Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Журнал №192, сентябрь 2019
Журнал №70, июнь–август 2019
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Наука

Ветроэнергетика как стратегия будущего

National Geographic Россия
21 ноября 2015
/upload/iblock/d53/d538e4339278e9d327acc950f8adc782.jpg
Buoyant Airborne Turbine.
Фото: ALTAEROS Energies
Постепенно истощающиеся запасы ископаемого топлива заставляют человечества искать альтернативные источники энергии. Самое ветреное место планеты, раздающие Wi-Fi летающие генераторы, тысяча стеблей из углеволокна – в рассказе о ветроэнергетике, которая в будущем, возможно, спасет всех нас.
Ветроэнергетика – один из самых перспективных способов получения энергии. Этот источник не только экологически чистый (ветровые генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива), но и возобновляемый. Затраты на получение энергии от ветра сводятся главным образом к установке необходимого оборудования. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти. Помимо этого, запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Поэтому правительства разных стран считают развитие ветроэнергетики одной из стратегических государственных задач. Например, Дания планирует к 2020 году 50 % потребности страны в электроэнергии обеспечивать за счет ветроэнергетики. А ученые находятся в постоянном поиске решений, способных усовершенствовать современные ветрогенераторы. 1. Крупнейший в мире комплекс ветровых электростанций Крупнейший в мире комплекс ветровых электростанций «Ганьсу» расположен в китайском городе Цзюцюань провинции Ганьсу. Его мощность на данный момент составляет почти 8 ГВт, что сопоставимо с крупнейшими АЭС и ГЭС. Ее обеспечивают 40 ветроэлектростанций мощностью по 200 МВт каждая. В 2015 году мощность ветроэнергетического комплекса «Ганьсу» составит уже 17 ГВт, а к 2020 году китайское правительство планирует довести этот показатель до 20 ГВт. Общий объем инвестиций в комплекс составит 18 миллиардов долларов, а стоимость электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектростанциями «Ганьсу», 9 центов за кВт*ч. 2. Самое ветреное место планеты Самым ветреным местом на земле признана Бухта Содружества в Антарктиде. Здесь дуют ветры с самой высокой среднегодовой скоростью – 80 км/ч, при этом отдельные довольно частые порывы превышают 240 км/ч. Это почти 67 метров в секунду! По шкале Ботфорта – метрике, принятой Всемирной метеорологической организацией для приближенной оценки скорости ветра, – такие порывы относятся к максимальной, 12-й категории – «ураган». Несмотря на экстремальные условия, бухта является родным домом для императорских пингвинов, буревестников и морских львов. Порывы ветра измеряются, как правило, на высоте 10 метров над поверхностью земли. При определении максимально ветреных мест на планете не учитываются данные о скорости ветра в торнадо, ураганах и воздушных потоках в верхних слоях атмосферы.
/upload/iblock/e27/e278177375b3c45261c10c13e498549e.jpg
3. Летающий ветрогенератор В 2014 году на Аляске для испытаний в течение 18 месяцев был запущен ветрогенератор нового поколения Buoyant Airborne Turbine (BAT). Он представляет собой надувную конструкцию, похожую на накачанный гелием дирижабль, в который установлена трехлопастная турбина на горизонтальной оси. Новая модель предназначена для работы на высотах до 600 метров, куда обычные ветрогенераторы просто не могут достать. Именно на таких больших высотах постоянно дуют самые сильные ветра, которые в 5-8 раз сильнее ветров вблизи поверхности земли. Летающий BAT способен выдавать 30 КВт мощности. Этого достаточно для постоянного обеспечения энергией 12 среднестатистических домов. Также конструкция этого ветрогенератора может нести на себе метеорологическое и коммуникационное оборудование, например для мобильной связи или Wi-Fi, которое будет питаться вырабатываемой энергией. При этом наличие или отсутствие дополнительного оснащения никак не затрагивает основную функцию ветрогенератора.
Благодаря ветрякам удается сэкономить топливо, которое в отдаленных районах на вес золота.
4. Самый современный ветряной комплекс в России Самый современный в России ветроэнергетический комплекс находится на Дальнем Востоке в поселке Усть-Камчатск (Камчатский край). Это совместный проект РАО «Энергетические системы Востока» (входит в Группу «РусГидро») и японской правительственной компании NEDO. Ветропарк состоит из четырех ветроустановок совокупной мощностью более 1 МВт и на сегодняшний день является крупнейшим на Дальнем Востоке. Впоследствии он пополнится еще семью ветряками, которые увеличат мощность станции до 3 МВт. Это позволит объекту альтернативной энергетики заместить до 40 процентов электроэнергии, которую вырабатывает дизельная электростанция поселка. Японские специалисты отметили, что при создании ветроэнергетического комплекса в Усть-Камчатске были применены уникальные технологии, позволившие адаптировать оборудование к работе в суровом климате Камчатского края. В планах российского энергохолдинга – строительство на Дальнем Востоке 39 подобных ветроэнергетических комплексов суммарной мощностью свыше 100 МВт. Задача объектов ветрогенерации – улучшить надежность и эффективность электроснабжения изолированных населенных пунктов, которые сейчас полностью зависят от работы дизельных электростанций. Благодаря ветрякам удается сэкономить топливо, которое в отдаленных районах на вес золота. 5. Безлопастные ветрогенераторы Проект необычной ветряной электростанции реализуется в Объединенных Арабских Эмиратах. Недалеко от Абу-Даби строится город Мадсар, где планируют возвести довольно необычную ветряную Windstalk. 1203 стебля из углеродистого волокна, каждый около 55 метров высотой, с бетонными основаниями шириной по 20 метров, будут установлены на расстоянии 10 метров друг от друга.
/upload/iblock/777/777c23e4510eba277ede867b4acde6c1.jpg
Стебли шириной от 30 см у основания до 5 сантиметров вверху армируют резиной. Каждый из них будет содержать чередующиеся слои электродов и керамических дисков, изготовленных из пьезоэлектрического материала, который генерирует электрический ток, когда подвергается давлению. В основании каждого стебля установят генератор, преобразующий крутящий момент от стебля с помощью системы амортизаторов и цилиндров. При покачивании стеблей на ветру диски будут сжиматься, генерируя электрический ток. Площадь, занимаемая этой необычной ветряной станцией, охватит 2,6 гектара, а по мощности будет соответствовать обычному ветропарку, занимающему аналогичную площадь. Система эффективна из-за отсутствия потерь на трение, свойственных традиционным механическим системам. Windstalk будет работать на хаотичном покачивании, что позволяет расположить элементы гораздо ближе друг к другу, чем это возможно с обычными лопастными ветрогенераторами. Благодарим агентство Comunica за помощь в подготовке материала