С начала 70-х годов в ряде развитых капиталистических стран приступили к разработке и реализации долговременных национальных энергетических программ, направленных на эффективное удовлетворение потребностей в энергии и преодоление энергетического кризиса за счет собственных ресурсов. Поскольку нефтяное топливо становится все более дефицитным, проблема решается путем изыскания способов существенного улучшения использования традиционных видов топлива, повышения КПД энергетических установок, нахождения принципиально новых методов получения и преобразования энергии, расширения масштабов использования нетрадиционных энергоресурсов.
Такая стратегия характерна для многих стран, однако особенности экономики, научно-технический потенциал, географические, климатические и другие условия определяют в разных странах ведущую роль тех или иных составляющих долговременных энергетических программ.
В рамках этих программ большое значение придается возобновляющимся энергоресурсам, в первую очередь энергии Солнца и ветра, теплоте земных недр. Работы по их использованию и повышению эффективности соответствующих установок проводятся в США, Великобритании, Канаде, Франции, ФРГ, Швеции, Дании и в других странах. В последние годы значительное внимание применению ветровых и солнечных установок уделяют многие развивающиеся государства. По неполным данным ЮНЕСКО и Мировой энергетической конференции (МИРЭК) в 1979 г. только на исследования в этой области по программам, разработанным и принятым в 63 странах, израсходовано более 500 млн. долл., из которых 60 % приходится па долю США.
Читать далее »
Страницы: 1 2 3 4
В этой книге в сжатой форме представлен обзор большой части важнейших разработок в области ветротехники, выполненных в США в последние годы. По сравнению с нашей предшествующей книгой по этому вопросу, вышедшей в 1975 г., она содержит в основном новый материал.
Кроме того, здесь кратко излагаются новые, важные данные по энергии ветра, которые ранее были разрознены и не систематизированы, описана и поясняется на фактических данных история разработки новых, успешно зарекомендовавших себя схем и конструкций. Эта концентрированная информация призвана создать прочную основу для уменьшения дефицита энергии путем расширения использования энергии ветра. В настоящее время эта энергия уже может быть использована даже в энергосистемах.
Так как информация, приводимая в книге, получена из многочисленных источников, то, возможно, что некоторые ее части могут быть не согласованы между собой. Это относится, в частности, к оценкам стоимости и мнениям о потенциальных возможностях на перспективу. Было решено, однако, привести эти различные точки зрения с тем, чтобы сделать книгу более ценной для читателей.
Читать далее »
Энергия ветра в течение длительного времени рассматривается в качестве экологически чистого неисчерпаемого источника энергии. Распространившаяся в 1973 г. угроза нехватки невозобновляемых источников энергии и рост зависимости от импортируемого топлива привели к возрождению исследований, направленных на расширение возможности преобразования ветра в пригодный для использования вид энергии.
Однако до того как энергия ветра сможет принести значительную пользу, должны быть решены многие проблемы — технические и связанные с охраной окружающей среды. Следует также признать, что наибольшие препятствия для использования ветроэнергетических установок создает их высокая стоимость. Эти препятствия будут меньшими, если по критерию стоимости вырабатываемой энергии ветроэнергетические установки смогут конкурировать с установками, использующими другие источники энергии. Хотя многое здесь достигнуто, наиболее сложной задачей, имеющей первостепенное значение, остается разработка экономичных ветроэнергетических установок, способных надежно работать в автоматическом режиме в течение многих лет и обеспечивать бесперебойную эксплуатацию при периодическом обслуживании.
В книге представлены некоторые из наиболее важных проектно-конструкторских разработок, выполненных в США после 1975г., когда фирма Noyes Data Corporation опубликовала свою первую книгу по энергии ветра. В первой главе дан обзор состояния использования энергии ветра к 1975 г.В последующих главах приводится более современная информация по оценке географического распределения энергии ветра в США, технического развития ветроэнергетических установок, широкого использования энергии ветра в электроэнергетических системах и применения установок небольшой мощности на фермах и в сельской местности. В последней главе рассматриваются некоторые специальные вопросы: юридические, общественные и связанные с окружающей средой.
