Ветроэнергетические установки (ВЭУ)

Основными ЭТП, определяющими эффективность ВЭУ, являются: коэффициент использования энергии ветра, диаметр ветроколеса, частота вращения ротора, удельная масса.

Коэффициент использования энергии ветра характеризует эффективность преобразования энергии ветра в механическую энергию турбины генератора.

Диаметр ветроколеса определяет площадь ометаемой поверхности и, как следствие, величину вырабатываемой мощности.

Частота вращения ротора определяет техническое совершенство ВЭУ, исходя из показателя «тихоходность/быстроходность».

Удельная масса (кг/кВт) характеризует совершенство ВЭУ, исходя из массогабаритных показателей.

В настоящее время широко используются горизонтально-осевые (ГО) и вертикально-осевые (ВО) ВЭУ. Проведенные исследования ЭТП выявили преимущества ВЭУ с вертикальной осью вращения, достоинствами которых в сравнении с горизонтально-осевыми ВЭУ являются большая ометаемая площадь, более выраженная тихоходность.

Коэффициент использования энергии ветра (С_р) ГО и ВО ВЭУ меняется в широком диапазоне (от 0,2 до 0,5). Слишком высокие значения С_р говорят о недостоверности информации о характеристиках установок и желании производителей завысить эффективность производимых ВЭУ (теоретический максимум С_р=0,593). В общем случае коэффициенты использования энергии ветра ГО и ВО ВЭУ близки.

Диаметр ветроколеса ВО ВЭУ в 1,2−1,8 раза меньше ГО ВЭУ (рис.2а), что обусловлено большей ометаемой площадью. При равных диаметрах ветроколеса и длинах лопастей ометаемая площадь ВО ВЭУ больше в 1,27 раз в сравнении с ГО ВЭУ. Меньшие габариты позволяют при создании ветропарков равной мощности занимать меньшую площадь, а при ограниченной территории создавать наиболее эффективные электротехнические комплексы.

энергетика биогазовый топливный Для работы ВО ВЭУ необходимы меньшие скорости ветра (страгивания и номинальной), поскольку они являются тихоходными по сравнению с ГО ВЭУ при одинаковых диаметрах ветроколес. Частота вращения ВО ВЭУ в 2,2 раза меньше, чем у ГО ВЭУ (рис. 2б). Удельная масса ГО ВЭУ в 1,5−2,5 раза меньше, чем ВО ВЭУ.

Рис. 3. — Зависимость вырабатываемой мощности ВЭК от скорости ветра

В отличие от СЭУ, применение одной мощной ВЭУ менее эффективно, чем нескольких той же суммарной мощности (рис.3), что обусловлено меньшей ометаемой площадью.