НАДЁЖНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

RELIABILITY AND EFFICIENCY OF WIND ENERGY

Boris Chubukov

student, Department of Building Structures, Altai State Technical University named after I. Polzunova,

Russia, Barnaul

АННОТАЦИЯ

Рассматривается возобновляемая энергетика, особенности при эксплуатации ветроэлектрических установок, влияние на них низких температур, технологии по переработке лопастей.

ABSTRACT

Renewable energy, features of the operation of wind power plants, the effect of low temperatures on them, technologies for processing blades are considered.

Ключевые слова: возобновляемая энергия; ветроэлектрическая установка; генератор; ветроколесо.

Keywords: renewable energy; wind power plant; generator; wind wheel.

Актуальной проблемой общества становится загрязнение окружающей среды. Снизить загрязнение и остановить изменение климата может позволить использование энергии из возобновляемых источников. Возобновляемая энергия – это энергия, которая является по сути неисчерпаемой. Её получают из таких процессов как: движение воздушных масс, воды, электромагнитное излучение и другие.

Человечество придумало массу различных генераторов возобновляемой энергии, одним из них является ветроэлектрическая установка (ВЭУ). ВЭУ (рисунок 1) создана для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую, путём вращения ветром ветроколеса, а затем и ротора генератора.

ВЭУ имеет ряд особенностей при эксплуатации, из которых можно отметить:

- негативное влияние отрицательных температур на ВЭУ. Это проявляется в обледенении лопастей и узлов генератора (рисунок 2), из-за чего увеличивается масса ветроколеса, происходит уменьшение эффективности работы ветроэлектрической установки. Для улучшения ситуации с обледенением при изготовлении частей ВЭУ могут применяться морозостойкие материалы, системы подогрева лопастей, а также разбрызгивание специального противообледенительного состава с помощь вертолёта. Все эти методы достаточно дорогие;

- изменчивость силы ветра. Из-за неё возможны простои ВЭУ или снижение их эффективности. Для предотвращения нехватки электроэнергии должны использоваться батареи (аккумуляторы), или дублирующие источники энергии (традиционные). Батареи накапливают электроэнергию при штатной работе генератора.

- для размещения ветроэлектрических установок требуются открытые возвышенные территории или водные пространства с хорошим ветровым потенциалом. От лопастей турбин гибнут птицы и летучие мыши. Например, по данным Национальной академии наук США в стране от них погибает от 20 тысяч до 37 тысяч птиц ежегодно. ВЭУ изменяют пути миграции птиц. Генераторы создают шум, который можно сравнить с шумом автомобиля, движущегося со скоростью 70 км/ч. Это вызывает дискомфорт у человека и отпугивает животных [1].

- проблема переработки лопастей ветряных турбин. По данным WindEurope к 2023 году в Европе будет выведено из эксплуатации 14 000 лопастей ветряных турбин (примерно 40-60 тысяч тонн композитных отходов). На данный момент применяются следующие технологии по переработке лопастей: изготовление из измельчённых лопастей плит (панелей) для покрытия полов и стен, поддонов для складских помещений, материалов для наружной отделки применения и т.п., измельчение до волокон и использование в качестве добавок к бетонам. Существует метод захоронения, он предполагает погружение в грунт отработанных лопастей (рисунок 3) [2].

Рисунок 3. Захоронение лопастей

К сожалению, в современной истории не единожды возникали проблемы с работоспособностью ВЭУ. Так в США, штат Техас, 15 февраля 2021 года температура воздуха упала до минус 18°С, возник рекордно высокий спрос на обогрев помещений, вследствие чего вышла из строя энергосистема. В ветроэлектрических установках, на которых в штате производилось до 20% электроэнергии, не была предусмотрена эксплуатация при отрицательных температурах, что повлекло за собой образование наледи на лопастях ВЭУ (рисунок 2), и, как следствие, – их остановку [3]. Поскольку наряду с этим оборудование, обеспечивающее работу газовых и угольных электростанциях, также не было рассчитано на такие низкие температуры, то снизилась выработка электричества и на них, без света осталось несколько миллионов человек.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что ветроэнергетика может быть рентабельна, но при учёте всех вышеописанных условий, в том числе – случаев нештатных ситуаций. Кроме того, необходимо наличие мощного производственного потенциала не только в производстве ветроэлектрических установок, но и для их утилизации.

Список литературы:

1. Энергетика и промышленность России: сайт. – СПБ, 2001. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.eprussia.ru/epr/311-312/8740486.htm (дата обращения 17.11.2021)
2. Энерговектор: сайт. – Москва, 2011. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.energovector.com/energoznanie-preodolenie-prochnosti.html (дата обращения 17.11.2021)
3. BBC News Русская служба: сайт. – Лондон, 2002. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.bbc.com/russian/features-56113245 (дата обращения 17.11.2021)