Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про ветряные электрогенераторы. Информацию о ветряных машинах, используемых для измельчения зерна или перекачивания воды, см. В разделе « Ветряная мельница и ветряной насос» .

Ветряная электростанция Торнтонбанк с использованием турбин REpower 5M мощностью 5 МВт в Северном море у побережья Бельгии .
Часть серии по
Возобновляемая энергия
Логотип «Возобновляемая энергия» Мелани Меккер-Турсун V1 bgGreen.svg

Ветровая турбина , или преобразователь энергии ветра , это устройство , которое преобразует воздушную поток кинетической энергии в электрическую энергию .

Ветровые турбины производятся в широком диапазоне размеров, с горизонтальной или вертикальной осью. В сотнях тысяч больших турбин , известных как ветряные электростанции , вырабатывается 650 ГВт с добавлением 60 ГВт в год. [1] Они становятся все более важным источником периодической возобновляемой энергии и используются многими странами в рамках стратегии снижения затрат и уменьшения их зависимости от ископаемого топлива . Согласно одной оценке, по состоянию на 2009 год ветер имел «самые низкие относительные выбросы парниковых газов, минимальное потребление воды и ... наиболее благоприятные социальные последствия» по сравнению с фотоэлектрическими, гидро-, геотермальными, угольными и газовыми. [2]Самые маленькие турбины используются для таких применений, как зарядка аккумуляторных батарей для вспомогательной энергии для лодок или караванов или для питания предупреждающих знаков. Более крупные турбины можно использовать для внесения вклада в бытовое электроснабжение, продавая неиспользованную мощность обратно поставщику коммунальных услуг через электрическую сеть .

История

Основная статья: История ветроэнергетики
Ветряная турбина Джеймса Блайта, вырабатывающая электричество, сделана в 1891 году
Ветряные турбины Наштифана в Систане , Иран.

Ветровое колесо Героя Александрии (10 г. н.э. - 70 г. н.э.) знаменует собой один из первых зарегистрированных случаев использования ветра в машине в истории. [3] [4] Однако первые известные практические ветряные электростанции были построены в Систане , восточной провинции Персии (ныне Иран), в VII веке. Эти " Панемоне " были ветряками с вертикальной осью, у которых были длинные вертикальные приводные валы с прямоугольными лопастями. [5] Эти ветряные мельницы, состоящие из шести-двенадцати парусов, покрытых тростниковой циновкой или тканевым материалом, использовались для измельчения зерна или забора воды, а также в производстве засыпки и сахарного тростника. [6]

Энергия ветра впервые появилась в Европе в средние века . Первые исторические записи об их использовании в Англии относятся к 11 или 12 векам, есть сообщения о немецких крестоносцах, которые принесли свои навыки изготовления ветряных мельниц в Сирию около 1190 года. [7] К 14 веку голландские ветряные мельницы использовались для осушения территорий. от Rhine дельты. Современные ветряные турбины были описаны хорватским изобретателем Фаусто Веранцио . В своей книге Machinae Novae (1595) он описал ветряные турбины с вертикальной осью и изогнутыми или V-образными лопастями.

Первой ветряной турбиной, вырабатывающей электричество, была машина для зарядки аккумуляторов, установленная в июле 1887 года шотландским академиком Джеймсом Блайтом для освещения своего загородного дома в Мэрикирке , Шотландия. [8] Несколько месяцев спустя американский изобретатель Чарльз Ф. Браш смог построить первую ветряную турбину с автоматическим приводом после консультаций с профессорами и коллегами местного университета Джейкобом С. Гиббсом и Бринсли Колебердом и успешной прохождения экспертной оценки чертежей для производства электроэнергии в Кливленде. Огайо . [8] Хотя турбина Блита считалась неэкономичной в Соединенном Королевстве, [8]производство электроэнергии с помощью ветряных турбин было более рентабельным в странах с сильно рассредоточенным населением. [7]

Первая ветряная турбина с автоматическим управлением, построенная в Кливленде в 1887 году Чарльзом Ф. Брашем. Он был высотой 60 футов (18 м), весил 4 тонны (3,6 метрических тонны) и приводил в действие генератор мощностью 12 кВт . [9]

К 1900 году в Дании насчитывалось около 2500 ветряных мельниц для механических нагрузок, таких как насосы и мельницы, суммарная пиковая мощность которых оценивалась примерно в 30 МВт . Самые большие машины располагались на 24-метровых (79 футов) башнях с четырехлопастными роторами диаметром 23 метра (75 футов). К 1908 году насчитывалось 72 ветряные электрогенераторы , работающие в Соединенных Штатах от 5 кВт до 25 кВт. Примерно во время Первой мировой войны американские производители ветряных мельниц ежегодно производили 100 000 ветряных мельниц на фермах, в основном для перекачивания воды. [10]

К 1930-м годам ветряные генераторы для электричества были обычным явлением на фермах, в основном в Соединенных Штатах, где системы распределения еще не были установлены. В то время высокопрочная сталь была дешевой, а генераторы размещались на сборных открытых стальных решетчатых башнях.

