких животных, которые восприимчивы даже к незначительным колебаниям. Ветряки оказывают влияние и на человека: некоторые люди имеют повышенную чувствительность к инфразвуку, создаваемому лопастями генераторов, который воздействует на вестибулярный аппарат. В связи с этим могут появиться неприятные симптомы такие, как головокружение, нарушение сна, тошнота и другие неврологические расстройства.

Читайте также  Как поменять мембрану на газовой колонке

Ветроэнергетика, как потенциальный онкоген

Однако ученые склоняются к мнению, что неприятные симптомы возникают у людей, обеспокоенных близостью установок. Некоторые специалисты считают, что так называемый «синдром ветрогенератора» является ярким примером ноцебо-эффекта – отрицательной реакции на явление из-за негативной информации о нём. Относительно мощных ветряков также есть некоторые опасения: магнитное поле, создаваемое ими в радиусе 2 км, может увеличить риск развития онкологических заболеваний.

Какие страны активно внедряют ветроэнергетику?

Главным энтузиастом в развитии ветроэнергетики стала страна-родоначальник – Дания. С 2000 года датчане увеличили долю ветряной электроэнергии с 12% до 42%. К тому же, датчане -одни из лидеров по количеству оффшорных ВЭС. Такие ВЭС располагаются в воде вблизи морских берегов, где ветер более постоянен. Конечно же, большую роль в этом сыграло государство, приняв решение сократить выбросы углекислого газа в атмосферу, а также запретив строительство атомных электростанций.

Помимо Дании, в Европе большое внимание ветроэнергетике уделяют Германия, Португалия, Испания, Ирландия, Голландия. Лидерами же по суммарной мощности установленных генераторов являются Китай, США и Индия. Во всех случаях резкий подъем этой отрасли обусловлен инициативой правительств.

Кстати, в стране тюльпанов в январе этого года все поезда национальной компании NS перешли на электропитание от ветрогенераторов. Изначально голландцы рассчитывали сделать это в 2018 году, но постоянно увеличивающееся количество станций позволило осуществить переход на год раньше.

Ветроэлектростанция возле Палм-Спрингс, Калифорния. Фото: Kit Conn / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)

Несомненно, любая человеческая деятельность влияет на окружающую среду, и поэтому главное – найти способы максимально сократить негативное воздействие. Ученые находятся в состоянии поиска решений для минимизации побочных эффектов ветроэнергетики. К тому же, предстоит провести множество исследований, которые определят, как будет реагировать организм человека и животных на такое соседство. Так как многие страны динамично продвигаются в этом направлении, несомненно, нас ждут новые открытия и ответы на вопросы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Виды ветрогенераторов

Существующие конструкции ветрогенератоов делятся в первую очередь на горизонтальные и вертикальные. Устройства с горизонтальной осью вращения являются более эффективными, стабильнее в работе и обеспечивают более ровные результаты, но нуждаются в постоянном наведении на ветер и более сложны в самостоятельном изготовлении.

Ветряки с вертикальной осью вращения просты и доступны для изготовления своими руками. Они не требовательны к направлению ветра или высоте подъема над землей, главным условие для них является отсутствие поблизости крупных зданий или сооружений, заслоняющих ветер.

Недостаток этих конструкций — относительно низкая эффективность, вызванная одновременным воздействием как на рабочую часть лопастей, так и на обратную, создавая усилие, уравновешивающее лопасти в состоянии покоя. Для решения этого вопроса созданы разные конструкции роторов, в число которых входят:

  • ротор Савониуса
  • ротор Дарье
  • ротор Третьякова
  • ортогональный
  • геликоидный и т.д.

Разница между этими конструкциями заключается в конфигурации лопастей и в том, как решается вопрос с отрицательным воздействием на их обратную сторону. Наиболее простая и доступная конструкция Савониуса представляет собой две изогнутые по продольной оси лопасти, расположенные по диаметральной оси. Самая сложная на сегодняшний день — конструкция Третьякова, представляющая собой систему воздухозаборников и направляющих конструкций, организующих поток воздуха таким образом, чтобы полностью исключить потери от противонаправленных воздействий.

