Почем дует ветер?

ТЕГИ:

Мария Деражнянская

Во всем мире ветроэнергетика — дотационная и очень престижная отрасль, на 70-90% финансируемая государством, экологическими фондами, различными грантами со сроком окупаемости вложений 15-25 лет или даже без срока. У нас же все не так — развитие ветроэнергетики в Украине возможно лишь силами предпринимателей, готовых первое время мириться с трудностями и лишениями, занимаясь этим пока еще не слишком популярным бизнесом, чтобы в будущем стать лидерами зарождающегося рынка. Продолжая эту тему на страницах нашего журнала, мы разузнали, где можно купить ветроустановку. Оказывается, не так уж много фирм сегодня их предлагают, да и те, что самое интересное, сориентированы на Францию, Германию... Наши генераторы завозятся туда очень дешево, что по сравнению с их ценами в 2-4 раза ниже, а продаются по цене заграничных...

Ветряки выходят в мир

В Европе широкое распространение получили так называемые сетевые ветряки. Вся «грязная» электроэнергия от генератора через электрический счетчик и специальный прибор согласования частоты и напряжения подается в центральную сеть. Потребление идет через другой электрический счетчик из той же сети. Владелец ветряка платит за разницу: потребленная электроэнергия минус выработанная электроэнергия. Энергоснабжающие организации фактически покупают у владельца ветряка «ветряную» электроэнергию. Зачем? Во-первых, в комплексе с тепловыми и другими электростанциями ветряки повышают общую мощность сетей. А во-вторых, в цивилизованной Европе стимулируется выработка экологически чистой электроэнергии.

Владелец ветряка ощущает реальную экономию на электроэнергии, потому что, с одной стороны, стоимость киловатт-часа в Европе значительно выше, чем в Украине, а с другой, ветряк без аккумуляторной станции и инвертора обходится значительно дешевле.

К середине прошлого года суммарная установленная мощность всех ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире составляла 47 317 МВт, зафиксировала Американская ассоциация ветроэнергетики. Темпы роста отрасли впечатляют: начиная с 2000 года этот показатель увеличивается на 15-20% в год. Быстрее всего растет количество ветроэнергетических мощностей в Европе, за ней по темпам прироста ветряков следует Азия (почти 16% от общемирового количества новых мощностей), на третьем месте — Североамериканский континент (6,4%).

Пятерка лидеров по располагаемой мощности ветроэлектростанций выглядит так: Германия (35,1%), Испания (17,5%), США (14,2%), Дания (6,6%) и Индия (6,3%). Эти страны вместе контролируют почти 80% мирового рынка ветроэнергетики.

Великобритания, которая сегодня занимает седьмую позицию в рейтинге «ветроэнергетических держав», решила активизировать развитие ветроэнергетики. В прошлом году в стране были запущены сразу восемнадцать новых проектов по строительству ВЭУ общей мощностью свыше 600 МВт. В Украине введены в эксплуатацию пока только 72 МВт ветряных мощностей. Это чуть больше 0,1% общемировых объемов.

«Назвать наше дело бизнесом в полном смысле этого слова трудно, — говорит директор одной из немногих украинских фирм, которые продают ветроустановки, — да, мы работаем на полной самоокупаемости, но бизнес очень сезонный. Бывает, что зимой несколько месяцев сидим без единого заказа». Спрос на ветряки в последнее время очень высок. Пока что потенциальных потребителей смущают цена и риск остаться без электричества в случае безветрия» (как правильно выбрать и определить ветряк, читайте в предыдущем номере журнала «ЗЕРНО»).

 

Фото 1. Почем дует ветер?

 

Энергетика Киева на ветряки не перейдет?

Совсем недавно начальник Главного столичного управления топлива, энергетики и энергосбережения Алексей Демидов заявил: «Мы изучаем возможность перехода на альтернативные виды энергии». Вопрос возник в связи с тем, что Киев потребляет очень много газа, который нынче дорог и, по словам специалистов, будет дорожать, а также потому, что город задолжал за газ более 100 млн. грн.

Однако, по мнению высокопоставленного чиновника, на использование ветровой энергии, получившей распространение во многих европейских странах, особенно в Голландии и Скандинавии, столица Украины вряд ли когда-нибудь перейдет — очень дорого, да и климатические условия неподходящие. Опять экономим...

Приценимся...

Потенциальных потребителей все еще смущает цена электровентиляторов. Играет свою роль и срок окупаемости ветряка. Цены на ветряки колеблются от ^850 (12V) до ^12 000. Можно выбрать и подороже, все будет зависеть от выработки энергии, затратных материалов и производства вентилятора.

Для того чтобы понять, можно ли сэкономить, нужно сравнить стоимость киловатт-часа, полученного от ветряка, со стоимостью киловатт-часа в центральной сети. Произведем упрощенные расчеты, приняв срок службы ветряка 20 лет (а основные агрегаты ветряка действительно имеют такой срок службы). С однокиловаттного ветряка потребитель сможет получить 150 кВтч в месяц, в год 1800 кВтч (150х12), а за 20 лет — 36000 кВтч (1800х20). Стоимость качественного и мощного ветряка на сегодняшний день составляет почти 5000 у.е. Таким образом, стоимость 1 кВтч составит 0,14 у.е./кВтч.

