Підвищення ефективності використання енергії вітру за рахунок ротора Онипко
Питання підвищення енергоефективності вітроенергетичних установок за рахунок використання високоефективних вітроколіс. Використання енергії вітру, її розвиток як за кордоном так і в нашій країні. Кінетична енергія вітру за допомогою вітроустановки Онипко.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | украинский |
Дата добавления | 22.10.2023 |
Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Підвищення ефективності використання енергії вітру за рахунок ротора Онипко
Гайдукевич Світлана Василівна старший викладач кафедри електротехнологійтаексплуатаціїенергообладнання,Відокремлений
підрозділ Національного університету біоресурсів і природокористування України“Бережанськийагротехнічнийінститут”, м. Бережани
Семенова Надія Павлівнастаршийвикладач кафедри
електротехнологійтаексплуатаціїенергообладнання,Відокремлений
підрозділ Національного університету біоресурсів і природокористування України“Бережанськийагротехнічнийінститут”, м. Бережани
Анотація
В статті розглянуто питання підвищення енергоефективності вітроенергетичних установок за рахунок використання високоефективних вітроколіс.
Використання енергії вітру набуло бурхливого розвитку, як за кордоном так і в нашій країні.
Аналізуючи топографічне розміщення місцевості м. Бережан, Тернопільської області із-за швидкої зміни напряму і сили вітру перевагу було надано вітроустановкам з використанням високоефективних вітроколіс.
Дослідження показали, що для даної місцевості найперспективніше використовувати ротори Онипко, так як залежно від географічного положення, в м. Бережанах вітер дуже часто змінює свій напрям та середня швидкість вітру переважно невелика. Ротор Онипко починає працювати при швидкості вітру від 0,3 м/с. По-друге, на відміну від інших роторів, ротор Онипко малошумний і має високий коефіцієнт використання енергії вітру.
Кінетична енергія вітру за допомогою вітроустановки Онипко перетворюється в електричну енергію, яка залежить від розмірів ротора і сили вітру, а саме: росте пропорційно квадрату діаметру ротора і кубу швидкості вітру.
В статті проаналізовано дані метеорологічної станції міста Бережан, Тернопільської області, які показали, що річна середня швидкість 2,9 м/с. Так як в даній місцевості швидкість вітру дуже мінлива то дуже важко спрогнозувати річний обсяг виробленої електричної енергії.
На прикладі лютого місяця 2023 року досліджено і проаналізовано вітропотенціал та динаміку сили вітру в місті Бережани на протязі доби.
Рекомендована вітроустановка при малих швидкостях вітру генерує невелику потужність, то доцільно її використовувати для накопичення в акумуляторі і при відсутності основної електроенергії подавати споживачам електричну енергію безпосередньо з акумулятора.
При невеликих швидкостях вітру робота вітроустановки з ротором Онипко безпечна у роботі. Оскільки при сильному пориві вітру виникає «залипання» повітря на лопатях і такий вентилятор не буде руйнуватися при швидкості вітру більше 20 м/с.
Вітроустановки з ротором Онипко доцільно використовувати як резервне джерело живлення під час вимкнень електроенергії, а також як постійне джерело електроенергії з метою економії коштів. Також слід відмінити, що рівень шуму даної вітроустановки дуже низький.
Ключові слова: кінетична енергія, ротор Онипко, швидкість вітру, вітроустановка. кінетична енергія ротор онипко
Haidukevych Svitlana Vasylivna Senior lecturer of the department of electrical technology and operation of power equipment, Separated subdivision of the National university of bioresources and nature management of Ukraine "Berezhansky agrotechnical institute", Berezhany,
Semenova Nadiia Pavlivna Senior lecturer of the department of electrical technology and operation of power equipment, Separated subdivision of the National university of bioresources and nature management of Ukraine "Berezhansky agrotechnical institute", Berezhany
Solovei Ivan Mykhailovych Candidate of technical sciences, associate professor of the department of electrical technologies and operation of power equipment, Separated subdivision of the National university of bioresources and nature management of Ukraine "Berezhansky agrotechnical institute", Berezhany
INCREASING THE EFFICIENCY OF USING WIND ENERGY AT THE ACCOUNT OF ONIPKO ROTOR
Abstract. The article deals with the issue of increasing the energy efficiency of wind power plants due to the use of highly efficient wind wheels.
The use of wind energy has developed rapidly, both abroad and in our country.
Analyzing the topographic location of the area of the city of Berezhan, Ternopil region, due to the rapid change in the direction and strength of the wind, preference was given to wind turbines using highly efficient wind wheels.
Studies have shown that for this area it is most promising to use Onipko rotors, since depending on the geographical location, the wind in Berezhany changes its direction very often and the average wind speed is mostly low. The Onipko rotor starts working at a wind speed of 0.3 m/s. Secondly, unlike other rotors, the Onipko rotor is quiet and has a high coefficient of wind energy utilization.
The kinetic energy of the wind with the help of the Onipko wind turbine is transformed into electrical energy, which depends on the size of the rotor and the strength of the wind, namely: it grows in proportion to the square of the diameter of the rotor and the cube of the wind speed.