Выбор прототипа для самостоятельного изготовления обычно делается исходя из возможностей, наличия оборудования и материалов и прочих обстоятельств, способных повлиять на принятие решения. Необходимо понимать, что создание ветряка — это не решение вопроса, для того, чтобы включить лампочку, надо сначала изготовить собственно генератор, инвертор, подключить аккумуляторы, установить контроллер заряда, соединить все это должным образом и настроить работу комплекса.

Частная ветроэнергетика

Ветряная электростанция индивидуального пользования

Особый интерес в настоящее время представляет использование энергии ветра для обеспечения электрической и тепловой энергией частных домов и коттеджей, то есть, ветряные электростанции для индивидуального пользования. Постоянное возрастание цен на традиционные энергоносители приводит к тому, что многие владельцы частных домовладений уже начали активно использовать альтернативные варианты получения электрической и тепловой энергии. Применяются и мини-гидроэлектростанции, и гелио-панели, и геотермальные насосы, и ветрогенераторы.

При использовании для получения энергии в индивидуальном хозяйстве, ветряные генераторы обычно сочетаются с другими видами генераторов: солнечными, геотермальными, водными. Наиболее часто такие ветрогенераторы используются в сочетании с гелио-панелями для регулярного снабжения домовладения электрической энергией. Для отопления все чаще начинают применять геотермальные насосы. Установка подобного оборудования обходится недешево, зато дает желанную автономию от поставщиков энергии и позволяет в результате существенно экономить на содержании домовладения.

Небольшие ветряные электростанции удобны тем, что не требуют особого места для установки, достаточно просто монтируются, имеют небольшой срок окупаемости, стабильно вырабатывают электрическую энергию (особенно это касается энергетических ветровых зон). Даже не слишком мощный ветрогенератор, установленный на крыше дома или сарая, способен обеспечить бесперебойное снабжение электрической энергией, достаточной для освещения дома и приусадебного участка.

Отмечено, что продажи ветряных электростанций небольшой мощности, которые способны использовать энергию ветра практически в любых регионах (даже там, где недостаточно силы ветра для промышленного использования), постоянно возрастают. Прогнозируется, что подобные альтернативные источники энергии будут применяться все шире, как в государственном, так и частном порядке, пока окончательно не вытеснят традиционную энергетику, основанную на органическом топливе.

Видео-презентация ветронасосной установки ВНУ-1:

Ветроэнергетика – достоинства и недостатки

Достоинства и недостатки отрасли. Что ожидает отрасль в будущем

  • Основы понятия
  • Достоинства и недостатки отрасли
  • Чего можно ожидать в плане развития
  • Ветроэнергетика на бытовом уровне

Если в древности для полного счастья обычным людям был нужен только хлеб и зрелища, то современное общество волнуют куда более глобальные проблемы. Это предки дышали чистым воздухом, и знать не знали о полезных ископаемых, мы же, истощив ресурсы планеты и испоганив экологию, практически вынуждены искать альтернативные источники энергии. Когда запасы традиционных энергоносителей подходят к концу, а для зарождения новых нужны миллионы лет, приходится искать иные, возобновляемые источники. Поэтому если еще недавно на энергию солнца, воды и ветра смотрели с пренебрежением, сейчас эти отрасли на пике популярности.

Основы понятия

Ветроэнергетика – одна из отраслей энергетики, специализирующаяся на получении энергии от движения воздушных масс, путем преобразования кинетической энергии в другие формы. То есть, это различные способы отъема энергии у ветра с целью получить электричество, тепло или возможность передвигаться.

Вряд ли мальчишки, запускающие примитивного воздушного змея, или древние первооткрыватели на парусных судах задумывались о сути процесса, они просто пользовались энергией ветра, как и мельники, по сути, строившие первые ветрогенераторы. Значительно позже, когда открыли всю прелесть электрической энергии, мы научились добывать ее, в том числе и из воздуха, а вернее, ветра. Ветряные электростанции промышленного масштаба появились уже в 19 веке и продолжили развиваться в двадцатом.

В нашей стране, чтобы претворить в жизнь лозунги о пользе коммунизма в связке с тотальной электрификацией и знаменитейшая «лампочка Ильича» появилась повсеместно, потребовались огромные объемы электричества. Крупные города и объекты можно было запитывать от первых ГЭС, их строительство в глубинке было и затруднительно, и нецелесообразно. Поэтому инженеры поднатужились и разработали электростанции на ветру, которые можно было смастерить прямо в деревне, чтобы осветить несколько сотен дворов без кучи проблем связанных с километровыми линиями передач.