Чем мощнее ветряк вы покупаете, тем дешевле получаете электроэнергию, да и тарифы постоянно будут расти, с повышением цен экономия станет ощутимой.

 

Фото 2. Почем дует ветер?

 

Умелые ручки

Простейший трехмодульный ветроагрегат 30Вт, 12В можно изготовить самостоятельно. Для этого необходимы следующие заготовки и комплектующие:

  1. Рейка 600*50*30 (дерево), все размеры даны в мм.
  2. Пластина 300*80x40 (дерево).
  3. Винт М8 длиной 100 с гайкой.
  4. Винт Мб длиной 40 с гайкой — 3 шт, длиной 80 — 2шт.
  5. Отрезок трубы с внутренним 015, L = 80.
  6. Трубы с внутренним диаметром 015 длиной 1500-2000 — трубостойка.
  7. Трубы с внешним 014, L = 120.
  8. Три ветрогенератора велосипедного типа.
  9. Три вентилятора радиатора автомобильного типа, предпочтительнее пластмассовые шестилопастные (Волга) или восьмилопастные (УАЗ, Газель).
  10. Клеммная колодка любого типа минимум на 6 клемм.
  11. Соединительные провода и кабель.
  12. Четыре диода типа Д206, Д226, КД202, Д243, Д248 или аналогичные на ток не менее 0,3 А.
  13. Аккумуляторные батареи 12 В, в их качестве целесообразно использовать автомобильные стартерные аккумуляторы, можно бывшие в употреблении.

 

Схема изготовления и сборки ветрогенераторной головки

 

Изготовление деталей и сборка ветрогенераторной головки происходит в следующей последовательности:

  1. В пластине 2 прорезаются два угловых паза 50х30: нижний — 11 — для крепления рейки (см. рис.) и верхний — 12 — для крепления центрального генератора.
  2. На концах рейки 1 сверлятся отверстия 6 под винты крепления генераторов (крепление по месту), такое же отверстие сверлится и в передней полке пластины 2.
  3. В верхней части над пазом 11 в пластине 2 сверлится отверстие 8, такое же отверстие сверлится в середине рейки. Винтом 3 с гайкой стягиваются пластина и рейка.
  4. Отрезок трубы 7 вставляется в трубу 5 и двумя винтами 13 с гайками крепится через предварительно просверленные два отверстия 6 к пластине 2.
  5. Три генератора 8 крепятся соответственно по краям рейки внешней части паза 12 пластины 2 винтами Мб с гайками.
  6. Колеса 9 насаживаются на валы генераторов 8. При этом предварительно с валов снимаются пластмассовые рейки, предназначенные для контакта с шиной, а в центральной части вентиляторных колес 9 (строго по центру!) сверлятся отверстия. Соединение колес 9 с валами генераторов 8 должно быть с натягом.
  7. На выбранном месте укрепляется трубостойка 6, в нее вставляется узел 5-7 с головкой, между трубами 5 и 6 желательна установка шайбы из металла, данный узел поворота рекомендуется смазать консистентной смазкой.

Предварительно на головке производится монтаж электрических соединений, вывод общего кабеля с колодки 10 к месту установки аккумуляторных батарей. Питание батарей следует осуществлять через выпрямительный мост, собранный на четырех диодах.

Увеличить мощность установки возможно двумя путями:

  1. Увеличением размаха, т. е. установкой на ней дополнительных генераторов с усилением поворотного узла и мачты.
  2. Сооружением второго, третьего и т. д. ярусов, т.е. установкой дополнительных реек 1 в вертикальном направлении.

 

Справка 1. Страны-лидеры по располагаемой мощности ветроэлектростанций

 

Ветроустановки будут и на Марсе

На американских антарктических станциях, а также на Аляске есть ветряные двигатели, которые вырабатывают электричество. Условия там суровые. Можно сказать, приближенные к марсианским. И там и там бывает очень холодно, и дуют сильные ветры. Логично предположить, что ветряки могут оказаться незаменимыми источниками электроэнергии для будущих обитаемых марсианских станций. Полагаться только на солнечные панели нельзя, поскольку на Марсе так же, как и на Земле, происходит смена дня и ночи. К тому же на Марсе случаются пыльные бури, охватывающие огромные территории и длящиеся месяцами, и тогда днем бывает темно, как и ночью. А ветряки будут давать ток и в таких условиях. Эти мысли у специалистов NASA появились во время экспедиций в Антарктиду, где шесть месяцев в году длится полярная ночь.

Однако у земляных и марсианских ветряков будет, по крайней мере, одно отличие. На Земле для работы ветряного двигателя нужно, чтобы скорость ветра была не менее 10 м/с, а на Марсе из-за очень тонкой атмосферы ветряк будет работать при скорости ветра как минимум 30 м/с.

Но, скорее всего, на Марсе поставят гибридные солнечно-ветряные электрические машины, чтобы использовать все возможности для выработки электричества.