The article analyzes the data of the meteorological station of the city of Berezhan, Ternopil region, which showed that the annual average speed is 2.9 m/s. Since the wind speed in this area is very variable, it is very difficult to predict the annual amount of electricity produced.
Using the example of February 2023, the wind potential and the dynamics of wind power in the city of Berezhany during the day were studied and analyzed.
The recommended wind turbine generates little power at low wind speeds, so it is advisable to use it for storage in the battery and, in the absence of main electricity, to supply consumers with electrical energy directly from the battery.
At low wind speeds, the operation of a wind turbine with an Onipko rotor is safe. Because with a strong gust of wind, "sticking" of air occurs on the blades, and such a fan will not collapse at a wind speed of more than 20 m/s.
Wind turbines with an Onipko rotor are advisable to use as a backup power source during power outages, as well as as a permanent source of electricity to save money. It should also be noted that the noise level of this wind turbine is very low.
Keywords: kinetic energy, Onipko rotor, wind speed, wind turbine.
Постановка проблеми
Особливо сьогодні, у час військового стану, коли велика нестача електроенергії і масово по всіх містах та селах вимикають світло, перед країною стоїть непросте завдання знайти правильний підхід щодо генерування електричної електроенергії. Економія енергії, виявляється, це загальносвітова проблема, оскільки пов'язана, з одного боку з обмеженістю ресурсів на земній кулі, а з другого - з руйнівними наслідками для навколишнього середовища та клімату [1, с.130]. Світовий досвід показав, що для часткового задовільнення цієї проблеми є впровадження поновлюваних та нетрадиційних джерел енергії. До альтернативних джерел енергії відноситься: сонячна енергія, енергія вітру, енергія припливів і відпливів, теплова енергія землі. Всі ці види енергій по своєму перспективні. Завдяки технологічним інноваціям в енергетичній сфері можна буде, з одного боку досягти нового рівня енергоефективності, а з іншого боку, зайняти міцні ринкові позиції в інноваційній економіці майбутнього [2, с. 182].
Враховуючи географічні фактори місцевості міста Бережан Тернопільської області найбільшу перевагу на наш погляд має вітроенергетика. По-перше цей вид енергетики порівняно дешевий, відноситься до відновлювальних джерел, не залежить від вичерпних природніх ресурсів. По-друге установки сонячної енергетики необхідно реєструвати, а вітрогенератори відносяться до побутових установок і їх реєструвати не потрібно.
Вітроенергетика базується на використанні кінетичної енергії вітру [3] та пов'язана з розробкою методів і засобів перетворення її в механічну, теплову або електричну [4, с. 138]. Виявлено, що сумарна кінетична енергія вітрового потоку в приземному шарі землі оцінюється в 19,6 МВт [5, с. 181], тому перед науковцями стоїть дуже важливе завдання, використовуючи новітні наукові розробки та експериментальні дані, це природнє явище направити на корисне використання, а саме на виробництво електроенергії, тим самим підвищити енергоефективність країни, особливо у такий важкий час.
Аналіз останніх досліджень і публікацій
Ще з прадавніх часів люди використовували енергією вітру для різноманітних своїх потреб. Але з часом, завдяки технологічним інноваціям в енергетичній сфері [6, с. 182], все більш інтенсивніше стали енергію вітру направляти на вироблення електроенергії. За останній час, як в Україні так і за кордоном, цей вид альтернативної енергетики набув бурхливого розвитку, незважаючи на те, що безпосередньо залежить від швидкості потоку повітря і його напряму. Тобто основним недоліком вітроенергетики є непостійність та нерегульованість вітрового потоку [7, с. 30] відповідно й вироблення енергії за різні проміжки часу.
Проведений огляд робіт вітчизняних та зарубіжних науковців показує використання різноманітних видів вітрогенераторів, які направлені на вирішення проблем енергозабезпечення та енергозбереження. Наприклад, Рожкова Л.Г. пропонує в якості автономних вітроустановок малої потужності застосовувати вертикально-осьові вентилятори з високим коефіцієнтом використання енергії вітру, що досягається за рахунок оригінальної форми лопатей або використати концентратори вітрового потоку для підвищення коефіцієнта використання енергії вітру [8, 9].
Багато робіт покладено на розробку та дослідження моделей вітрових генераторів, як з горизонтальними так і з вертикальними вісями. Всі вони відіграють чимале значення при виробленні електроенергії. Але ще на сьогоднішній день залишається актуальним питанням - це розробка технічних рішень енергозаощаджуючих технологій за рахунок вдосконалення вітрогенераторів.
Мета статті -розглянути використання потоку повітряних мас з малою швидкістю, кінетична енергія яких трансформується вітрогенератором Онипко з метою підвищення енергоефективності вітроустановки.
