Ветряк как работает: Ветровая энергия в России: почему у нас так мало ветряков

Принцип действия и устройство ветрогенератора (общие понятия)

Содержание

• 1 Принцип работы
• 2 Система торможения вращения лопастей
• 3 Увеличение мощности установки
• 4 Выбор ветрогенератора

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

• для автономной работы;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с солнечными батареями;
• параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

• установка экологически чистая;
• отсутствует потребность её заправки топливом;
• не накапливаются какие-либо отходы;
• устройство работает очень тихо;
• имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

описание, конструкция и изготовление своими руками

Содержание

1. Что из себя представляет ветрогенератор?
2. Зачем он нужен?
3. Конструкция и принцип работы
4. Виды ветрогенераторов
5. Горизонтальные ветряки
6. Вертикальные конструкции
7. Расчет и выбор
8. Изготовление ветряка своими руками
9. Рекомендуемые товары

Подключение к магистральной сети электроснабжения до сих пор доступно не всем. Есть немалое число населенных пунктов, до которых линии электропередач не дошли. Да и подключенные поселки и деревни, вследствие общей изношенности линий, испытывают частые перебои с электроснабжением. Кроме того, дачные поселки, выстроенные недавно, зачастую не имеют возможности подключиться к линии, расположенной в солидном отдалении.

Решение вопроса с электроснабжением традиционно возлагается на бензиновые или дизельные электростанции, нуждающиеся в снабжении топливом, капризные и требующие постоянного наблюдения устройства. При этом, есть альтернативные источники, не нуждающиеся в топливе. Одним из них является ветрогенератор.

Что из себя представляет ветрогенератор?

Ветрогенератор — это устройство, использующее энергию ветра для выработки электрического тока. Воздушные потоки, свободно перемещающиеся в атмосфере, имеют гигантскую энергию, причем, совершенно бесплатную. Ветроэнергетика — это попытка извлечь ее и обратить на пользу.

Ветрогенератор представляет собой набор устройств, принимающих, обрабатывающих и подготавливающих для использования энергию. Потоки ветра взаимодействуют с ротором ветряка, заставляя его вращаться. Ротор посредством повышающей передачи (или напрямую) соединяется с генератором, который заряжает аккумуляторные батареи. Заряд через инвертор перерабатывается в стандартный вид (220 В, 50 Гц) и подается на приборы потребления.

На первый взгляд, комплекс устроен довольно сложно. Существуют и более простые конструкции, например, ветряки, питающие насосы. Тем не менее, для сложных приборов требуется полный комплект оборудования, способный обеспечить стабильное и качественное электроснабжение.

Зачем он нужен?

Отличительное свойство электроэнергии состоит в том, что ее можно производить в любых количествах, если позволяет оборудование. Ветрогенератор как раз и относится к таким устройствам — он производит электроэнергию. Таким образом, ветряк представляет собой электростанцию, способную обеспечивать как крупные участки с большим количеством потребителей, так и отдельные дома или приборы.

Возможности устройства зависят от размеров крыльчатки и мощности генератора. Эти два параметра являются определяющими и зависят друг от друга. Чем мощнее ротор, тем большей мощности генератор он сможет вращать, вырабатывая большое количество энергии.

При этом, ветряк может быть создан самостоятельно и обеспечивать потребности отдельной группы приборов — например, освещения, водоснабжения, вентиляции и т.д. Такая избирательность удобна для сокращения расходов на электроэнергию, обеспечения бесперебойной подачи питания на старых изношенных линиях.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно ветрогенераторы сочетают механическую, электромеханическую и электрическую части. К механической относится ветряк, непосредственно принимающий энергию ветра и преобразующий ее во вращательное движение. Оно передается на электромеханическое устройство — генератор, преобразующий кинетическую энергию вращения в электрический ток. После этого действуют чисто электронные устройства:

• выпрямитель. Генератор вырабатывает переменный ток, который не годится для заряда аккумуляторных батарей. Для дальнейшего использования его надо выпрямить, для чего используется выпрямительное устройство
• контроллер заряда. Обеспечивает своевременное переключение аккумуляторных батарей с режима зарядки на режим питания потребителей, чтобы избежать выхода АКБ из строя
• аккумулятор (АКБ). Накапливает заряд, необходимый для поддержания напряжения в сети при ослаблении ветра
• инвертор. Преобразует постоянный ток аккумулятора в обычные 220В 50 Гц переменного тока, необходимых для питания стандартных потребителей.

