Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Март » 14 » Источники энергии для городов будущего ч.2
19:32
Источники энергии для городов будущего ч.2

   В прошлый раз мы рассмотрели ряд наиболее распространенных вариантов электроснабжения промышленно-бытового комплекса, сегодня продолжим нашу беседу.

   Среди наиболее перспективных источников электроэнергии для промышленно-бытового комплекса, можно назвать ветряные электрогенераторы. В отличие от полупроводниковых солнечных элементов, они имеют небольшую себестоимость, в отличие от ТЭС и АЭС, не требуют топлива и не выделяют вредных отходов. Поэтому ветряная энергетика имеет весьма весомые перспективы.

   На рисунке представлена зависимость диаметра движителя ветряного электрогенератора и высота мачты, в зависимости от требуемой мощности.

   При диаметре ветряка в 15 метров и высоте мачты в 20-23 метра, электрогенератор способен вырабатывать около 50 кВт электроэнергии при ветре средней силы. Сегодня на ветряках аналогичной мощности вырабатывается почти 70% всей ветряной электроэнергии в мире. Более мелкие ветряки имеют небольшую мощность, значительно более крупные ветряные электрогенераторы пока редкость. При достижении диаметра ветряка в 250-260 метров (высота мачты порядка 300 метров, мощность электродвигателя составит около 20 тысяч кВт. Это весьма неплохой результат, такая мощность позволит одному ветряному электрогенераторы обеспечивать электроэнергией 10-15 современных 9-ти этажных многоквартирных домов при максимальном потреблении электроэнергии (вечерние и утренние часы). То есть, 5-10 таких ветряков способны обеспечивать небольшой город или крупный поселок. Проблема лишь в размещении и стоимости возведения ветряного генератора. Если вынести ветряки за пределы города, тогда протяженность линий ЛЭП может превысить даже 100-200 км, что нежелательно. Размещение огромных ветряков между зданиями неприемлемо по ряду причин (в первую очередь, влияние электромагнитных полей на жителей и снижение мощности ветряков из-за снижения скорости ветра). Весьма перспективное по ряду причин, размещение ветряка на крыше здания, выглядит для столь гигантских конструкций сомнительно. Стоит так же отметить, что и сегодня и, тем более в ближайшем будущем, воздушный транспорт (в том числе, вертолеты и малая авиация) испытывает качественное и количественное развитие. Высокие ветряки (высота 20-ти тысячника по верхушкам лопастей достигает 400-450 метров) очень помешают воздушному транспорту. Более крупные ветряки создадут непреодолимые проблемы для близко расположенных аэродромов. Например, в Японии, Корее и ряде стран юго-восточной Азии, которые отличаются высокой плотностью населения и обилием аэропортов, проектирование высотных зданий (высотой более 200 метров) уже сегодня обязательно согласуют с расположением ближайших и запланированных в будущем аэропортов.

   Таким образом, ветряные электрогенераторы мощностью более 10 тысяч киловатт (высота более 250 метров) имеют реальные перспективы лишь в мало заселенных районах (горы, прибрежные равнины, пустыни, север и пр.) и на океанских платформах. Размещение ветряных электрогенераторов в океане позволяет не только экономить территорию суши, но и снизить негативное влияние электромагнитных полей на местных жителей. Другой вопрос: доставка электроэнергии к потребителям на континент. Судя по всему, большая часть электроэнергии будет использоваться непосредственно на платформах (химпром, опреснительные станции, рыбоперерабатывающие заводы, судостроение и судоремонт, добыча полезных ископаемых со дна, и пр.). Ведь, мировой океан занимает около 75% поверхности Земли, при этом, почти треть этой территории имеет слой воды менее 100-150 метров. Для экономии территории суши и решения ряда транспортных проблем промышленности (в том числе, транспортировка воды) рентабельно строить платформы на море. Первыми образцами таких платформ являются нефтедобывающие платформы, на некоторых из которых одновременно живут и работают до 100-200 человек. Самым большим опытом использования территории океана обладает Япония.

   Альтернативой классическим ветрякам станут ветряные электрогенераторы на аэростатах. В отличие от классических моделей, аэростат не нуждается в высокой прочной мачте, способен легко разворачиваться при смене направления ветра, легко транспортируется и монтируется на новом месте, простым изменением длинны троса можно регулировать высоту подъема. Известно, что на высоте в 1-2 км ветер имеет скорость до 2 и более раз больше, чем на высотах 50-100 метров. Это резко повысит эффективность работы генератора. Использование современного движителя, напоминающего 1 – 2-х -витковый шнек, при соблюдении минимального зазора в трубе, такая конструкция обладает на 20-40% большим КПД, чем классический ветряк. К недостаткам конструкции стоит отнести наличие объемных баллонов с легким газом. Можно использовать водород или гелий. Водород более опасен в пожарном отношении, но, он в разы дешевле гелия. На фото представлен один из первых серийных электрогенераторов на аэростате.

   Мощность такого электрогенератора составляет 30 кВт, причем, эта мощность достижима практически всегда, аэростат сам повернется по ветру, а силу ветра можно регулировать высотой подъема аэростата. На фото видно, что аэростат имеет матерчатые баллоны (высокопрочная синтетическая ткань с герметизирующей пропиткой, несколько слоев). Большей долговечностью обладают баллоны из алюминиевого или титанового листа, но, они имеют приемлемую прочность и себестоимость изготовления лишь при толщине листа 1-4 мм и более. А это требует весьма существенных размеров аэростата. На практике, размеры таких аэростатов лимитируются лишь мощностями промышленности и имеющимися денежными ресурсами. Главные проблемы использования данного технического решения заключаются: сложности в защите от молний, проблемы с авиалиниями, проблемы прочности и износоустойчивости привязных тросов и линий электропередач, особенно при большой высоте подъема (200 метров и более).

   В любом случае, ветряная энергетика сегодня рассматривается многими экспертами как наиболее перспективное направление решения энергетического голода промышленности.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 794 | Добавил: Chemadm | Теги: ветряк, ветряные электростанции, энергетика | Рейтинг: 4.8/4
Всего комментариев: 3
0
1  
Давно уже подсчитано (с учетом прямых и косвенных расходов), что на нынешний момент наиболее экономичны обычные тепловые электростанции на угле. У большинства альтернатив все упирается в низкую эффективность существующих аккумуляторов энергии, для обеспечения её бесперебойной поставки. Прорыв в этом направлении достоин Нобелевской премии.

Хотя, все зависит от существующего паритета цен на энергоносители.
По мне, цены на невозобновляемое энергетическое сырье должно быть намного выше, чем на возобновляемое. "Топить можно и ассигнациями". Д.И.Менделеев.
Тогда и альтернативы заиграют.

0
2  
Смысл внедрения альтернативных источников энергии заключается в максимальной компенсации потребностей в электроэнергии, недостатки, вызванные временным повышением потребления, компенсируются за счет тепловой и иных областей энергетики (АЭС, ГЭС и пр.). При этом можно выстроить сеть электропитания так, что бы максимально компенсировать минимумы и максимумы затрат. Например, расход электричества на бытовые нужды максимален утром, когда люди собираются на работу и вечером, когда уже стемнело, но, многие еще не спят. В промышленности, напротив, максимум затрат в разгар рабочей смены. Наиболее энергоемкие отрасли промышленности можно выстроить так, что бы максимальная производительность смены совпадала с минимумом потребления электроэнергии населением. Яркими примерами такой промышленности являются: связывание атмосферного азота, металлургия цветных металлов, электролиз растворов и расплавов, или ректификация воздуха. Ветряная энергетика работает круглые сутки, разница зависит от силы ветра, а он относительно равномерный. Солнечная энергетика работает только днем, поэтому ее целесообразно применять для крупных предприятий или для компенсации недостатка ветряной энергетики в дневное время (дневной ветер часто слабее ночного). Любой вид альтернативной энергетики призван максимально экономить ископаемые энергоносители, но, не обязательно, должен заменить их на 100%. Некоторая доля тепловой энергетики всегда будет (на отходах химпрома, горючих бытовых отходах, пиролизном газе, отходах древесины и пр.), хотя, общая доля возобновляемого и целесообразного топлива от общего объема потребления электричества составит не более 2-3%. При современном уровне развития науки и техники, картина пропорций производства электричества вполне может выглядеть примерно так: ветряная энергетика - 40-50%, солнечная энергетика - 8-10%, АЭС - 10-12%, ГЭС - 20-25%, ТЭС на возобновляемом топливе - 1-2%, ТЭС на ископаемом топливе - 4-6%, остальное это геотермальные, приливные и пр. редкие виды электростанций.
      В связи с рыночной экономикой, государство не хочет (а, иногда и не может) вмешиваться и насильно регулировать цены на энергоносители. Олигархи боятся потерять рынок, поэтому всеми силами упираются, но, не допускают расширения внедрения альтернативной энергетики (как ценовой, так и не ценовой конкуренцией).

0
3  
В продолжение этой темы можно привести следующий материал по стоимости электроэнергии различных электростанций.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]