Предшественник современных горизонтальных ветряных генераторов находился в эксплуатации в Ялте , СССР в 1931 году. Это был генератор мощностью 100 кВт на 30-метровой башне, подключенный к местной распределительной системе 6,3 кВ. Сообщается, что годовой коэффициент использования мощности составляет 32 процента, что не сильно отличается от существующих ветряных машин. [11] [12]

Осенью 1941 года первая ветряная турбина мегаваттного класса была синхронизирована с коммунальной сетью в Вермонте . Смит-Putnam ветровая турбина побежала только 1100 часов до перенесенного критического сбоя. Отремонтировать агрегат не удалось из-за нехватки материалов во время войны.

Первая ветряная турбина, подключенная к коммунальной сети, которая будет работать в Великобритании, была построена John Brown & Company в 1951 году на Оркнейских островах . [8] [13]

Несмотря на эти разнообразные разработки, разработка систем на ископаемом топливе почти полностью устранила любые ветровые турбины, превышающие сверхмикроразмерные. Однако в начале 1970-х годов антиядерные протесты в Дании побудили ремесленников разработать микротурбины мощностью 22 кВт . Объединение владельцев в ассоциации и кооперативы привело к лоббированию со стороны правительства и коммунальных предприятий и послужило стимулом для создания более крупных турбин на протяжении 1980-х годов и позже. Местные активисты в Германии, зарождающиеся производители турбин в Испании и крупные инвесторы в США в начале 1990-х годов лоббировали политику, которая стимулировала промышленность в этих странах.

Утверждалось, что расширение использования энергии ветра приведет к усилению геополитической конкуренции за критически важные материалы для ветряных турбин, такие как редкоземельные элементы, неодим, празеодим и диспрозий. Но эту точку зрения критиковали за то, что они не признали, что в большинстве ветряных турбин не используются постоянные магниты, а также за недооценку силы экономических стимулов для расширения добычи этих полезных ископаемых. [14]

Ресурсы

Основная статья: Энергия ветра

Плотность ветровой энергии (WPD) - это количественная мера энергии ветра, доступная в любом месте. Это средняя годовая мощность, доступная на квадратный метр рабочей площади турбины, и рассчитывается для различных высот над землей. Расчет плотности энергии ветра включает влияние скорости ветра и плотности воздуха. [15]

Ветровые турбины классифицируются по скорости ветра, на которую они рассчитаны, от класса I до класса III, причем от A до C относятся к интенсивности турбулентности ветра. [16]

Учебный классСредняя скорость ветра (м / с)Турбулентность
Я1016%
IB1014%
IC1012%
IIA8,516%
МИБ8,514%
IIC8,512%
IIIA7,516%
IIIB7,514%
IIIC7,512%

Эффективность

Для сохранения массы необходимо, чтобы количество воздуха, входящего и выходящего из турбины, было одинаковым. Соответственно, закон Бетца дает максимально достижимое извлечение энергии ветра ветряной турбиной как 16/27 (59,3%) скорости, с которой кинетическая энергия воздуха поступает в турбину. [17]

Таким образом, максимальная теоретическая выходная мощность ветряной машины в 16/27 раз превышает скорость, с которой кинетическая энергия воздуха достигает эффективной площади диска машины. Если эффективная площадь диска равна A, а скорость ветра v, максимальная теоретическая выходная мощность P равна:

,

где ρ - плотность воздуха .

Эффективность ветра по отношению к ротору (включая трение и сопротивление лопастей ротора ) является одним из факторов, влияющих на окончательную цену энергии ветра. [18] Другие факторы неэффективности, такие как потери в редукторе, потери в генераторе и преобразователе, уменьшают мощность, выдаваемую ветряной турбиной. Чтобы защитить компоненты от чрезмерного износа, извлекаемая мощность поддерживается постоянной выше номинальной рабочей скорости, так как теоретическая мощность увеличивается пропорционально кубу скорости ветра, что еще больше снижает теоретический КПД. В 2001 году турбины, подключенные к коммерческим коммунальным предприятиям, выдавали от 75% до 80% установленной Бетцем мощности, извлекаемой из ветра, при номинальной рабочей скорости. [19] [20] [ требуется обновление]

Эффективность может уменьшиться незначительно с течением времени, одной из главных причин , являющихся пыли и насекомых туш на лопасти , которые изменяют аэродинамический профиль и существенно уменьшает подъемную соотношение сопротивления на аэродинамической поверхности . Анализ 3128 ветряных турбин старше 10 лет в Дании показал, что половина турбин не снизилась, а другая половина снизила производство на 1,2% в год. [21]