Все перечисленные электронные устройства являются типичным комплектом оборудования, используемым с любым типом ветряка. Изменение конструкции крыльчатки не влияет на состав комплекта, если только не происходит значительного увеличения скорости вращения, требующего изменения параметров генератора.

https://www.youtube.com/watch?v=LR_0NW79KBs

Виды ветрогенераторов

Используются два основных вида ветряков, имеющих принципиальные различия:

• горизонтальные
• вертикальные

В обоих случаях речь идет об оси вращения ротора. Конструкция различных моделей горизонтальных устройств мало отличается друг от друга, представляя собой подобие бытового вентилятора или пропеллера. Вертикальные устройства обладают намного большим разнообразием типов конструкции, внешне значительно отличаясь друг от друга. Рассмотрим их подробнее:

Горизонтальные ветряки

Горизонтальные конструкции имеют большую эффективность, так как поток ветра они воспринимают только рабочей стороной лопастей. Наибольшее распространение получили трехлопастные крыльчатки, но для небольших конструкций число лопастей может быть увеличено.

Именно горизонтальные конструкции используются для изготовления больших промышленных образцов, имеющих огромный размах лопастей (больше 100 м), которые в объединенном виде образуют довольно производительные электростанции. Государства западной Европы, такие как Дания, Германия, скандинавские страны активно используют ветряки для обеспечения населения энергией.

Устройства имеют один недостаток — они нуждаются в наведении на ветер. Для небольших ветрогенераторов проблема решается установкой хвоста наподобие самолетного, который автоматически располагает конструкцию по ветру. Большие модели имеют специальное устройство наведения, контролирующее положение крыльчатки относительно потока.

Вертикальные конструкции

Ветрогенераторы вертикального типа имеют меньшую эффективность, вследствие чего используются для обеспечения энергией лишь отдельных потребителей — частный дом, коттедж, группу приборов и т.д. Для самостоятельного изготовления такие устройства подходят больше всего, так как обладают широким выбором вариантов конструкции, не нуждаются в подъеме на очень высокую мачту (хотя это им и не противопоказано).

Вертикальные роторы могут быть собраны из любых подручных материалов, в качестве образца можно использовать любой тип из множества известных:

• роторы Савониуса или Дарье
• более современный ротор Третьякова
• ортогональные конструкции
• геликоидные устройства и т. д.

Описывать все типы подробно незачем, так как их количество постоянно увеличивается. Практически все новые разработки базируются на вертикальной оси вращения и предназначены для использования в частных домах или усадьбах. Большинство разработок предлагает собственный вариант решения основной проблемы вертикальных устройств — низкого КПД. Некоторые варианты имеют довольно высокие показатели, но обладают сложным устройством корпуса (например, конструкция Третьякова).

Расчет и выбор

Расчет мощности ветряка сводится к подсчету суммарной мощности потребления осветительными, вспомогательными и бытовыми приборами. Полученное значение увеличивается на 15-20% (запас мощности необходим при возникновении непредвиденных ситуаций), и на основании этих данных рассчитывается или выбирается готовый генератор.

От его параметров ведется построение всего остального комплекта — механические требования ложатся в основу проектирования ветряка, а эксплуатационные параметры — мощность, напряжение, сила тока — используются при создании системы накопления и обработки полученного тока.

Выбирая приборы, следует также обеспечивать небольшой (15-20%) запас мощности, который обеспечит устойчивость комплекса при возникновении форс-мажорных ситуаций.

Изготовление ветряка своими руками

Основные работы, которые предстоит сделать, это — изготовление и установка вращающегося ротора. Прежде всего следует выбрать тип конструкции и ее размеры. Определиться в этом поможет знание требуемой мощности устройства и производственные возможности.

Большинство узлов (если не все целиком) придется изготовить самостоятельно, поэтому на выбор повлияет, какие познания имеются у создателя конструкции, с какими приборами и устройствами он знаком наилучшим образом. Обычно сначала делается пробный ветряк, с помощью которого проверяется работоспособность и уточняются параметры сооружения, после чего приступают к изготовлению рабочего ветрогенератора.

Рекомендуемые товары

Как вам статья?