Читать далее »
1.1. Ветроэнергетические ресурсы
Ветер возникает на Земле при неравномерном нагреве ее поверхности Солнцем. В течение дня воздух над большими водными поверхностями остается сравнительно холодным, так как большая часть энергии солнечного излучения расходуется на испарение воды или же поглощается ею. Над сушей, которая меньше поглощает солнечные лучи, чем вода, воздух нагревается в течение дня больше, он расширяется, становится легче и поднимается вверх. Его заменяет более плотный холодный воздух, расположенный над водой. Так в прибрежной зоне возникают бризы.
В течение ночи их направление над прибрежными водами меняется на обратное, так как суша охлаждается быстрее воды и соответственно снижается температура расположенного над ней воздуха. Холодный воздух, движущийся к морю, вытесняет нагретый, который поднимается с поверхности воды. Аналогично наблюдаются бризы со стороны гор в течение дня, когда теплый воздух поднимается вдоль склона, нагретого Солнцем. Ночью сравнительно холодный воздух на склонах стекает в долины.
Подобная циркуляция воздушных масс в земной атмосфере наблюдается при большем нагреве поверхности Земли вблизи экватора, чем в районах полюсов. Ветер над холодной поверхностью, дующий от полюсов к экватору, замещает горячий воздух, который поднимается в тропиках и перемещается в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсам.
Читать далее »
Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Обобщенная оценка ресурсов США содержится выше, там же описано распределение располагаемой полной энергии ветра по географическим зонам, где определены на территории США области с высоким ветроэнергетическим потенциалом и описаны сезонные изменения энергии ветра. Считается необходимым расширить и усовершенствовать оценки национальных запасов энергии ветра. В частности, анализ не полностью учитывает некоторые важные факторы, например изменение плотности атмосферы с высотой и высоту измерения ветра над поверхностью земли.
В качестве части отчета National Wind Energy Mission Analysis для комиссии ERDA даны новые оценки национальных ветроэнергетических ресурсов: оценки фирмы Lockheed — California Company и General Electric Company (GE). В исследовании рассматривались на основе суммарных данных по 135 метеостанциям распределения над континентальной частью США отношения среднегодовой вырабатываемой энергии ВЭУ к ее установленной мощности для двух типов ветродвигателей.
Главной целью исследований лаборатории Pacific Northwest Laboratories было обобщение оценок ветроэнергетических ресурсов, данных лаборатории Sandia, и фирм Lockheed и GE. Они позволили дать последовательный анализ географического распределения полной энергии ветра над территорией США. В распределениях и оценках ветроэнергетических ресурсов имеют место известные несоответствия и расхождения, большинство из которых связано с выбором данных, принятыми допущениями и используемыми методами анализа.
Читать далее »
Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
3.1. Экспериментальные ВЭУ большой мощности управления ERDA-NASA
Федеральная ветроэнергетическая программа включает несколько проектов по разработке больших ВЭУ с горизонтально-осевым ветродвигателем крыльчатого типа, предназначенных для производства электрической энергии. Под общин управлением ERDA-NASA Центр LeRC осуществляет руководство проектами таких установок и прикладными научными исследованиями и технологическими разработками, связанными с их проектированием.
Программа разработки больших ВЭУ включает несколько проектов:
- установка мощностью 100 кВт с ветроколесом диаметром 38 м, которая была обозначена Mod-О: она была пущена в эксплуатацию 4 сентября 1975 г.;
- две ВЭУ с ветроколесом диаметром 38 м мощностью 125 и 200 кВт. Они подобны ВЭУ Mod-О и обозначены Mod-OA;
- ВЭУ мощностью 1500 кВт с ветроколесом диаметром 61 м. Они обозначены Mod 1;
ВЭУ мощностью от 1000 до 2000 кВт с ветроколесом диаметром 91,5 м, обозначенной Mod-2 и рассчитанной на работу при скоростях ветра более низких. чем другие ВЭУ. ВЭУ Mod-2 должна быть пущена в эксплуатацию к концу 1979 г.
Читать далее »
Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
4.1. Ветродвигатель Дарье
4.1.1. Разработка лаборатории Erda-Sandia Ветродвигателя Дарье диаметром 17 м
Ветродвигатель Дарье запатентован во Франции в 1925 г. и в США в 1926 г. Основных технических данных, необходимых для его разработки, что существу, не было до середины 1960 г., когда научно-исследовательский совет National Research Council of Canada (NRC) приступил к выполнению ветроэнергетической программы. И сегодня инженерная разработка ветродвигателей Дарье находится па начальной стадии по сравнению с обычными крыльчатыми ветродвигателями с горизонтальной осью вращения. Главной целью работ Лаборатории Sandia было создание надежной технической базы для проектирования, чтобы получить более обоснованные данные для сравнения относительной стоимости энергии, вырабатываемой двигателями Дарье и крыльчатого типа.