Виклад основного матеріалу
Як вже відомо, кінетична енергія вітру в вітроустановках трансформується у механічну енергію ротора, яка в подальшому перетворюється в електричну завдяки вітрогенераторній установці. Вироблена енергія безпосередньо залежить від розмірів вітроколеса вітроустановки, швидкості вітру та створеного тиску, що діє на лопаті вітроколеса. Вихід енергії не перебуває в лінійній залежності від довжини лопаті і від швидкості вітру: він росте пропорційно квадрату довжини лопаті і кубу швидкості вітру [5, с. 182]. Оскільки напрям вітру і його сила постійно змінюються в залежності від пори року, періоду доби то і генеруюча напруга на валу генератора відповідно теж буде мінятися, що викличе нестабільність характеристик за фазою, амплітудою та частотою.
На сьогоднішній день відомо дуже багато різноманітних типів вітроустановок, але з метою підвищення ефективності вітрогенераторів стоїть питання покращення їх аеродинамічних характеристик, відповідно вдосконалюючи конструкції вітроколес, оскільки під час експлуатації вони піддаються різноманітним динамічним навантаженням, а саме нерівномірного навантаження вітру, напряму вітру та сили інерції обертального руху.
Для вироблення електроенергії переважно застосовуються горизонтально-осьові вентилятори. Але ці вентилятори, як і ряд інших, мають наступні недоліки:
- створюють підвищений рівень шуму;
- викликають низькочастотні коливання;
- вимагають великої швидкості вітру.
Вимоги ефективності, надійності і безпеки функціонування ВЕУ частково забезпечуються при проектуванні за рахунок раціонального розміщення та встановлення обладнання з урахуванням аналізу вітрового ресурсу регіону його використання, а також шляхом розроблення оптимальної конструкції установки [10, с. 135].
Аналіз даних метеорологічної станції міста Бережан, Тернопільської області показав (табл.1), що середня швидкість вітру за рік в даній місцевості переважно становить в середньому 2,9 м/с (слабкий), оскільки це залежить від її рельєфу. Бережани знаходяться у підніжжі гір Сторожисько, Звіринець, Бабина гора, Лисоня та Яришків, які оточують місцевість з усіх сторін.
Таблиця 1
Середня швидкість вітру за 2022 рік, в м/с
Метеостанція |
Місяці |
За рік |
||||||||||||
І |
ІІ |
ІІІ |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
|||
Бережани |
3,2 |
3,4 |
3,6 |
3,0 |
2,6 |
2,5 |
2,2 |
2,2 |
2,2 |
2,7 |
3,5 |
3,3 |
2,9 |
На клімат Бережан переважно впливають континентальні повітряні маси. Взимку сюди проникають відроги сибірського антициклону, приносячи з собою прохолодну та морозну погоду, влітку, коли вони відступають, свій вплив показує Азорський максимум, а навесні й на початку осені на територію області проникає континентальне арктичне повітря, яке приносить різке похолодання [11, с. 78].
Найбільша швидкість вітру у зимовий період. Середня швидкість вітру відповідно до сезонів року показана в таблиці 2.
Таблиця 2
Середня швидкість вітру за сезонами
Метеостанція |
Зима |
Весна |
Літо |
Осінь |
Рік |
|
Бережани |
3,3 |
3,0 |
2,3 |
2,8 |
2,9 |
Швидкість вітру за добу змінюється декілька разів (табл. 3), тому спостереження проводилося на протязі доби.
Таблиця 3
Зміна сили вітру в місті Бережани на протязі доби за лютий місяць 2023 р.
00:00 |
03:00 |
06:00 |
09:00 |
12:00 |
15:00 |
18:00 |
21:00 |
Ср.знач |
||
01.02.23 р. |
4 |
2 |
2 |
4 |
5 |
4 |
3 |
3 |
3,375 |
|
02.02.23 р. |
2 |
2 |
2 |
3 |
5 |
8 |
10 |
9 |
5,125 |
|
03.02.23 р. |
7 |
6 |
6 |
7 |
8 |
7 |
5 |
4 |
6,25 |
|
04.02.23 р. |
4 |
3 |
3 |
5 |
6 |
6 |
5 |
5 |
4,625 |
|
05.02.23 р. |
5 |
4 |
3 |
4 |
5 |
7 |
4 |
1 |
2,625 |
|
06.02.23 р. |
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
3 |
2 |
2 |
2,625 |
|
07.02.23 р. |
2 |
2 |
3 |
3 |
1 |
1 |
2 |
2 |
2,0 |
|
08.02.23 р. |
3 |
1 |
3 |
4 |
5 |
5 |
4 |
3 |
3,5 |
|
09.02.23 р. |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
1 |
2 |
4 |
1,875 |
|
10.02.23 р. |
2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
3 |
2 |
2,625 |
|
11.02.23 р. |
2 |
1 |
1 |
2 |
3 |
2 |
3 |
3 |
2,125 |
|
12.02.23р. |
4 |
5 |
4 |
4 |
2 |
2 |
1 |
1 |
2,875 |
|
13.02.23 р. |
2 |
3 |
2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
4 |
2,125 |
|
14.02.23 р. |
5 |
4 |
3 |
2 |
3 |
3 |
2 |
2 |
3,0 |
|
15.02.23 р. |
2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
7 |
6 |
5 |
4,875 |
|
16.02.23 р. |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