Оценка и характеристика ветровых ресурсов

Способность измерять и оценивать доступные ветровые ресурсы имеет решающее значение для разработки, размещения и эксплуатации ветряной электростанции. Управление технологий ветроэнергетики (WETO) Министерства энергетики США (DOE) поддерживает усилия по точному определению, измерению и прогнозированию национальных наземных и морских ветровых ресурсов.

WETO возглавляет портфель проектов по оценке ветровых ресурсов, которые помогут отрасли более точно прогнозировать и измерять скорость ветра, направление ветра и турбулентность окружающей среды. Это исследование, в свою очередь, позволяет операторам ветряных электростанций обеспечивать предприятия и домовладельцев чистой, возобновляемой электроэнергией с меньшими затратами, надежно интегрируя энергию ветра в национальные электрические сети.

Текущие оценки показывают, что потенциал наземных ветровых ресурсов США составляет от 2,2 до 15,1 тераватт — широкий диапазон, возникающий в результате неопределенностей в оценке условий и предположений. В любом случае эти оценки энергии ветра намного превышают текущие потребности США в электроэнергии.

Оценка морских ветровых ресурсов 2022 года, проведенная Национальной лабораторией возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL), показала, что потенциал технических ресурсов оффшорных ветровых установок с неподвижным дном составляет 1,5 тераватт, а потенциал технических ресурсов плавучей морской ветровой энергии — 2,8 тераватт в восьми областях. в прилегающих Соединенных Штатах. В совокупности потенциал морского ветра и плавучего морского ветра представляет собой достаточно энергии, чтобы покрыть трехкратное годовое потребление электроэнергии в США.

Карты ветровых ресурсов

Карты ветровых ресурсов предоставляют разработчикам ветроэнергетики и лицам, определяющим политику, четкое представление расчетных скоростей ветра в США на различных высотах узлов турбин на суше и в море.

Карта из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии

Когда разработчики планируют новую ветряную электростанцию, они полагаются на данные о местоположении, касающиеся скорости ветра, метеорологических условий, рельефа местности и других факторов, для обоснования решений о размещении и проектировании.

Карты ветровых ресурсов обеспечивают быстрое и простое понимание потенциала ветровых ресурсов. Эти карты также показывают географические границы и топографические особенности.

Кроме того, интерактивные карты и геопространственные данные предоставляют кривые ветровой энергии, которые характеризуют количество, качество и стоимость наземных и морских ветроэнергетических ресурсов.

Карты наземных и морских ветровых ресурсов см. на веб-сайте WINDExchange Министерства энергетики США.

Избранные проекты

Для получения подробного интерактивного списка проектов по характеристике ветровых ресурсов, финансируемых WETO, см. карту проекта и выберите область программы: «От атмосферы к электронам» (A2e) «Оптимизация растений и характеристика ресурсов».

Пространственный анализ для развития технологий ветроэнергетики

Исследователи NREL работают над улучшением пространственно-временной детализации, которая дает представление о потенциале ветровых ресурсов страны. Чтобы более точно охарактеризовать потенциальное производство энергии ветра на отдельных объектах по всей стране, включая наземные и морские ветроэнергетики, исследователи добавляют возможности и данные в модель потенциала возобновляемой энергии (reV). Эта работа расширяет возможности понимания того, как изменения в технологии, а также политика размещения и риски для дикой природы могут повлиять на национальный потенциал ветровой энергии и пути к более широкому использованию энергии ветра.

Atmosphere to Electrons Initiative

Исследовательская инициатива Министерства энергетики США A2e направлена ​​на повышение производительности и надежности ветряных электростанций за счет беспрецедентного понимания того, как атмосфера Земли взаимодействует с ветряными электростанциями, и разработки технологий для максимального использования энергии ветра.

Инициатива A2e направлена ​​на создание комплексного исследовательского портфеля для координации и оптимизации достижений в четырех основных областях исследований:

• Оценка производительности предприятия и финансовых рисков
• Атмосферные науки
• Аэродинамика ветроустановки
• Технология ветряных электростанций следующего поколения.

Целью A2e является обеспечение того, чтобы будущие электростанции располагались, строились и эксплуатировались таким образом, чтобы производить наиболее рентабельную и полезную электроэнергию. Узнайте больше о последних новостях A2e.

Ниже приведены некоторые исследования, проведенные в рамках инициативы A2e.