В целом, более стабильные и постоянные погодные условия (в первую очередь скорость ветра) приводят к повышению эффективности в среднем на 15%, чем у ветряной турбины в нестабильных погодных условиях, что позволяет увеличить скорость ветра до 7% в стабильных условиях. Это происходит из-за более быстрого восстановления следа и большего уноса потока, что происходит в условиях более высокой атмосферной стабильности. Однако было обнаружено, что следы от ветряных турбин быстрее восстанавливаются в нестабильных атмосферных условиях, чем в стабильных. [22]

Было обнаружено, что различные материалы по-разному влияют на эффективность ветряных турбин. В эксперименте Университета Эге были сконструированы три ветряные турбины (каждая с тремя лопастями диаметром один метр) с лопастями, сделанными из разных материалов: стекла и эпоксидной смолы стекло / углерод, стекло / углерод и стекло / полиэстер. При испытании результаты показали, что материалы с большей общей массой имеют больший момент трения и, следовательно, более низкий коэффициент мощности. [23]

Типы

Три основных типа: VAWT Savonius , HAWT возвышались; VAWT Дарья , как они появляются в действии

Ветряные турбины могут вращаться вокруг горизонтальной или вертикальной оси, причем первые являются более старыми и более распространенными. [24] Они также могут иметь лезвия или быть без лезвия. [25] Вертикальные конструкции производят меньше энергии и встречаются реже. [26]

Горизонтальная ось

Компоненты ветряной турбины с горизонтальной осью (коробка передач, вал ротора и тормозной механизм) поднимаются на место
Турбинная лопатка колонна , проходящая через Edenfield , Англия
Морские ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) на ветряной электростанции Scroby Sands, Англия
Береговые ветряные турбины с горизонтальной осью в Чжанцзякоу , Хэбэй , Китай

Большие трехлопастные ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) с лопастями с наветренной стороны башни производят сегодня подавляющее большинство ветровой энергии в мире. Эти турбины имеют вал главного ротора и электрический генератор на вершине башни и должны быть направлены против ветра. Маленькие турбины указываются простой флюгером , в то время как большие турбины обычно используют датчик ветра в сочетании с системой рыскания. У большинства из них есть редуктор, который превращает медленное вращение лопастей в более быстрое вращение, которое больше подходит для привода электрического генератора. [27]В некоторых турбинах используется другой тип генератора, предназначенный для более низкой входной скорости вращения. Для них не нужна коробка передач, и они называются прямым приводом, то есть они соединяют ротор непосредственно с генератором без коробки передач между ними. Хотя генераторы с постоянным магнитом и прямым приводом могут быть более дорогостоящими из-за требуемых редкоземельных материалов, эти безредукторные турбины иногда предпочтительнее генераторов с редукторами, потому что они «исключают усилитель скорости передачи, который подвержен значительной накопленной усталостной нагрузке крутящего момента, связанной с надежностью проблемы и расходы на техническое обслуживание ". [28] Существует также механизм псевдопрямой передачи, который имеет некоторые преимущества по сравнению с механизмом прямого привода с постоянными магнитами. [29] [30]

Ротор из безредукторных ветровой турбины создается. Эта конкретная турбина была предварительно изготовлена ​​в Германии перед отправкой в ​​США для сборки.

Большинство оси турбины горизонтальной имеет свои роторы наветренных опорную башни. Машины с подветренной стороны были созданы, потому что им не нужен дополнительный механизм для удержания их в зависимости от ветра. При сильном ветре лопасти также могут изгибаться, что уменьшает их рабочую площадь и, следовательно, их сопротивление ветру. Несмотря на эти преимущества, предпочтительные являются конструкции против ветров, потому что изменение нагрузки от ветра, как каждая лопасть проходит позади опорной башни может привести к повреждению турбины.

Турбины, применяемые в ветряных электростанциях для промышленного производства электроэнергии, обычно трехлопастные. У них низкая пульсация крутящего момента , что способствует хорошей надежности. Лопасти обычно окрашены в белый цвет для обеспечения видимости самолетов в дневное время и имеют длину от 20 до 80 метров (от 66 до 262 футов). Размер и высота турбин с каждым годом увеличиваются. Сегодня морские ветряные турбины мощностью до 8 МВт имеют длину лопастей до 80 метров (260 футов). Проекты мощностью от 10 до 12 МВт находятся в стадии подготовки. [31] Обычные многомегаваттные турбины имеют трубчатые стальные башни высотой от 70  м до 120  м и в крайних случаях до 160  м.

Вертикальная ось

Вертикальная ось витая турбина типа Савониуса.