2 |
1 |
3,25 |
|
17.02.23 р. |
1 |
1 |
1 |
2 |
3 |
3 |
3 |
3 |
1,875 |
|
18.02.23 р. |
6 |
9 |
9 |
10 |
10 |
10 |
8 |
6 |
8,5 |
|
19.02.23 р. |
3 |
5 |
5 |
3 |
3 |
4 |
5 |
7 |
4,375 |
|
20.02.23 р. |
6 |
7 |
7 |
7 |
8 |
8 |
9 |
10 |
7,75 |
|
21.02.23 р. |
12 |
11 |
10 |
10 |
10 |
10 |
9 |
7 |
11,125 |
|
22.02.23 р. |
5 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
3,125 |
|
23.02.23 р. |
2 |
3 |
3 |
4 |
6 |
6 |
5 |
4 |
4,125 |
|
24.02.23 р. |
3 |
2 |
3 |
3 |
4 |
4 |
3 |
3 |
3,125 |
|
25.02.23 р. |
3 |
4 |
4 |
4 |
5 |
4 |
4 |
4 |
4,0 |
|
26.02.23 р. |
4 |
5 |
4 |
3 |
3 |
4 |
3 |
3 |
3,625 |
|
27.02.23 р. |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
3 |
3,5 |
|
28.02.23 р. |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1,625 |
|
Середнє значення сили вітру за лютий місяць 2023 р. |
3,92 |
Як видно з таблиці 3 коливання та динаміка вітру протягом доби упродовж місяця лютого 2023 року неоднозначні. Найбільше значення 11,125 м/с, а найменше 1, 635 м/с
Рис. 1. Середня швидкість за лютий місяць
В Бережанах спостерігаються також і сильні вітри, але вони не довготривалі та не перевищують 17 м/с (табл.4). Підвищена швидкість вітру переважно в зимові місяці.
Таблиця 4
Середнє число днів з сильним вітром за 2022 рік (більше 15 м/с)
Метеостанція |
Місяці |
За рік |
||||||||||||
І |
ІІ |
ІІІ |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
|||
Бережани |
0,1 |
0,3 |
0,4 |
0,1 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,2 |
0,1 |
1 |
Визначивши загальну повторюваність вітру в процентному відношенні побудували розу вітрів для кожної пори року (рис. 2), в результаті чого визначили переважаючі напрями вітру.
Рис. 2. Роза вітрів а) Зима, літо; б) Весна, осінь
З аналізу розподілу вітрів за напрямом (рис. 2) витікає, що в Бережанах переважає південно-східний і північно-західний. У всі пори року рози вітрів дуже подібні.
Аналізуючи характеристики усіх існуючих вітряних роторів з вертикальною і горизонтальною вісями та враховуючи особливості вітрових ерозій місцевості міста Бережан, а саме, порівняно невелику середню швидкість і швидку зміну напряму вітру, тобто враховуючи вітропотенціал даної території, було вирішено, що для цієї місцевості самий перспективний, надійний і безпечний є ротор Онипка. Оскільки як горизонтально-осьові так і вертикально-осьові для нормальної своєї роботи потребують швидкість вітру вище 4 м/с.
а) б)
Рис. 3. Ротор Оніпко
а) математична спіраль; б) загальний вигляд ротора Оніпко
Хоча ротор Онипко складний у виготовленні і до його геометричної форми ставляться високі вимоги, так як від форми залежить ефективність роботи, але його характерність проявляється в тому, що він запускається при дуже малій швидкість вітру, малошумний і має високий коефіцієнт використання енергії вітру та не вимагає високої мачти. Ротор Онипка має широкий діапазон потужностей, пристосований до різкої зміни швидкості і напряму вітру, його діапазон швидкості вітру 0,3-20 м/сек. Ротор Онипко має дуже складну форму і для кожного розміру потрібно точно розраховувати кути атак та інші його параметри. Для правильної його побудови використовується принцип математичної спіралі (рис. 3).
Геометрична форма ротора Онипко, що представляє собою трьохкрильчасте конусне свердло, лопаті якого утворюють кут між вісями 120о, виконує роль концентратора повітря, за рахунок чого підсилюється швидкість потоку повітря, що безпосередньо набігає на ротор, так як виникає три сили: підйомна, гальмівна та імпульсна. Підйомна сила виникає над поверхнею вітрогенератора за рахунок різниці тисків, що діють на лопаті.
Гальмівна сила є небажаною, вона утворюється за лопатями вітрогенератора і гальмує його.
Імпульсна сила, яка виникає в результаті вигнутої форми, створює зусилля на вентилятор, за допомогою збільшення швидкості відводу відпрацьованого повітряного потоку, та штовхає лопаті у напрямку вітру. Чим більші імпульсна та підйомна сили і менша гальмівна сила тим швидше буде обертатися вітрогенератор. Показники цих сил безпосередньо залежать від конструкції вітроколеса, швидкості вітру та положення вітроколеса за напрямом вітру. Тобто аеродинамічна взаємодія вітроколеса і повітряного потоку є основним силовим фактором. Мінімальне відхилення конструкції вітроколеса від математичної спіралі відбивається на його роботі, тобто генерація електроенергії скорочується майже на 50-70%.