Материалы этой главы основаны на отчетах Лаборатории Sandia, фирмы wumman Aerospace Corporation, Нью-Йорского политехнического института, Университета г. Дейтона, Университета штата Западная Виргиния.
Работы состояли из комплекса теоретических и экспериментальных исследований и изучения оборудования. Особое значение придавалось работе ветродвигателя с синхронным генератором в энергосистеме, что, по-видимому, было первой в США разработкой по применению ВЭУ мощностью несколько мегаватт.
Читать далее »
Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
5.1. Схемы генерирования электрической энергии
5.1.1. Общие положения
Основными моментами, которые должны быть рассмотрены? при обсуждении схем, связанных с преобразованием энергии ветра в электрическую энергию, являются: вид вырабатываемой электроэнергии (переменное напряжение переменной или постоянной” частоты или постоянное напряжение) частота вращения ветродвигателя (постоянная, близкая к постоянной или переменная), характер использования вырабатываемой электрической энергии (применение аккумуляторных батарей или аккумулирования с-помощью других способов, выдача электроэнергии в сеть переменного тока).
Непосредственная выработка постоянного тока осуществляется в настоящее время практически только на малых ВЭУ мощностью» не более 10—21 кВт. В этом случае не требуется постоянная частота вращения ветродвигателя и обычно применяются аккумуляторные батареи. Относительно небольшие потребности в энергии в довольно удаленных пунктах могут быть удовлетворены путем использования таких ВЭУ.
Аккумулирование энергии ветра в форме тепла с целью последующего его использования на месте может быть осуществлено при» применении ВЭУ переменного напряжения с изменяющейся частотой или ВЭУ постоянного напряжения в комплексе с электрическим тепловым аккумулирующим устройством. Очевидно, что частота вращения ветродвигателя в этом случае не обязательно должна быть постоянной. Возможно также применение выпрямительных устройств для получения постоянного напряжения, которое может быть использовано непосредственно или же после его инвертирования в переменное напряжение постоянной частоты.
С самого начала было признано, что крупномасштабное получение электрической энергии за счет использования энергии ветра должно производиться в виде переменного напряжения постоянной частоты для возможности подачи электроэнергии в сети существующих энергосистем. Первоначальные попытки создания ВЭУ большой мощности в значительной мере связаны с использованием ветродвигателей с постоянной частотой вращения колеса, соединенного с синхронным генератором. В качестве примера может служить ВЭУ Смит Путнэм мощностью 1250 кВт. Для того чтобы вырабатывать переменное напряжение постоянной частоты, при котором электроэнергия могла бы быть подана в энергосистему, асинхронный генератор требует вращения ветродвигателя с частотой, близкой к постоянной.
Сравнительные достоинства и недостатки синхронных и асинхронных генераторов с точки зрения их применения в ВЭУ изложены ниже. Технология производства как синхронных, так и асинхронных генераторов хорошо отработана и очень совершенна. Поэтому Управление NASA-LeRC активно осуществляет обширную программу строительства и испытаний экспериментальных ВЭУ с постоянной частотой вращения ветродвигателя, оборудованных синхронными генераторами.
Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76
Оглавление
Введение
1. Эффективные возобновляемые источники энергии
1.1. Солнечная энергия
1.2. Энергия ветра
1.3. Геотермальная и гидротермальная энергия
1.4. Энергия тепловых выбросов
1.5. Биотехнологические основы конверсии солнечной энергии
2. Общие принципы н архитектурно-строительные приемы проектирования энергоактивных зданий
2.1. Архитектурно-строительные приемы повышения энергетической экономичности зданий
2.2. Архитектурно-строительные приемы разработки гелноэнергоактнвных зданий
2.3. Ветроэнергоактнвные здания как направление в архитектурном и инженерном проектировании (принципы полхода)
2.4. Архитектурные и конструктивные приемы проектирования зданий с использованием гидротермальной и геотермальной энергии
2.5. Экспериментальные приемы разработки биоэнергоактивиых зданий и сооружений
Читать далее »
