Ветрогенератор и его преимущества

Размещено на http://www.allbest.ru/

Доклад

Ветрогенератор и его преимущества

Авторы Набойченко Д.А., Борщев Е.С., Анучин А.О.

Введение

ветрогенератор турбина электрический ток

Ресурсы энергии ветра многократно больше, чем все запасы ископаемого топлива, накопившиеся за миллионы лет в земной коре. Мы буквально живем на дне океана энергии. Пока существует планета и ее газовая оболочка, нагреваемая Солнцем, будет происходить перемещение воздушных масс. И любой может производить электричество буквально из воздуха! Прорыв в технологиях композитных материалов позволил увеличить мощность ветряных турбин за последнее десятилетие в 50 раз. По прогнозам Европейского Совета по возобновляемым источникам энергии, ветроэнергетические установки к 2030 году должны покрыть более 30% общемировой потребности в электроэнергии.

Ветряная энергетика является выгодной и привлекает инвестиции. За 2010 год оборот сферы ветряной энергетики составил 40 миллиардов евро. В 2011 году доля ветряной энергетики достигла 3% от общемировой выработки электроэнергии.

Поэтому цель проекта - создание генератора электрического тока, приводимого в движение силой ветряного потока. Спроектированная установка способна накапливать небольшое количество энергии, а так же заряжать различные телефоны, смартфоны, плееры, планшетные компьютеры и т. д. с помощью порта USB.

1. Методическая часть

Проект предназначен для отработки преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Ветряная энергия может быть использована в отдаленных местах, где отсутствует электрическая сеть, но электричество необходимо в силу различных причин. В этом случае установка ветряного генератора сокращает расходы на прокладку электросети к этому месту, а так же дает ему автономность и независимость от электрических сетей. Малые же ветряные генераторы, подобные тому, что будет изготовлен нами, могут быть использованы для получения электричества в походных условиях.

Ресурсы энергии ветра многократно больше, чем все запасы ископаемого топлива, накопившиеся за миллионы лет в земной коре. Мы буквально живем на дне океана энергии. Пока существует планета и ее газовая оболочка, нагреваемая Солнцем, будет происходить перемещение воздушных масс. И любой может производить электричество буквально из воздуха! Прорыв в технологиях композитных материалов позволил увеличить мощность ветряных турбин за последнее десятилетие в 50 раз. По прогнозам Европейского Совета по возобновляемым источникам энергии, ветроэнергетические установки к 2030 году должны покрыть более 30% общемировой потребности в электроэнергии.

Ветряная энергетика является выгодной и привлекает инвестиции. За 2010 год оборот сферы ветряной энергетики составил 40 миллиардов евро. В 2011 году доля ветряной энергетики достигла 3% от общемировой выработки электроэнергии.

Для следующих групп потребителей установка ветряных генераторов для получения электричества оказывается особенно выгодной:

1) Объекты, не подключенные к общей электросети, и где подключение является дорогим из-за удаленности объекта или недостатка мощности ближайших сетей. В этом случае установка автономной ветряной системы является выгодной просто в силу того, что капитальные затраты на установку будут равны или ниже стоимости подключения к общей сети

2) Объекты, подключенные к существующим электросетям, но оплачивающие электроэнергию по высоким тарифам. Это могут быть объекты юридических лиц или физические лица с договорами частной поставки электроэнергии для коттеджных поселков или удаленных объектов. При цене за киловатт-час свыше 3 рублей установка ветряной системы оправдывает себя за срок службы 15 лет. При более высокой цене за киловатт-час ветряная система окупится еще быстрее.

3) Объекты, подключенные к существующим электросетям, но где напряжение в сетях низкое или есть проблема частых отключений и скачков напряжения.

4) В этом случае главной выгодой будут не деньги, а качество электричества и его стабильность. Установка ветряной системы окажется недешевым решением, но отсутствие необходимости оплаты растущих счетов за электричество будет постепенно компенсировать расходы на установку.

Спроектированный нами ветряной генератор состоит из трех основных частей:

1) Подвижная часть - лопасти, соединенные с ротором генератора, с помощью специальной крестовины, а так же корпус генератора, одновременно выполняющий функцию киля.

2) Электрическая часть - генератор постоянного тока, соединенный с корпусом. Электрический ток от генератора с помощью скользящих контактов подается на аккумулятор с USB портом зарядки.

3) Опора - часть конструкции, для установки генератора на горизонтальную поверхность или штырь. Удерживает подвижную и электрическую часть с помощью планки крепления и подшипника.

2. Устройство и расчеты

Лопасти (1) преобразуют энергию ветра в собственную механическую энергию, которую они передают на электрогенератор (2), напрямую соединенный с лопастями. В генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую и по проводам передается аккумулятору. Генератор и соединенные с ним лопасти установлены на корпус (3), одновременно выполняющий функцию киля (4). Корпус, с помощью подшипника и специальной платформы (5), крепится к трубчатой опоре (6). Электрический ток, в связи с вращением корпуса относительно опоры, к аккумулятору передается посредством скользящих контактов.

Необходимо было получить электрический ток мощностью 5 ватт - мощность, необходимая для зарядки аккумулятора. КПД ветряка было принято 30% - наиболее возможное КПД для ветряного генератора. Расчет велся для ветра скоростью 7 м/с при температуре 15⁰C (с=1,225 кг/м³). Расчет был необходим для определения необходимой обметаемой поверхности лопастей и, соответственно, длины лопастей:

Ватт

м/с

кг/м³

Выводы

В ходе выполнения проекта были получены необходимые знания в работе с ветряными электрогенераторами и их особенности. Испытания подтвердили наши ожидания. КПД ветряного генератора оказался выше ожидаемого, в результате чего удалось произвести зарядку USB-аккумулятора при меньшей скорости ветра, чем была скорость в расчетах. Номинальная мощность зарядки более 5 ватт, что позволяет заряжать аккумулятор при среднем ветре.

Прямым развитием данного проекта будет модификацию полученной установки, её оптимизация. В дальнейшем планируется проработка иных типов ветряных генераторов, а так же создание более мощных установок для питания более энергоемких объектов. Коммерческая реализация ветряных генераторов.

Литература

1. Безруких П.П. Что может давать энергия ветра. - М.: Москва, 2002. -36с.

Размещено на Allbest.ru