В ветряных турбинах с вертикальной осью (или VAWT) вал главного ротора расположен вертикально. Одно из преимуществ этой конструкции состоит в том, что турбину не нужно направлять против ветра для обеспечения ее эффективности, что является преимуществом на участке, где направление ветра сильно меняется. Также является преимуществом, когда турбина встроена в здание, потому что она по своей природе менее управляема. Кроме того, генератор и редуктор можно разместить рядом с землей, используя прямой привод от узла ротора к наземному редуктору, что улучшает доступ для обслуживания. Однако эти конструкции производят гораздо меньше энергии, усредненной с течением времени, что является серьезным недостатком. [26] [32]

Вертикальные конструкции турбин имеют гораздо более низкий КПД, чем стандартные горизонтальные конструкции. [33] К основным недостаткам относятся относительно низкая скорость вращения с, как следствие, более высокий крутящий момент и, следовательно, более высокая стоимость трансмиссии, изначально более низкий коэффициент мощности , вращение крыла на 360 градусов внутри ветрового потока во время каждого цикла и, следовательно, высокодинамичная нагрузка на лопасть, пульсирующий крутящий момент, создаваемый некоторыми конструкциями ротора на приводной передаче, а также сложность точного моделирования ветрового потока и, следовательно, проблемы анализа и проектирования ротора до изготовления прототипа. [34]

Когда турбина установлена ​​на крыше, здание обычно перенаправляет ветер через крышу, и это может удвоить скорость ветра на турбине. Если высота турбинной башни, установленной на крыше, составляет примерно 50% от высоты здания, это почти оптимально для максимальной энергии ветра и минимальной турбулентности ветра. Хотя скорость ветра в застроенной среде, как правило, намного ниже, чем на открытых участках в сельской местности, [35] [36] шум может вызывать беспокойство, а существующая конструкция не может адекватно противостоять дополнительному напряжению.

Подтипы дизайна с вертикальной осью включают:

Ветряк Дарье

Турбины «взбивания яиц», или турбины Дарье, были названы в честь французского изобретателя Жоржа Дарье. [37] Они обладают хорошей эффективностью, но создают большие колебания крутящего момента и циклические нагрузки на опору, что снижает надежность. Они также обычно требуют некоторого внешнего источника питания или дополнительного ротора Савониуса для начала вращения, потому что пусковой крутящий момент очень низкий. Пульсации крутящего момента уменьшаются за счет использования трех или более лопастей, что приводит к большей прочности ротора. Твердость измеряется площадью лопасти, деленной на площадь ротора. Более новые турбины типа Дарье не удерживаются растяжками, а имеют внешнюю надстройку, соединенную с верхним подшипником. [38]

Giromill

Подтип турбины Дарье с прямыми, а не изогнутыми лопатками. Циклотурбинная разновидность имеет изменяемый шаг для уменьшения пульсации крутящего момента и самозапускается. [39] Преимущества переменного шага: высокий пусковой момент; широкая, относительно плоская кривая крутящего момента; более высокий коэффициент полезного действия; более эффективная работа в условиях турбулентного ветра; и более низкое передаточное число лопастей, что снижает изгибающие напряжения лопасти. Могут использоваться прямые, V-образные или изогнутые лезвия. [40]

Ветряная турбина Савониуса

Это устройства тормозного типа с двумя (или более) лопатками, которые используются в анемометрах, вентиляционных отверстиях Флеттнера (обычно встречающихся на крышах автобусов и фургонов) и в некоторых высоконадежных и малоэффективных силовых турбинах. Они всегда запускаются автоматически, если есть хотя бы три совка.

Twisted Savonius - это модифицированный савониус с длинными спиральными лопатками для обеспечения плавного крутящего момента. Его часто используют в качестве ветряной турбины на крыше и даже приспособили для кораблей . [41]

Параллельный

Параллельная турбина похожа на вентилятор поперечного потока или центробежный вентилятор. Он использует эффект земли . Турбины этого типа с вертикальной осью были испытаны в течение многих лет: блок мощностью 10 кВт был построен израильским пионером ветроэнергетики Брюсом Бриллом в 1980-х годах. [42] [ ненадежный источник? ]

Нетрадиционные типы

Основная статья: Нетрадиционные ветряные турбины
Счетчик вращения ветровой турбины
Шоссе ветряной турбины
Фонарный столб ветряной турбины

Дизайн и конструкция

Основная статья: Конструкция ветряной турбины
Компоненты горизонтально-осевой ветряной турбины
Вид изнутри башни ветряной турбины, показывающий жильные кабели

Конструкция ветряной турбины - это тщательный баланс стоимости, мощности и усталостной долговечности.