Потужність вітроустановки можна визначити за формулою 1:
Рву = nz^2rS, Вт,(1)
Пг - коефіцієнт корисної дії вітрогенератора, Пг=0,8^0,9;
Ј - коефіцієнт використання ротором енергії вітрового потоку, який залежить від виду вітроколеса. Коефіцієнт вітровикористання вдало спроектованого вітрогенератора становить: Ј=0,4^0,55;
р - щільність повітря, що залежить від температури і вологості повітря. При нормальних умовах р= 1,293кг/м3;
V- швидкість вітрового потоку, м/с;
S - обтікаюча площа вітрогенератора, її необхідно розуміти як площу круга, що окреслює вітроколесо, м2.
Обтікаючу площу можна виразити:
S =(2)
де D - діаметр вітроколеса, м, приймемо D=1, 8 м.
Так як в Бережанах середня швидкість вітру невелика, то вітроустановки Онипко будуть виробляти невелику кількість енергії, але будуть працювати при любій швидкості вітру. Особливо цей вид вітрогенераторів ефективний на перепадах швидкості вітру. А установки іншого типу, навіть тихохідні, будуть виробляти ще менше енергії, так як при малій швидкості вітру будуть знаходитися в режимі спокою.
В таблиці 5 показана залежність потужності вітрового потоку, що проходить через площу 2,5 м2 при стандартних умовах в діапазоні швидкостей від 0 до 11 м/с.
Потужність вітрового потоку, Вт:
Таблиця 5
Потужність вітрового потоку при різних швидкостях ^
Швид кість вітру, м/с |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
Потуж ність вітрово го потоку, Вт |
0 |
1,62 |
12,93 |
43,64 |
103,44 |
202 |
349 |
554,37 |
827,52 |
1178,25 |
1616,25 |
2151,23 |
Залежність потужності ротора від його діаметру при швидкості вітру 4 м/с і 8 м/с (Ј=0,45) показана в таблиці 6.
Кількість енергії, що виробляє вітроустановка з ротором Онипно за рік можна визначити за формулою [9, с.35]:
п
^ Ргод = nrf 25^ V^tni3600 і=1
Таблиця 6
Розрахункова потужність ротора
Діаметр ротора, м |
1,8 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
Потужність ротора при 4 м/с, Вт |
47,35 |
233,86 |
526,18 |
935,42 |
1461,6 |
|
Потужність ротора при 8 м/с, Вт |
378,85 |
1870,86 |
4209,43 |
7483,43 |
11692,86 |
|
Відповідно залежність потужност вітру показано в таблиці 7. Залежність потужності |
і ротора площею 2,5 м2 від швидкості Таблиця 7 эотора від швидкості вітру |
|||||
Швидкість вітру, м/с |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
|
Потужність ротора, Вт |
47,35 |
159,82 |
378,83 |
739,9 |
1278,55 |
де tni - сума часу (число годин) повторності кожної швидкості вітру;
VOT - швидкість вітру на нескінченності.
На роботу вітроустановки безпосередньо впливають кліматичні умови та ресурси. Як видно з формули 1, потужність залежить від енергії потоку повітря, тобто швидкості вітру та ефективності використання цієї енергії.
З таблиці 5 видно, що реальна потужність ротора набагато нижча заявленої, так як середня швидкість вітру нижча 4 м/с і при виборі вітроколеса необхідно всі ці фактори враховувати.
Вітроустановка з ротором Онипка складається: з ротора, генератора, контролера, акумуляційної батареї постійного струму і інвертора (Рис.4).
Рис. 4. Принципова електрична схема вітроустановки
Ротор, що жорстко прикріплений до валу, встановлюється на раму, на якій знаходиться флюгер для орієнтації на вітер, тобто повертання вітрогенератора за вітром з максимальним потенціалом. (рис. 5). Для нормального функціонування ротора потрібно забезпечити легкість його обертання та мінімальний пусковий момент. Для того щоб провідники при обертанні вітрогенератора не скручувалися встановлюється струмознімач.
Рис. 5. Кінематична схема вітрогенератора
1 -ротор, 2 - вал ротора, 3 - радіальні підшипники, 4 - муфта, 5 - вал генератора, 6 - постійний магніт, 7 - котушка індуктивності, 8 - рама, 9 - флюгер, 10 - струмоприймач, 11 - вал ступеці, 12 - радіально-упорні підшипники
Ротор перетворює кінетичну енергію потоку вітру в механічну енергію. Генератор генерує постійний електричний струм. Електрична енергія поступає на контролер, який контролює заряд і не дозволяє акумулятору перезарядитися. Електрична енергія подається на інвертор, який перетворює постійний струм у змінний і напругу 12 В у 220 В. З інвертора електрична енергія подається споживачам. Може електрична енергія накопичуватися в акумуляторі. Оскільки при малому вітрі вітроустановка генерує невелику потужність, то краще її використовувати для накопичення в акумуляторі і при відсутності основної електроенергії подавати споживачам електричну енергію безпосередньо з акумулятора.
Робота вітроустановок з ротором Онипко безпечна при дуже сильному потоку вітру. Оскільки при сильному вітрі виникає залипання повітря на лопатях і такий вентилятор не буде руйнуватися при швидкості вітру більше 20 м/с.