Читайте также  Регистр отопления чертеж

Прогресс не стоял на месте и к середине прошлого века усовершенствовали и выработку электричества из более дешевых (да, окупаемость ветряка из разряда «когда рак на горе свиснет») энергоносителей, и передачу на расстояния. Выручившие когда-то ветряки заменили более современными электростанциями, и отрасль пришла в упадок. Однако прогресс шагал так быстро, что уже к концу столетия запасы угля, газа и нефти уменьшились в таких масштабах, что это заставило нас вновь обратить внимание на ветер, ведь он будет дуть, пока вращается планета.

Достоинства и недостатки отрасли

Самым главным достоинством ветроэнергетики считается ее неограниченность – она просуществует столько же, сколько нас будет обогревать Солнце и защищать атмосфера.

Второе свойство со знаком плюса – экологичность, насколько это возможно. Конечно, характерный шум, сопровождающий работу ветряков, это минус, но зато электростанция не отравляет воздух, а к децибелам можно привыкнуть. Европейцы, заботящиеся об экологичности, останавливают станции на время сезонной миграции птиц. Они даже законом ограничили предельно допустимый уровень ночного шума от установок, мы ограничиваемся тем, что не строим ветряки подальше от жилых зон.

Копилка достоинств пополняется и простотой конструкции – в отличие от остальных электростанций, даже промышленная установка может быть запущена в течение двух недель. Если же речь о бытовой, хватит пары часов не торопясь.

Но без ложки дегтя никак – ветер бесконечен, но «привязан» и к сезону, и к климатической зоне, и от расположения станции, да даже время суток имеет значение. Все эти условия влияют на скорость ветра, а против законов физики не пойдешь: Е = m×v2/2, то есть, максимум энергии только при сильном ветре. В силу этой особенности ветростанции обычно дополнительные источники, да еще и требующие оснащения аккумуляторами чтобы нивелировать перепады.

Что касается потребности ветряных электростанций в больших площадях, то это скорее особенность, а не отрицательное свойство, да и современные прибрежные и шельфовые установки на плодородные земли не претендуют.

Что будет

В силу перечисленных достоинств и с учетом мирового интереса к возобновляемым энергоносителям, который в принципе не может пошатнуться, прогнозы развития ветроэнергетики самые благоприятные. Благодаря современным технологиям установки постоянно совершенствуются, разрабатываются новые модификации, сокращается уровень шума и повышается эффективность. Одно из самых перспективных направлений – шельфовые, за счет постоянных морских ветров, в разработке плавающие и парящие станции. Несмотря на то, что сегодня энергия ветра занимает незначительную часть от всей вырабатываемой в мире, ее доля постоянно растет. Ветряки появляются все в новых странах, а там, где использовались исконно, расширяют свое влияние.

Наша страна не исключение и ветроэнергетика успешно развивается – имеющиеся ресурсы активно используются, постоянно вводятся в строй новые. По прикидкам экспертов, в перспективе, доля энергия ветра в России достигнет трети от всей вырабатываемой.

Ветроэнергетика на бытовом уровне

В силу постоянного роста цен на газ и электричество все большее распространение среди владельцев загородной недвижимости получают автономные энергоносители. Это и компактные гидроэлектростанции, и солнечные батареи и геотермальные тепловые насосы, и конечно, частные ветрогенераторы. Чтобы полностью покрыть потребности коттеджа или подворья обычно комбинируют несколько источников или используют ветряк в качестве резервного. Самый распространенный вариант – ветроустановка и солнечные батареи, среди отопительных систем популярны тепловые насосы, использующие энергию земли. А их потребность в электричестве покрывают как раз ветряки.

Особенно актуальны установки в зонах с повышенной ветровой активностью, простота монтажа и обслуживания, эффективность и экономия на коммунальных счетах явно обеспечили ветрякам стабильную популярность. Поэтому не только в масштабах планеты, но и в частной сфере прогнозируется рост спроса на ветряные электростанции при подключении электричества. Конечно, до полного замещения традиционных энергоносителей еще далеко, но тенденция есть уже сегодня.