Составные части

Ветровые турбины преобразуют энергию ветра в электрическую для распределения. Обычные турбины с горизонтальной осью можно разделить на три компонента:

  • Ротор, который составляет примерно 20% стоимости ветряной турбины, включает в себя лопасти для преобразования энергии ветра в энергию вращения с низкой скоростью.
  • Генератор, который составляет примерно 34% стоимости ветряной турбины, включает в себя электрический генератор , [43] [44] управляющую электронику и, скорее всего, коробку передач (например, планетарный редуктор ), [45] регулируемый привод , или компонент [46] бесступенчатой ​​трансмиссии для преобразования низкоскоростного входящего вращения в высокоскоростное вращение, подходящее для выработки электроэнергии.
  • Окружающая конструкция, которая составляет примерно 15% стоимости ветряной турбины, включает в себя башню и механизм рыскания ротора. [47]
Гондола ветряной турбины

Ветряная турбина мощностью 1,5 ( МВт ), тип которой часто встречается в Соединенных Штатах, имеет башню высотой 80 метров (260 футов). Узел ротора (лопасти и ступица) весит 22 000 кг (48 000 фунтов). Гондола, в которой находится генератор, весит 52 000 кг (115 000 фунтов). Бетонное основание башни построено из арматурной стали весом 26 000 кг (58 000 фунтов) и содержит 190 кубических метров (250 кубических ярдов) бетона. База имеет диаметр 15 метров (50 футов) и толщину 2,4 метра (8 футов) рядом с центром. [48]

Контроль и диагностика турбин

См. Также: Прогноз ветряных турбин.

Из-за проблем с передачей данных контроль состояния конструкции ветряных турбин обычно выполняется с использованием нескольких акселерометров и тензодатчиков, прикрепленных к гондоле для контроля коробки передач и оборудования. В настоящее время корреляция цифровых изображений и стереофотограмметрия используются для измерения динамики лопастей ветряных турбин. Эти методы обычно измеряют смещение и деформацию для определения местоположения дефектов. Динамические характеристики невращающихся ветряных турбин были измерены с помощью цифровой корреляции изображений и фотограмметрии. [49] Трехмерное отслеживание точки также использовалось для измерения динамики вращения ветряных турбин. [50]

Последние разработки в области технологий

Лопасти ротора ветряных турбин удлиняются для повышения эффективности. Для этого они должны быть жесткими, прочными, легкими и устойчивыми к усталости. [51] Материалы с такими свойствами представляют собой композиты, такие как полиэфир и эпоксидная смола, а для армирования используются стекловолокно и углеродное волокно. [52] При строительстве может использоваться ручная укладка или литье под давлением.

Новый дизайн

Развитие размеров и мощности ветряных турбин, 1990-2016 гг.

Компании ищут способы повысить эффективность своих проектов. Преобладающим способом было увеличение длины лопастей и, следовательно, диаметра ротора. Модернизация существующих турбин более крупными лопастями снижает объем работы и риски, связанные с перепроектированием системы. В настоящее время самая длинная лопасть составляет 107 м [53], а мощность составляет 13 МВт. Более длинные лезвия должны быть жестче, чтобы избежать прогиба, для чего требуются материалы с более высоким отношением жесткости к весу. Поскольку лопасти должны работать более 100 миллионов циклов нагрузки в течение 20–25 лет, усталость материалов лопастей также имеет решающее значение.

Материалы лезвия

Материалы, обычно используемые в лопастях ветряных турбин, описаны ниже.

Стеклянные и углеродные волокна

Жесткость композитов определяется жесткостью волокон и их объемным содержанием. Обычно волокна Е-стекла используются в качестве основного армирующего материала в композитах. Обычно композиты стекло / эпоксидная смола для лопастей ветряных турбин содержат до 75% стекла по весу. Это увеличивает жесткость, прочность на разрыв и сжатие. Перспективным композитным материалом является стекловолокно с модифицированными составами, такими как S-стекло, R-стекло и т. Д. Другие стеклянные волокна, разработанные Owens Corning, - это ECRGLAS, Advantex и WindStrand. [54]

Углеродное волокно обладает большей прочностью на разрыв, большей жесткостью и меньшей плотностью, чем стекловолокно. Идеальным кандидатом на эти свойства является колпачок лонжерона, конструктивный элемент лопасти, который испытывает высокие растягивающие нагрузки. [52] Лопасть из стекловолокна длиной 100 м может весить до 50 метрических тонн, а использование углеродного волокна в лонжероне позволяет сэкономить от 20% до 30% веса, примерно 15 метрических тонн. [55] Однако, поскольку углеродное волокно в десять раз дороже, стекловолокно по-прежнему доминирует.

Гибридное подкрепление

Вместо того, чтобы делать усиление лопастей ветряных турбин из чистого стекла или чистого углерода, гибридные конструкции меняют вес на стоимость. Например, для лезвия длиной 8 м полная замена углеродным волокном позволит сэкономить 80% веса, но увеличит затраты на 150%, а замена 30% позволит сэкономить 50% веса и увеличить затраты на 90%. Гибридные армирующие материалы включают Е-стекло / углерод, Е-стекло / арамид. На данный момент самое длинное лезвие LM Wind Power изготовлено из гибридных композитов углерода и стекла. Необходимы дополнительные исследования оптимального состава материалов [56]

Полимеры и композиты с нанотехнологиями

Добавление небольшого количества (0,5 мас.%) Наноармирования ( углеродных нанотрубок или наноглины) в полимерную матрицу композитов, проклейку волокон или межслойные слои может улучшить сопротивление усталости, сопротивление сдвигу или сжатию, а также вязкость разрушения композитов на 30-80%. %. Исследования также показали, что включение небольшого количества углеродных нанотрубок (УНТ) может увеличить срок службы до 1500%.