Вітроустановки з ротором Онипко можна використовувати як резервне джерело живлення під час вимкнень електроенергії, або постійним основним джерелом електроенергії з метою економії електричної енергії та коштів, а також підвищення енергоефективності. Так як рівень шуму цих вітроустановок дуже низький то їх можна встановлювати безпосередньо біля житлових приміщень.
Висновки
Вітроустановки з ротором Онипко, мають великий економічний потенціал, є перспективою для регіонів з малою швидкістю вітру. Майже безшумні, ефективно працюють при малих швидкостях вітру, мають значно кращі енергетичні показники у порівнянні з іншими вітроустановками. Їх доцільно використовувати для власних потреб побутових споживачів в місцевості з низькою середньою швидкістю вітру для підвищення енергоефективності використання вітрового потоку.
Література:
1. Пилипенко В.І, Коньков Г.І., Павленко В.М. Розроблення системи управління освітленням на світлодіодах для заощадження електроенергії в гуртожитку блочного типу. Київ: Вісник Київського національного університету технологій та дизайну, 2015. №5(90). С. 130. URL: https://er.knutd.edu.Ua/bitstream/123456789/608/1/V90_P130-134.pdf.
2. Кузнєцова Г. О. Перспективи використання відновлюваних джерел енергії в системі раціонального природокористування в регіоні. Науковий вісник Ужгородського національного університету. 2018. Вип. 20, ч. 1. С. 182-188. URL: http://www.visnyk- econom.uzhnu.uz .ua/ archive/20_1_2018ua/41.pdf.
3. Римар З. І. Перспективи вітроенергетики в Україні. [Електронний ресурс] /
З.І. Римар // Вінницький національний технічний університет. 2019. Режим доступу: https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/all-ebmd/aU-ebmd2019/paper/download/7220/6074 (дата звернення: 18.01.2023).
4. Потоцький Д. В., Шилкова Л. В., Маслєнніков А. М. Перспективи розвитку вітроенергетики України. Вісник Національного технічного університету «ХПІ», 2014. № 38 (1081). С. 138-145. URL: http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/13395/1/ vestnik_HPI_2014_38_Pototskyi_Perspektyvy.pdf.
5. Корпач А.О. Ковальов А.В. Вітрові двигуни -- альтернативні енергоустановки. Вісник Національного транспортного університету. 2014. № 30 (1). С. 181-185. URL: http://publications.ntu.edu.ua/visnyk/30_1_tech_2014/181-185.pdf.
6. Кузнєцова Г. О. Перспективи використання відновлюваних джерел енергії в системі раціонального природокористування в регіоні. Науковий вісник Ужгородського національного університету. 2018. Вип. 20, ч. 1. С. 182-188. URL: http://www.visnyk- econom.uzhnu.uz.ua/archive/20_1_2018ua/41.pdf.
7. Бурак О.Ю. Підвищення стабільності використання енергії вітру. Факультет енергетики і комп'ютерних технологій: матеріали ІХ Всеукраїнської науково-технічної конференції здобувачів вищої освіти ТДАТУ (10-25 листопада 2021 р., м. Мелітополь). Мелітополь: ТДАТУ, 2021. С. 29-32.
8. Рожкова Л.Г., Кулініч С.П. Концентратори вітрових потоків вертикально-осьових вітроустановок для підвищення коефіцієнта використання енергії вітру. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2012. № 5/8 (59). С. 20-23. URL: http://joumals.uran.ua/ eejet/article/view/4601/4262.
9. Рожкова Л.Г. Децентралізація енергопостачання і експлуатаційні характеристики автономних вітроустановок. Вісник сумського національного аграрного університету. 2019. №4 (38). С.33-36. URL: http://repo.snau.edu.ua/bitstream/123456789/8100/1/1.pdf.
10. Скрипник А.В., Сабіщенко О.В., Корецький С.Л. Вітроенергетичні установки як альтернатива енергозаощаджуючих технологій та енергозабезпечення. Енергетика і автоматика, 2014. №3. С. 134-140.
11. Кільчицький І.В. Особливості розподілу кліматичних показників на Тернопільщині. Географічна наука і освіта у вимірах ХХІ століття (присвячена 150-ій річниці від дня народження Володимира Гнатюка): матеріали Всеукраїнської науково- практичної конференції студентів, аспірантів та молодих науковців (м. Тернопіль, 13 травня 2021 р.). Тернопіль: ТНПУ, 2021. С. 77-81.
References:
1. Pylypenko V.I, Konkov H.I., Pavlenko V.M. (2015). Rozroblennia systemy upravlinnia osvitlenniam na svitlodiodakh dlia zaoshchadzhennia elektroenerhii v hurtozhytku blochnoho typu. [Development lighting control system on led for energy saving in block type hall of residence]. Kyiv: Visnyk Kyivskoho natsionalnoho universytetu tekhnolohii ta dyzainu, no. 5(90). рр. 130. Available at: https://er.knutd.edu.ua/bitstream/123456789/608/1/V90_P130-134.pdf. [in Ukrainian].
2. Kuznietsova H. O. (2018). Perspektyvy vykorystannia vidnovliuvanykh dzherel enerhii v systemi ratsionalnoho pryrodokorystuvannia v rehioni. [Prospects for the use of renewable energy sources in the system of environmental management in the region]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho natsionalnoho universytetu. vol. 20 (1). рр. 182-188. Available at: http://www.visnyk-econom.uzhnu.uz.ua/archive/20_1_2018ua/41.pdf. [in Ukrainian].
3. Rymar Z. I. (2019). Perspektyvy vitroenerhetyky v Ukraini. [Prospects of wind energy in Ukraine]. (Elektronnyi resurs) / Z. I. Rymar // Vinnytskyi natsionalnyi tekhnichnyi universytet. Available at: https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/all-ebmd/all-ebmd2019/paper/download/ 7220/6074 (accessed 18.01.2023). [in Ukrainian].
4. Pototskyi D. V., Shylkova L. V., Masliennikov A. M. (2014). Perspektyvy rozvytku vitroenerhetyky Ukrainy. [Prospects for the development of wind energy in Ukraine]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». no. 38 (1081). рр. 138-145. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/ 13395/1/vestnik_HPI_2014_38_Pototskyi_ Perspektyvy.pdf. [in Ukrainian].
5. Korpach A.O. Kovalov A.V. (2014). Vitrovi dvyhuny -- alternatyvni enerhoustanovky. [Wind engines are alternative power plants]. Visnyk Natsionalnoho transportnoho universytetu. no. 30 (1). pp. 181-185. Available at: http://publications.ntu.edu.ua/visnyk/30_1_tech_2014/181- 185.pdf. [in Ukrainian].
6. Kuznietsova H. O. (2018). Perspektyvy vykorystannia vidnovliuvanykh dzherel enerhii v systemi ratsionalnoho pryrodokorystuvannia v rehioni. [Prospects for the use of renewable energy sources in the system of environmental management in the region]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho natsionalnoho universytetu. vol. 20 (1). pp. 182-188. Available at: http://www.visnyk-econom.uzhnu.uz.ua/archive/20_1_2018ua/41.pdf. [in Ukrainian].
7. Burak O.Iu. (2021). Pidvyshchennia stabilnosti vykorystannia enerhii vitru. [Increasing the stability of wind energy use]. Fakultet enerhetyky i kompiuternykh tekhnolohii: materialy IKh Vseukrainskoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii zdobuvachiv vyshchoi osvity TDATU (10-25 lystopada, m. Melitopol). Melitopol: TDATU. рр. 29-32. [in Ukrainian].
8. Rozhkova L.H., Kulinich S.P. (2012). Kontsentratory vitrovykh potokiv vertykalno- osovykh vitroustanovok dlia pidvyshchennia koefitsiienta vykorystannia enerhii vitru [Wind flow concentrators of vertical-axis wind turbines to increase the coefficient of wind energy utilization]. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 5/8 (59). pp. 20-23. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/4601/4262. [in Ukrainian].
9. Rozhkova L.H. (2019). Detsentralizatsiia enerhopostachannia i ekspluatatsiini kharakterystyky avtonomnykh vitroustanovok [Characteristics of medium-speed vertical axis wind turbine wind wheels]. Visnyk sumskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu. no. 4 (38). pp. 33-36. Available at: http://repo.snau.edu.ua/bitstream/123456789/8100/1/1.pdf. [in Ukrainian].
10. Skrypnyk A.V., Sabishchenko O.V., Koretskyi S.L. (2014). Vitroenerhetychni ustanovky yak alternatyva enerhozaoshchadzhuiuchykh tekhnolohii ta enerhozabezpechennia. [Wind energy installations as an alternative to energy-saving technologies and energy supply]. Enerhetyka i avtomatyka. no. 3. pp. 134-140. [in Ukrainian].
11. Kilchytskyi I.V. (2021). Osoblyvosti rozpodilu klimatychnykhpokaznykiv na Ternopilshchyni [Peculiarities of the distribution of climatic indicators in the Ternopil region]. Heohrafichna nauka i osvita u vymirakh KhKhI stolittia (prysviachena 150-ii richnytsi vid dnia narodzhennia Volodymyra Hnatiuka): materialy Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi konferentsii studentiv, aspirantiv ta molodykh naukovtsiv (13 travnia, m. Ternopil). Ternopil: TNPU. рр. 77-81. [in Ukrainian].
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розкриття сутності кристалізації, висушування, мембранізації, їх використання у різних галузях промисловості. Енергетичне господарство підприємств, його завдання. Розрахунки споживання енергії. Балансовий метод - визначення потреб в різних видах енергії.
контрольная работа [19,3 K], добавлен 13.02.2011Підвищення ефективності гальмування поліпшенням умов взаємодії коліс з гальмівними колодками і рейками завдяки розвитку теорії і використання нових науково обґрунтованих технічних рішень. Зниження інтенсивності зношування елементів гальмівної системи.
автореферат [2,2 M], добавлен 11.04.2009Підвищення довговічності стрільчастих лап культиваторів шляхом управління зносостійкістю леза лап по їх довжині за рахунок нанесення композиційних кераміко-металічних покриттів змінного складу. Модернізація технологічного процесу виготовлення лап.