Подводные камни ветряной энергетики: «лопасти-убийцы» и другое

По оценкам специалистов, в Европе в ближайшие 10 лет объем выработанной энергии ветра возрастет на 140 ГВт. Ветер, как неисчерпаемый источник экологически чистой энергии, находит все более широкое применение.

Что такое ветряная энергетика? По сути, энергия ветра – это преобразованная в кинетическую энергию молекул воздуха энергия солнца. Проще говоря, энергия ветра, как и энергия волн, – это разновидность солнечной энергии, энергии, которая будет нам доступна столько времени, сколько будут существовать Солнце и наша планета.

Энергию ветра люди научились использовать еще в древности. Так, уже в Древнем Египте ветер использовали для помола зерна, а в Вавилоне и Китае – для осушения полей. Наконец, в XX веке ветер стали использовать непосредственно для получения электроэнергии. Сторонники ветро­энергетики заявляют о сплошных плюсах подобного подхода: отмечают ничтожную стоимость эксплуатации ветряной электростанции, то, что ветряная энергетика соответствует всем условиям, необходимым для причисления ее к экологически чистым методам производства.

Недовольные соседи

Однако противники ветряной энергетики находят в ней и недостатки. Причем если некоторые из них по сравнению с вредом, причиняемым традиционными источниками энергии, незначительны, то другие заставляют серьезно задуматься о дальнейших перспективах ветряной отрасли.

Начнем с простейших из них. Например, многие считают, что ветряки, торчащие здесь и там, портят вид местности. Поэтому соседи могут воспротивиться сооружению ветряной турбины (это называется «синдромом отчужденности»). Кроме того, лопасти винтов при работе издают шум, который раздражает живущих по соседству (при этом малые ветряные турбины, часто устанавливаемые в непосредственной близости от жилья, шумят сильнее – скорость их вращения выше, чем у крупных турбин, и они находятся ближе к земле). А отсутствие согласия соседей на установку турбины может поставить крест на ваших планах получать энергию от ветра.

Между прочим, у соседей могут быть и вполне рациональные причины невзлюбить ветряк. Так, есть мнение, что турбины создают помехи, ухудшающие прием радио- и телепередач. Кроме того, на многих негативно воздействует и постоянное мелькание солнечного света, прерываемого лопастями или отражающегося от них. При определенной частоте мельканий у некоторых людей даже возникают эпилептические припадки.

Финансовый аспект

Есть у ветряных электростанций минусы и посерьезнее. Не стоит забывать, что ветер – неустойчивый источник энергии. Сила ветра весьма переменчива и зачастую непредсказуема, что требует использования дополнительного буфера для накапливания избыточной электроэнергии или дублирования источника для подстраховки.

Если говорить о малой генерации, то даже лучшие образцы автономных ветроэлектростанций могут обеспечить регулярное производство только небольшого количества электроэнергии. К тому же малые ветряные турбины не работают при слишком сильном ветре, а гроза, ураган или снежный буран могут такую турбину повредить. Все это приводит к тому, что если малые ветроэлектростанции и окупаются, то очень долго.

Впрочем, и с «большой» ветряной энергетикой не все так просто. Несмотря на массовое производство, стоимость строительства современной ветряной электростанции велика. При этом ветряные электростанции, как правило, простираются на обширные территории и находятся в отдалении от потребителя, что создает дополнительные расходы на транспортировку энергии. Сохранение избыточной энергии, выработанной ветряными турбинами, также требует дополнительных решений: аккумуляторов или преобразователей в другие виды энергии. То есть для того, чтобы получать «бесплатную» энергию ветра, вначале придется хорошо заплатить, ведь ветряная электростанция отличается высокой начальной стоимостью.

Кроме того, в разных частях Земли в разное время ветер дует по‑разному. При строительстве ветряных электростанций необходимо предварительное исследование и разработка карты ветров, что увеличивает стоимость такой электростанции.

Экологический аспект

Сторонники ветроэлектроэнергии постоянно подчеркивают, что по сравнению с вредным воздействием традиционных энергоисточников воздействие ветроэнергетики на экологию планеты ничтожно. Но риски есть.