Расходы

По состоянию на 2019 год ветряная турбина может стоить около 1 миллиона долларов за мегаватт. [57]

Что касается лопастей ветряных турбин, то, хотя стоимость материалов для лопастей из гибридного стекла / углеродного волокна намного выше, чем для лопастей из полностью стекловолокна, затраты на рабочую силу могут быть ниже. Использование углеродного волокна позволяет создавать более простые конструкции с меньшим использованием сырья. Главный производственный процесс при изготовлении лезвий - это наслоение слоев. Более тонкие лезвия позволяют сократить количество слоев и, таким образом, трудозатраты, а в некоторых случаях сравняться со стоимостью труда для лезвий из стекловолокна. [58]

Материалы без лезвия

Детали ветряной турбины, кроме лопастей ротора (включая ступицу ротора, коробку передач, раму и башню), в основном сделаны из стали. Меньшие турбины (а также турбины Enercon мегаваттного масштаба) начали использовать алюминиевые сплавы для этих компонентов, чтобы сделать турбины легче и эффективнее. Эта тенденция может усилиться, если можно будет улучшить усталостные и прочностные свойства. Предварительно напряженный бетон все чаще используется в качестве материала башни, но по-прежнему требуется много арматурной стали, чтобы удовлетворить требованиям прочности турбины. Кроме того, повышающие редукторы все чаще заменяются генераторами с регулируемой скоростью, для которых требуются магнитные материалы. [51] В частности, это потребует большего количества редкоземельного металла неодима .

Современные турбины используют пару тонн меди для генераторов, кабелей и прочего. [59] По состоянию на 2018 год в мировом производстве ветряных турбин используется 450 000 тонн меди в год. [60]

Поставка материалов

Завод по производству ветряных турбин Nordex в Джонсборо, Арканзас , США

Исследование тенденций потребления материалов и требований к ветроэнергетике в Европе показало, что более крупные турбины потребляют больше драгоценных металлов, но меньше затрат материала на кВтгенерируется. Текущее потребление материалов и запасы сравнивались с исходными материалами для различных размеров береговых систем. Во всех странах ЕС оценки на 2020 год удвоили объемы потребления в 2009 году. Этим странам необходимо будет расширить свои ресурсы для удовлетворения расчетного спроса на 2020 год. Например, в настоящее время на долю ЕС приходится 3% мировых поставок плавикового шпата, а для этого требуется 14% к 2020 году. В глобальном масштабе основными странами-экспортерами являются Южная Африка, Мексика и Китай. То же самое и с другими критически важными и ценными материалами, необходимыми для энергетических систем, такими как магний, серебро и индий. Уровни вторичного использования этих материалов очень низкие, и сосредоточение внимания на этом могло бы облегчить предложение. Поскольку большинство этих ценных материалов также используются в других развивающихся технологиях, таких как светоизлучающие диоды (светодиоды),фотоэлектрические (PV) и жидкокристаллические дисплеи (LCD), спрос на них будет расти. [61]

В исследовании, проведенном Геологической службой США, оценивались ресурсы, необходимые для выполнения обязательства США по обеспечению 20% своей электроэнергии за счет энергии ветра к 2030 году. В нем не учитывались потребности в небольших турбинах или оффшорных турбинах, поскольку они не были обычным явлением в 2008 году, когда проводилось исследование было сделано. Объем производства обычных материалов, таких как чугун, сталь и бетон, увеличится на 2–3% по сравнению с 2008 годом. Потребуется от 110 000 до 115 000 метрических тонн стекловолокна в год, что на 14% больше. Использование редких металлов не сильно увеличится по сравнению с имеющимся предложением, однако необходимо учитывать редкие металлы, которые также используются для других технологий, таких как батареи, которые увеличивают их глобальный спрос. Требуемая земля составит 50 000 квадратных километров на суше и 11 000 на море.Это не будет проблемой в США из-за их огромной территории и потому, что одна и та же земля может использоваться для сельского хозяйства. Более серьезной проблемой будет изменчивость и передача в области высокого спроса.[62]

Постоянные магниты для генераторов ветряных турбин содержат редкие металлы, такие как неодим (Nd), празеодим (Pr), тербий (Tb) и диспрозий (Dy). Системы, в которых используются магнитные турбины с прямым приводом, требуют большего количества редких металлов. Следовательно, увеличение производства ветряных турбин приведет к увеличению спроса на эти ресурсы. К 2035 году спрос на Nd, по оценкам, увеличится на 4 000–18 000 тонн, а на Dy - на 200–1200 тонн. Эти значения составляют от четверти до половины текущего производства. Однако эти оценки очень неопределенны, поскольку технологии быстро развиваются. [63]