автореферат [1,2 M], добавлен 11.04.2009Проектування морської нафтогазової споруди. Визначення навантажень від вітру, хвилі та льоду. Розрахунок пальових основ і фундаментів. Технологічні режими експлуатації свердловин. Аналіз єфективності дії соляно-кислотної обробки на привибійну зону пласта.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 26.10.2014Пристрій для передачі енергії на відстань. Класифікація залежно від способу здійснення: механічні, електричні, пневматичні і гідравлічні. Механічні передачі обертального руху для передачі енергії від двигунів до машин. Види передач обертального руху.
реферат [3,8 M], добавлен 26.09.2009Технології народного господарства на підприємствах м. Рівне. Сировинні ресурси (матеріали, енергія, вода) і їх використання в промисловості. Очисні та водозабірні споруди, слюсарні та столярні майстерні, завод залізобетонних виробів і конструкцій.
реферат [24,1 K], добавлен 26.09.2009Новий підхід до інтегральної оцінки залишкового ресурсу окремої дільниці трубопроводу та обладнання компресорної станції, що ґрунтується на закономірностях накопичення втомленості пошкодження. Дослідження можливості використання вторинних енергоресурсів.
автореферат [615,4 K], добавлен 11.04.2009Впровадження технології підвищення довговічності деталей машин (колінчастих валів дизельних двигунів та хрестовин карданних валів) нанесенням покриттів плазмово-порошковим методом, за рахунок розробки ефективного матеріалу та параметрів обробки.
автореферат [759,5 K], добавлен 11.04.2009Характеристика об'єкта реконструкції. Побудова температурної діаграми процесу. Техніко-економічні показники роботи рекуперативного нагрівального колодязя з опаленням із центру поду. Розрахунок собівартості нагріву металу в термічній камерній печі.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 08.06.2014Визначення коефіцієнта використання матеріалу, потреби металу на програму у натуральному виразі та економічну доцільність процесу виготовлення заготівки. Технології ливарного виробництва. Використання штампування у масовому і серійному виробництві.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 08.12.2014Характерні риси та типове використання мартенситностаріючих сталей. Використання в ядерній діяльності. Машини для завантаження та вивантаження ракетного палива - використання, запобіжні заходи. Реакційні посудини, реактори та змішувачі. Види реакторів.
контрольная работа [649,9 K], добавлен 05.04.2016Обґрунтована відповідність жіночого жакету сучасним тенденціям моди, конкурентоспроможність та економічність виготовлення. Аналіз матеріалів, їх властивостей до виробничих процесів. Підвищення продуктивності праці за рахунок механізації ручних робіт.
курсовая работа [33,4 K], добавлен 23.07.2011Характеристика технологічних процесів виробничого цеху деревообробки. Розроблення електропривода технологічного обладнання та схеми керування універсальним верстатом, розрахунок безвідмовної роботи електропривода та техніка безпеки при монтажі.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 28.06.2011Різання монокристалів кремнію та напівпровідникових злитків на пластини. Приклейка монокристалу до оснащення і установка його на відрізні верстати. Підвищення якості відрізаних пластин через використання алмазного круга з внутрішньої ріжучої крайкою.
практическая работа [38,0 K], добавлен 14.01.2011Аналіз роботи механізму та обґрунтування призначення посадок. Характеристика і приклади використання посадок з зазором, перехідних, з натягом. Розрахунок калібрів для контролю гладких циліндричних виробів. Вибір посадок для шпонкових, шліцьових з'єднань.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 24.09.2011Використання алюмінію та його сплавів у промисловості, висока та технічна чистота металу. Підвищення вмісту цинку та магнію для забезпечення регуляції їх пластичності та корозійної стійкості. Аналіз сплавів алюмінію за рівнем технологічності їх обробки.
контрольная работа [11,3 K], добавлен 19.12.2010Поведінка металізованих з початковою мірою металізації 43% і рудних обпалених окатишів в доменній печі. Напрями підвищення якості окатишів. Основні техніко-економічні показники роботи доменної печі в період без використання металізованих окатишів.
курсовая работа [311,7 K], добавлен 16.12.2010Проектування схеми автоматизації водогрійного котла ПТВМ-100, що передбачає використання новітніх приладів та засобів виробництва. Опис принципових схем. Шляхи підвищення безпеки експлуатації об’єкта, збільшення точності підтримки нагрітої води.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 07.12.2014Класифікація фасонних поверхонь та методів їх обробки. Обробка фасонних поверхонь обертання. Гідрокопіювальні верстати та особливості їх практичного використання на сучасному етапі. Підвищення продуктивності та точності обточування фасонних поверхонь.
контрольная работа [388,5 K], добавлен 28.08.2011Наукова-технічна задача підвищення технологічних характеристик механічної обробки сталевих деталей (експлуатаційні властивості) шляхом розробки та застосування мастильно-охолоджуючих технологічних засобів з додатковою спеціальною полімерною компонентою.
автореферат [773,8 K], добавлен 11.04.2009