Прежде всего, ветряки несут угрозу крылатым существам – птицам и летучим мышам. Некоторые исследователи утверждают, что ветряки принуждают некоторые виды птиц менять пути миграции, а кто не меняет, рискуют погибнуть от лопастей турбин. Например, в США, согласно данным Национальной академии наук этой страны, от них погибает от 20 тыс. до 37 тыс. птиц ежегодно.

Читайте также  Ветряк из автомобильного генератора

Причина гибели летучих мышей сложнее: способность к эхолокации, как правило, позволяет им не попадать на лопасти, но они залетают в область низкого давления, тянущуюся за вращающейся лопастью. От внезапного попадания в почти безвоздушное пространство лопаются капилляры в легких, и зверек гибнет.

Наконец, есть версия, что ветровые электростанции вредят и людям. Так, многие живущие поблизости от них жалуются на постоянный шум. Ветряные турбины действительно создают шум, сравнимый с шумом автомобиля, движущегося со скоростью 70 км / ч, что вызывает дискомфорт для людей и отпугивает животных.

Другая неожиданная особенность ветряных энергоустановок проявилась в том, что они оказались источником достаточно интенсивного инфразвукового шума, неблагоприятно воздействующего на человеческий организм, вызывающего постоянное угнетенное состояние, сильное беспричинное беспокойство и жизненный дискомфорт. Как показал опыт эксплуатации большого числа ветряных установок в США, этот шум не выдерживают ни животные, ни птицы, покидая район размещения станции, т. е. территории самой ветровой станции и примыкающие к ней становятся непригодными для жизни.

Американский педиатр Нина Пьерпонт утверждает: близость ветроустановок вызывает у некоторых людей мигрень, головокружение, беспокойство, тахикардию, давление в ушах и тошноту, а также ухудшает зрение и даже пищеварение. Она даже выявила так называемый «синдром ветрогенератора» – клиническое наименование ряда симптомов, которые наблюдаются у многих (но не у всех) людей, живущих вблизи промышленных ветровых турбин.

По мнению врача, к проблемам приводит нарушение вестибулярной системы внутреннего уха низкочастотным шумом от турбин ветрогенераторов. Проще говоря, инфразвуком. Низкочастотный шум от турбин стимулирует выработку ложных сигналов в системе внутреннего уха, которые и приводят к головокружению и тошноте, а также к проблемам с памятью, тревожности и панике. Инфра­звук, вследствие большой длины волны, свободно обходит препятствия и может распространяться на большие расстояния без значительных потерь энергии. Поэтому инфра­звук можно рассматривать как фактор, загрязняющий окружающую среду. Таким образом, если ветрогенераторы приводят к выработке инфразвука, то они все же не являются чистым источником энергии, поскольку загрязняют окружающую среду. А отфильтровать инфразвук намного сложнее, чем обычный звук. Устанавливаемые звуковые фильтры не позволяют экранировать его полностью.

Впрочем, «синдром ветрогенератора» не признается официально. Критики Пьерпонт говорят, что написанная ею книга не рецензировалась и была издана самостоятельно, а ее выборка субъектов для исследований слишком мала и не имеет контрольной группы для сравнения. Многие специалисты заявляют, что термин «синдром ветрогенератора» распространяется группами активистов, выступающими против ветропарков. А некоторые исследования объясняют синдром ветрогенератора силой внушения. (Справедливости ради надо заметить, что те же аргументы приводятся в ответ на критику более традиционных видов энергии, например атомной, которым противопоставляется энергия ветра.)

Однако, несмотря на критику синдрома, люди очень часто жалуются на головные боли, бессонницу, звон в ушах, которые связываются с ветрогенераторами. Не зря рядом с ветропарками исчезают животные. Чтобы выявить реальные угрозы, необходимы дополнительные исследования.

Ветрогенераторы ведут мир к апокалипсису?

Есть и еще более серьезные опасения. Согласно некоторым исследованиям, развертывание ветро­энергетики хотя бы до 33 процентов от уровня нынешней мировой электрогенерации приведет к худшим последствиям для климата, чем удвоение содержания углекислого газа в атмосфере. Между тем, по современным научным представлениям, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере неизбежно вызовет поистине катастрофические изменения климата и массовое вымирание видов.