Использование редкоземельных минералов в качестве компонентов чревато повышением расходов и нестабильностью цен, поскольку Китай был основным производителем редкоземельных минералов (96% в 2009 г.) и сокращал свои экспортные квоты. [64] Однако в последние годы другие производители увеличили производство, а Китай увеличил экспортные квоты, что привело к увеличению предложения и снижению затрат, а также к большей жизнеспособности крупномасштабного использования генераторов с регулируемой скоростью. [65]

Стекловолокно - самый распространенный материал для армирования. Его спрос вырос за счет строительства, транспорта и ветряных турбин. Его глобальный рынок может достичь 17,4 млрд долларов США к 2024 году по сравнению с 8,5 млрд долларов США в 2014 году. В 2014 году Азиатско-Тихоокеанский регион производил более 45% рынка; сейчас Китай - крупнейший производитель. Промышленность получает субсидии от правительства Китая, что позволяет ей дешевле экспортировать в США и Европу. Однако ценовые войны привели к антидемпинговым мерам, таким как тарифы на китайское стекловолокно. [66]

Переработка отходов

Интерес к переработке лезвий варьируется на разных рынках и зависит от законодательства об отходах и местной экономики. Проблема при переработке лезвий связана с композитным материалом, который состоит из термореактивной матрицы и стеклянных волокон или комбинации стеклянных и углеродных волокон. Термореактивную матрицу нельзя повторно формовать для образования новых композитов. Таким образом, можно либо отправить лезвие на свалку, либо повторно использовать лезвие и элементы композитного материала, обнаруженные в лезвии, либо превратить композитный материал в новый источник материала. В Германии лопасти ветряных турбин в промышленных масштабах перерабатываются как часть альтернативной топливной смеси для цементного завода. В городе Каспер, США, штат Вайоминг, на свалке закопано 1000 лезвий, не подлежащих переработке, что принесло городу 675 000 долларов.Было указано, что отходы ветряных электростанций менее токсичны, чем другой мусор. Лопасти ветряных турбин составляют «исчезающе малую долю» всех отходов в США, согласноАмериканская ассоциация ветроэнергетики . [67]

Ветряные турбины на всеобщее обозрение

Основная статья: Ветряные турбины на всеобщее обозрение
Нордекс ветродвигатель и посетителей центра N50 из Ламма Winds в Гонконге , Китай

Некоторые населенные пункты воспользовались тем, что ветряные турбины привлекают внимание, разместив их на всеобщем обозрении либо с центрами посетителей вокруг их баз, либо с более удаленными смотровыми площадками. [68] Ветряные турбины обычно имеют трехлопастную конструкцию с горизонтальной осью и вырабатывают энергию для питания электрических сетей, но они также выполняют нетрадиционные функции демонстрации технологий, связей с общественностью и образования.

Малые ветряные турбины

Основная статья: Малая ветряная турбина
Небольшая ветряная турбина Quietrevolution QR5 Gorlov типа с вертикальной осью в Бристоле , Англия. Имея диаметр 3 м и высоту 5 м, он имеет номинальную мощность 6,5 кВт в сети.

Небольшие ветряные турбины могут использоваться для различных целей, включая жилые дома в сети или за ее пределами, телекоммуникационные башни, морские платформы, сельские школы и клиники, удаленный мониторинг и другие цели, требующие энергии там, где нет электрической сети или где сеть нестабильно. Небольшие ветряные турбины могут быть размером с генератор на пятьдесят ватт для использования на лодке или караване . Гибридные солнечные и ветряные установки все чаще используются для дорожных указателей, особенно в сельской местности, поскольку они позволяют избежать необходимости прокладывать длинные кабели от ближайшей точки подключения к электросети. [69] департамент США Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии энергетики (NREL) определяет небольшую ветряную турбину , как те , меньше или равна 100 киловатт. [70]Небольшие агрегаты часто имеют генераторы с прямым приводом, выход постоянного тока , аэроупругие лопасти, подшипники на весь срок службы и используют лопатку, направленную против ветра.

Более крупные и более дорогие турбины, как правило, имеют трансмиссию с редуктором, выход переменного тока и закрылки и активно направлены против ветра. Исследуются генераторы с прямым приводом и аэроупругие лопасти для больших ветряных турбин.

Расстояние между ветряными турбинами

На большинстве горизонтальных ветряных электростанций часто поддерживается расстояние примерно в 6–10 раз больше диаметра ротора. Однако для больших ветряных электростанций расстояния около 15 диаметров ротора должны быть более экономичными, учитывая типичные затраты на ветряные турбины и землю. К такому выводу пришли результаты исследования [71], проведенного Чарльзом Менево из Университета Джона Хопкинса [72] и Йоханом Мейерсом из Левенского университета в Бельгии, на основе компьютерного моделирования [73], которое учитывает детальные взаимодействия между ветряными турбинами (следами) а также со всем турбулентным пограничным слоем атмосферы.