ПРОБУЖДЕНИЕ
Являясь частью усилий A2e по повышению эффективности ветряных электростанций, американский эксперимент WAKE (AWAKEN) использует опыт, инструменты и возможности нескольких учреждений для проведения наиболее полного на сегодняшний день эксперимента с ветровой энергией. AWAKEN предназначен для сбора высокоточных (очень подробных) наблюдений за ветряными турбинами и электростанциями, работающими в репрезентативных атмосферных условиях, а затем использования этих данных для углубления понимания физики ветряных электростанций.

ExaWind
ExaWind — еще одна разработка A2e — набор кодов с открытым исходным кодом, предназначенный для многофункционального моделирования ветряных турбин и ветряных электростанций. Этот современный программный инструмент представляет собой созданную компьютером среду, в которой исследователи и инженеры могут тестировать идеи, в том числе потенциально прорывные технологии, прежде чем приступить к разработке. Ожидается, что моделирование ExaWind улучшит понимание физики ветряных электростанций и, в свою очередь, снизит затраты, связанные с разработкой ветряных электростанций. ExaWind был разработан при финансовой поддержке Министерства энергетики через WETO, Управление науки, Национальное управление ядерной безопасности и Управление технологических переходов.

Лидарные буи для исследования морских ветров
Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория управляет двумя лидарными буями AXYS WindSentinel™ для определения характеристик морских ветровых ресурсов от имени WETO. Буи используют возможности атмосферных и океанографических измерений для сбора данных, таких как скорость ветра на разных высотах, направления ветра, положения буев, температуры воздуха и поверхности моря, скорости и направления океанских течений, а также высоты и направления волн. При финансовой поддержке Бюро по управлению энергетикой океана Министерства внутренних дел США Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория развернула буи у побережья Калифорнии, где они собрали метеорологические и океанографические данные для поддержки решений Бюро управления энергетикой океана о потенциальной аренде объектов ветроэнергетики.

Архив данных и портал
Архив данных и портал, или DAP, служит хранилищем для всех данных, собранных в ходе исследований A2e, и доступен через открытый, безопасный и удобный пользовательский интерфейс. DAP, управляемая Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией, также предоставляет современные услуги данных, имеющие решающее значение для продвижения исследований A2e, коммуникаций и открытия знаний о ветре. DAP облегчает доступ к данным сообщества, взаимодействие и сотрудничество между исследователями ветроэнергетики, разработчиками и владельцами ветряных электростанций, консультантами по ветроэнергетике, производителями ветряных турбин и т. д.

Федеральное партнерство

Как показала инициатива A2e, WETO часто сотрудничает с другими офисами Министерства энергетики, государственными учреждениями, университетами и представителями отрасли для оценки и описания ветровых ресурсов США. Затем результаты оценки становятся общедоступными, что позволяет ветроэнергетике определить области, наиболее подходящие для развития будущих наземных и морских ветряных электростанций.

Дополнительные усилия WETO, поддерживаемые через федеральное партнерство, включают следующее.

Проекты по улучшению прогнозов ветра
Совместно с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований проект по улучшению прогнозов ветра под руководством WETO предназначен для разработки более точных методов определения прогнозов ветра. Используя целевые наблюдения за ветром и передовые модели и алгоритмы прогнозирования, это исследование помогает системным операторам прогнозировать электрическую мощность ветряных электростанций и, в свою очередь, помогает управлять вкладом энергии ветра в электрические сети.

Национальный набор данных по интеграции данных о ветре (WIND) Toolkit
Помимо финансовой поддержки со стороны WETO, лаборатории Министерства энергетики США сотрудничают с Национальным консорциумом исследований и разработок в области оффшорной ветроэнергетики и Бюро управления океанической энергией Министерства внутренних дел США для разработки новых, точных, и надежные методы документирования метеорологических и океанографических (метео-океанических) условий. Эти данные и численное моделирование используются для обновления и улучшения Национального набора данных по интеграции ветроэнергетики Министерства энергетики США — самого обширного общедоступного набора данных такого рода в Соединенных Штатах. В конечном счете, эти усилия приведут к более надежным оценкам морских ветровых ресурсов, выработки электроэнергии и расчетных нагрузок, информируя и улучшая техническую и экономическую жизнеспособность ветряных электростанций. Загрузите дополнительные карты и наборы данных о ветре.

Избранные публикации

Отчет о рынке наземной ветроэнергетики: издание 2022 г.