Как же ученые пришли к подобным выводам? Дело в том, что каждая ветряная турбина создает прямо за собой «ветряную тень» – область, в которой воздух замедлен в сравнении со своей естественной скоростью в этом районе. Вот отчего ветряки на ВЭС расставляют с существенными «зазорами»: в противном случае слишком близкие соседи снизят эффективность друг друга.

Если бы мы покрыли всю Землю ветряными турбинами, считают исследователи, такая энергосистема «могла бы генерировать огромные количества энергии, намного больше, чем 100 ТВт, но в этой точке, как подсказывает климатическое моделирование, ее влияние на глобальные ветра и, следовательно, климат стало бы очень суровым».

Напомним, что именно ветер «отвечает» в мировой атмосфере за перенос тепла из жарких, тропических частей земного шара в более холодные, высокие широты (и в Россию в том числе). Снижение их скорости, неизбежное при вращении ветряков, ведет к падению интенсивности такого теплопереноса. Словом, теоретически слишком бурное развитие ветроэнергетики может привести к росту средних температур летом и их падению зимой. А значит, к экологической катастрофе планетарных масштабов.

Сложно сказать, правда ли это, однако, на мой взгляд, даже малейшее подозрение в столь негативном воздействии на экологию Земли требует дополнительных исследований. Возможно, мы наблюдаем не рассвет ветряной энергетики, а ее апогей, за которым ветряную энергетику ждут увядание и забвение.

Недостатки

Ветроэнергетика не имеет каких-либо серьёзных недостатков, но и в этом аспекте есть проблемы:

  1. Высокий стартовый капитал.Запустить такой бизнес очень сложно, ведь закупка и монтаж оборудования требуют больших инвестиций.
  2. Выбор территории.Не все регионы Земли подходят для строительства ветроэнергетических комплексов. Подбор местности осуществляется на основе высокоточных расчётов.
      При этом учитываются:

  • количество ветреных дней;
  • скорость воздушных потоков;
  • частота их изменения;
  • прочее.
  • Отсутствие точных прогнозов.Невозможно точно предсказать, что характеристики ветра в данной местности останутся стабильными на 10/20/100 лет. Сложно рассчитать, какое количество энергии будут вырабатывать ветрогенераторы.
  • Люди не могут «приручить» ветер, поэтому говорить о стабильности в работе ветрокомплексов невозможно. Впрочем, это относится ко всем возобновляемым источникам энергии.

    Частная ветроэнергетика

    Ветряная электростанция индивидуального пользования

    Особый интерес в настоящее время представляет использование энергии ветра для обеспечения электрической и тепловой энергией частных домов и коттеджей, то есть, ветряные электростанции для индивидуального пользования. Постоянное возрастание цен на традиционные энергоносители приводит к тому, что многие владельцы частных домовладений уже начали активно использовать альтернативные варианты получения электрической и тепловой энергии. Применяются и мини-гидроэлектростанции, и гелио-панели, и геотермальные насосы, и ветрогенераторы.

    При использовании для получения энергии в индивидуальном хозяйстве, ветряные генераторы обычно сочетаются с другими видами генераторов: солнечными, геотермальными, водными. Наиболее часто такие ветрогенераторы используются в сочетании с гелио-панелями для регулярного снабжения домовладения электрической энергией. Для отопления все чаще начинают применять геотермальные насосы. Установка подобного оборудования обходится недешево, зато дает желанную автономию от поставщиков энергии и позволяет в результате существенно экономить на содержании домовладения.

    Небольшие ветряные электростанции удобны тем, что не требуют особого места для установки, достаточно просто монтируются, имеют небольшой срок окупаемости, стабильно вырабатывают электрическую энергию (особенно это касается энергетических ветровых зон). Даже не слишком мощный ветрогенератор, установленный на крыше дома или сарая, способен обеспечить бесперебойное снабжение электрической энергией, достаточной для освещения дома и приусадебного участка.

    Отмечено, что продажи ветряных электростанций небольшой мощности, которые способны использовать энергию ветра практически в любых регионах (даже там, где недостаточно силы ветра для промышленного использования), постоянно возрастают. Прогнозируется, что подобные альтернативные источники энергии будут применяться все шире, как в государственном, так и частном порядке, пока окончательно не вытеснят традиционную энергетику, основанную на органическом топливе.

    Видео-презентация ветронасосной установки ВНУ-1: