Ветродвигатели

Принцип действия ветродвигателя основывается на передаче крутящего момента от основного вала, приводимого в движение ветром, напирающим на лопасти, через редуктор валу преобразователя энергии (генератору, пневмо- или гидронасосу). Ветродвигатели различаются по типу конструкции основного рабочего органа. Это могут быть крыльчатые (пропеллерные), барабанные или роторные (карусельные) устройства снимающие энергию ветра. Ветрогенераторы также классифицируются по типу расположения оси вращения рабочего органа по отношению к направлению ветра. Они делятся на:

• параллельные направлению воздушного потока (горизонтальная ось вращения);
• перпендикулярные направлению воздушного потока (горизонтальная ось вращения);
• перпендикулярные направлению ветра, но с вертикальной осью вращения.

Наиболее популярна крыльчатая конструкция ветродвигателя с горизонтальным положением оси. Ее используют 90% потребителей. Состоит крыльчатый ветродвигатель из башни, головки, ветроколеса и механизма ориентации (хвоста). Ветроколесо может иметь две и более лопасти, повернутые под определенным углом к плоскости вращения. В зависимости от числа лопастей ветродвигатели могут быть быстроходными (до 4 лопастей), среднескоростными (4-8 лопастей) и тихоходными (от 8 лопастей). Головка ветродвигателя служит для установки на нее верхнего передаточного механизма и вала ветроколеса. Ее форму определяет сложность передаточного механизма, число передаточных ступеней и крутящий момент, который необходимо получить на выходе. Головка свободно вращается вокруг вертикальной оси и служит поворотным механизмом для ориентации по направлению ветра. Хвост ветродвигателя выполняет функцию флюгера. Благодаря его парусности ориентация головки всегда находится против ветра. Башня позволяет установить ветродвигатель на определенную высоту, где отсутствуют препятствия для свободного улавливания воздушного потока. Ветроагрегат, также оснащен системой торможения, которая полностью останавливает ветроколесо при скорости ветра 35-45 м/с. Наиболее простую конструкцию имеют крыльчатые малолопастные ветродвигатели. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, однако для их запуска скорость ветра должна быть более 6-8 м/с. Также они издают шум во время работы на полную мощность, из-за высокой скорости вращения ветроколеса. Многолопастные ветродвигатели запускаются уже при скорости ветра 2-4 м/с, однако обладают рядом недостатков, таких, как пониженный КПД, материалоемкость, высокие гироскопические нагрузки, вызванные инерцией вращения, а также повышенные нагрузки на некоторые детали установки. Роторные ветродвигатели имеют упрощенную конструкцию благодаря вертикальному расположению вала вращения и отсутствии механизма ориентации. Они действую по принципу паруса и в отличие от крыльчатых ветродвигателей, их лопасти двигаются не, как пропеллер самолета, а по кругу, как карусели. Роторные ветродвигатели не создают шума, запускаются при малой скорости ветра, однако имеют низкий КПД, всего 18%. Этот тип ветродвигателей довольно материалоемок, и в них используются малораспространенные многополюсные электрогенераторы. Сегодня рынок располагает широким ассортиментом ветроэнергетических установок с номинальной мощностью 20-300кВт. Необходимо отметить, что отечественные агрегаты намного дешевле зарубежных аналогов, но практически не уступают в качестве и долговечности. Кроме того, к ним легче найти запчасти и они дешевле в обслуживании. Усадьбы и фермерские хозяйства в основном используют ветроэлектрические установки (ВЭУ) мощностью 0,7-1 кВт, в качестве автономных или запасных источников электроснабжения. Для запуска таких агрегатов достаточно скорости ветра 2,5-3 м/с. На номинальную мощность они выходят при скорости 6-8 м/с. Скорость вращения вала ветротурбины при этом составляет 250-300 об/мин. Высота башни обычно составляет 6-17 метров, и зависит от высоты наземных препятствий.

26 Геотерма́льная электроста́нция (ГеоЭС или ГеоТЭС) — вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников (например, гейзеров).Геотермальная энергия — это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Достичь этого тепла можно с помощью скважин. Геотермический градиент в скважине возрастает на 1 °C каждые 36 метров. Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды. Такое тепло может использоваться как непосредственно для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии. Термальные регионы имеются во многих частях мира.По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 6 650 °C. Скорость остывания Земли примерно равна 300—350 °C в миллиард лет. Земля выделяет 42·10¹² Вт тепла, из которых 2 % поглощается в коре и 98 % — в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое выделяется слишком глубоко, но и 840 000 000 000 Вт (2 %) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше.

Существует несколько способов получения энергии на ГеоТЭС:

• Прямая схема: пар направляется по трубам в турбины, соединённые с электрогенераторами;
• Непрямая схема: аналогична прямой схеме, но перед попаданием в трубы пар очищают от газов, вызывающих разрушение труб;
• Смешанная схема: аналогична прямой схеме, но после конденсации из воды удаляют не растворившиеся в ней газы.
• Бинарная схема: в качестве рабочего тела используется не термальная вода или пар, а другая жидкость, имеющая низкую температуру кипения. Термальная вода пропускается через теплообменник, где образуется пар другой жидкости, используемый для вращения турбины.

· В СССР первая геотермальная электростанция была построена в 1966 году на Камчатке, в долине реки Паужетка. Её мощность — 12 МВт.

· На Мутновском месторождении термальных вод 29 декабря 1999 года запущена в эксплуатацию Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт (на 2004 год).

· 10 апреля 2003 года запущена в эксплуатацию первая очередь Мутновской ГеоЭС, установленная мощность на 2007 год — 50 МВт, планируемая мощность станции составляет 80 МВт, выработка в 2007 году — 360,687 млн кВт·ч. Станция полностью автоматизирована.

· 2002 год — введен в эксплуатацию первый пусковой комплекс «Менделеевская ГеоТЭС» мощностью 3,6 МВт в составе энергомодуля «Туман-2А» и станционной инфраструктуры.

· 2007 год — ввод в эксплуатацию Океанской ГеоТЭС, расположенной у подножия вулкана Баранского на острове Итуруп в Сахалинской области, мощностью 2,5 МВт . Название этой электростанции связано с непосредственной близостью к Тихому океану.