Ветроэнергетика США установила 13 413 мегаватт (МВт) новых ветровых мощностей в 2021 году, в результате чего совокупная мощность составила 135 886 МВт. Загрузите отчет о рынке наземной ветроэнергетики: издание 2022 г.

2020 Основные исследования и разработки в области ветроэнергетики

Наиболее заметные достижения в области исследований и разработок в области ветроэнергетики в 2020 году.

Семинар по потребностям в исследованиях для определения характеристик морских ветровых ресурсов

Отчет обобщает презентации и обсуждения, которые состоялись во время семинара по потребностям в исследованиях для определения характеристик морских ветровых ресурсов.

Оценка будущего распределенного ветра: возможности для проектов за счетчиком

Этот первый в своем роде исследовательский анализ характеризует будущие возможности распределенного ветра за счетчиком. Возможности для заметрового распределенного ветра рассматриваются с трех позиций: адресный ресурсный потенциал, экономическая п…

Программа кредитования лидарных буев Информационный бюллетень

Программа кредитования лидарных буев предоставляет организациям, заинтересованным в оффшорной ветроэнергетике, возможность работать с DOE и PNNL.

Внедрение ветровой энергии по всей стране

В отчете показано, как Соединенные Штаты могут раскрыть огромный потенциал использования энергии ветра во всех 50 штатах.

Оценка морских ветроэнергетических ресурсов Аляски

В этом отчете приводится количественная оценка уникальных морских ветровых ресурсов Аляски.

Новости оценки и описания ветровых ресурсов

ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

Грандиозные вызовы для устранения пробелов в исследованиях оффшорной ветроэнергетики

В совместном исследовании, опубликованном в журнале Wind Energy Science, группа под руководством Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории изучила проблемы оффшорной ветроэнергетики и изложила будущие подходы к их решению.

Учить больше

Специалист по изучению Земли Линдсей Шеридан подчеркивает необходимость информирования об энергии ветра и вовлечения населения

Исследователь из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории делится своими мыслями о растущем потенциале энергии ветра и о том, как в этом могут участвовать ученые будущего.

Учить больше

Новая оценка ветровых ресурсов выявила 2,8 тераватта потенциала плавучей морской ветровой энергии

Плавучий морской ветроэнергетический потенциал более чем в два раза превышает энергетический эквивалент годового потребления электроэнергии в США, даже с учетом относительной технической пригодности для поддержки ответственного развертывания морской ветровой энергии.

Учить больше

Национальный консорциум по исследованиям и разработкам в области оффшорной ветроэнергетики объявляет о новых проектах, отобранных для финансирования в общей сложности 3,5 миллиона долларов на сосуществование и передачу океана.

Учить больше

Лаборатория Беркли анализирует факторы, определяющие схемы размещения проектов солнечной и ветровой энергетики

В новой журнальной статье исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли исследуют потенциальные последствия энергетической справедливости при выборе места для проектов солнечной и ветровой энергетики.

Учить больше

Картографирование атмосферных тайн

Американский эксперимент WAKE — массовый сбор данных, финансируемый WETO, — может помочь ветряным электростанциям США производить больше энергии, увеличить прибыль и, в конечном итоге, снизить цены на электроэнергию для потребителей.

Учить больше

Карьера в ветроэнергетике отмечена «Gust-o»

После 31 года работы в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории руководитель программы ветроэнергетики Уилл Шоу ушел на пенсию. От инициативы Atmosphere to Electrons до оффшорных ветровых буев — это была его карьера в ветроэнергетике, которой он наслаждался с «gust-o».

Учить больше

WINDExchange публикует новые 100-метровые карты ветровых ресурсов

Доступны новые наземные карты для штатов Миссури и Теннесси, а также новые морские карты для штатов Техас-Луизиана, Северная Каролина-Южная Каролина и Миссисипи-Алабама-Джорджия-Флорида.

Учить больше

Празднование достижений и ожидание Нового года

По мере того, как 2021 год подходит к концу, Управление технологий ветроэнергетики (WETO) размышляет о наших исследованиях и разработках, недавних достижениях и признаниях и готовится к новому году возможностей для энергия ветра.

Учить больше

Буи для сбора данных о птицах и летучих мышах.

Морские буи для исследования ветра оснащены приборами, которые могут измерять скорость ветра на высоте до 250 метров — высота современных ветряных турбин. Результаты помогут операторам ветряных электростанций принимать решения об инвестициях и размещении.

Учить больше

Как работает ветряк?

Ветряные турбины могут превращать энергию ветра в электричество, которое мы все используем для питания наших домов и предприятий. Они могут быть автономными, снабжая только один или очень небольшое количество домов или предприятий, или они могут быть сгруппированы, чтобы стать частью ветряной электростанции. Здесь мы объясняем, как они работают и почему они важны для будущего энергетики.

Что такое ветряк?

Ветряные турбины — это современная версия ветряной мельницы. Проще говоря, они используют силу ветра для создания электричества.

Наиболее заметны большие ветряные турбины, но вы также можете купить маленькую ветряную турбину для индивидуального использования; например, для обеспечения электроэнергией каравана или лодки.
 

Что такое ветряная электростанция?

Ветряные электростанции представляют собой группы ветряных турбин. Впечатляет мысль о том, что электричество, которое так сильно влияет на нашу жизнь — от зарядки наших телефонов до возможности приготовить чашку кофе и, все чаще, подпитывая наши cars — могло начаться как простой порыв ветра.
 

Как работают ветряные турбины?

Сначала давайте начнем с видимых частей ветряной электростанции, которые мы все привыкли видеть, — высоких белых или бледно-серых турбин. Каждая из этих турбин состоит из набора лопастей, коробки рядом с ними, называемой гондолой, и вала. Ветер — даже легкий бриз — заставляет лопасти вращаться, создавая кинетическую энергию. Лопасти, вращающиеся таким образом, также заставляют вращаться вал в гондоле, а генератор в гондоле преобразует эту кинетическую энергию в электрическую энергию.
 

Что дальше будет с электричеством, вырабатываемым ветряной турбиной?

Для подключения к национальной сети электроэнергия затем проходит через трансформатор на объекте, который повышает напряжение до напряжения, используемого национальной системой электроснабжения. Именно на этом этапе электричество обычно поступает в сеть передачи National Grid, готовое к передаче, чтобы в конечном итоге его можно было использовать в домах и на предприятиях. В качестве альтернативы ветряная электростанция или отдельная ветряная турбина могут генерировать электроэнергию, которая используется в частном порядке отдельными или небольшими домами или предприятиями.
 

Почему ветряные турбины обычно белого или бледно-серого цвета?

Ветряные турбины, как правило, бывают либо белыми, либо очень бледно-серыми — идея состоит в том, чтобы сделать их визуально ненавязчивыми, насколько это возможно. Ведется дискуссия о том, следует ли красить их в другие цвета, особенно в зеленый, в некоторых местах, чтобы помочь им лучше слиться с окружающей средой.
 

Насколько сильным должен быть ветер для работы ветряной турбины?

Ветряные турбины могут работать при любых скоростях ветра, от очень слабого до очень сильного. Они генерируют около 80% времени, но не всегда на полную мощность. При очень сильном ветре они отключаются, чтобы предотвратить повреждение.
 

Где расположены ветряные электростанции?

Ветряные электростанции, как правило, располагаются в самых ветреных местах, чтобы максимизировать энергию, которую они могут производить, поэтому вы, скорее всего, увидите их на склонах холмов или на побережье. Ветряные электростанции, расположенные в море, называются оффшорными ветряными электростанциями, а те, что на суше, — береговыми ветряными электростанциями.
 

Где был первый ветряк и первая ветряная электростанция?

Самая первая ветряная турбина, производившая электричество, была создана профессором Джеймсом Блитом в его доме отдыха в Шотландии в 1887 году. Она была 10-метровой высоты и имела парусное полотно.

Первая в мире ветряная электростанция открылась в Нью-Гемпшире в США в 1980 году.
 

Вредны ли ветряные электростанции для птиц?

Дело в том, что изменение климата представляет наибольшую долгосрочную угрозу для птиц и других диких животных. А возобновляемая энергия, ключевым компонентом которой являются ветряные турбины, необходима для сокращения парниковых газов .

Британская благотворительная организация Королевское общество защиты птиц ( RSPB ) признает эту более широкую картину, говоря: «Переход на возобновляемые источники энергии сейчас, а не через 10 или 20 лет, необходим, если мы хотим стабилизировать парниковые газы в атмосфера на безопасном уровне».