Недавнее исследование Джона Дабири из Калифорнийского технологического института предполагает, что вертикальные ветряные турбины могут быть расположены гораздо ближе друг к другу, если создается чередующийся паттерн вращения, позволяющий лопастям соседних турбин двигаться в одном направлении при приближении друг к другу. [74]

Работоспособность

Обслуживание

Чтобы ветряные турбины оставались надежными и доступными, их нужно регулярно обслуживать . В лучшем случае доступны турбины для выработки энергии в 98% случаев. [75] [76] Обледенение лопастей турбины также значительно снижает эффективность ветряных турбин, что является общей проблемой в холодных климатических условиях, где происходят обледенения в облаках и ледяной дождь . [77] Противообледенительная обработка в основном выполняется за счет внутреннего обогрева или, в некоторых случаях, путем распыления с вертолета чистой теплой воды на лопасти, [78]

Современные турбины обычно имеют небольшой бортовой кран для подъема инструментов для обслуживания и второстепенных компонентов. Однако большие и тяжелые компоненты, такие как генератор, редуктор, лопасти и т. Д., Заменяются редко, и в таких случаях необходим внешний кран для тяжелых условий эксплуатации . Если к турбине ведет трудный подъезд, контейнерный кран можно поднять внутренним краном, чтобы обеспечить более тяжелый подъем. [79]

Восстановление

Основная статья: Восстановление

Установка новых ветряных турбин может вызвать споры. Альтернативой является переоснащение, когда существующие ветряные турбины заменяются более крупными и мощными, иногда в меньшем количестве при сохранении или увеличении мощности.

снос

В некоторых ранних случаях старые турбины не требовалось снимать по окончании срока их службы. Некоторые до сих пор стоят, ожидая утилизации или переоборудования. [80] [81]

Развивается индустрия сноса для вторичной переработки морских турбин по цене 2–4 миллиона датских крон за ( МВт ), которая должна быть гарантирована владельцем. [82]

Сравнение с турбинами на ископаемом топливе

Преимущества

Ветряные турбины производят электричество по цене от двух до шести центов за киловатт-час, что является одним из самых дешевых возобновляемых источников энергии. [83] [84] Поскольку технологии, необходимые для ветряных турбин, продолжали совершенствоваться, цены также снижались. Кроме того, в настоящее время нет конкурентного рынка ветровой энергии, потому что ветер - это свободно доступный природный ресурс, большая часть которого не используется. [83] Основная стоимость малых ветряных турбин - это процесс покупки и установки, который в среднем составляет от 48 000 до 65 000 долларов на установку. Энергия, полученная от турбины, компенсирует стоимость установки, а также обеспечит практически бесплатную энергию в течение многих лет. [85]

Ветровые турбины являются источником чистой энергии, потребляют мало воды [2], не выделяют парниковых газов и отходов. Более 1500 тонн углекислого газа в год можно устранить, используя турбину мощностью в один мегаватт вместо одного мегаватта энергии из ископаемого топлива. [86]

Недостатки

Ветровые турбины могут быть очень большими, достигать более 140 м (460 футов) в высоту и с лопастями длиной 55 м (180 футов) [87], и люди часто жаловались на их визуальное воздействие.

Воздействие энергии ветра на окружающую среду включает воздействие на дикую природу, но может быть смягчено, если будут реализованы надлежащие стратегии мониторинга и смягчения. [88] Тысячи птиц, в том числе редкие виды, были убиты лопастями ветряных турбин [89], хотя их вклад в антропогенную смертность птиц относительно невелик. Ветряные фермы и атомные электростанции несут ответственность за от 0,3 до 0,4 смертей птиц на гигаватт-час (ГВтч) электроэнергии, в то время как электростанции, работающие на ископаемом топливе, несут ответственность примерно за 5,2 смертельных случая на ГВтч. В 2009 году на каждую птицу, убитую ветряной турбиной в США, около 500 000 были убиты кошками и еще 500 000 - зданиями. [90]Для сравнения, обычные угольные генераторы вносят значительно больший вклад в смертность птиц из-за сжигания при попадании в восходящие потоки дымовых труб и из-за отравления побочными продуктами выбросов (включая твердые частицы и тяжелые металлы по ветру дымовых газов). Кроме того, на морскую жизнь влияют водозаборы градирен паровых турбин (теплообменники) для ядерных генераторов и генераторов на ископаемом топливе, отложения угольной пыли в морских экосистемах (например, разрушение Большого Барьерного рифа Австралии) и подкисление воды от окислов горения.

Энергия, получаемая от ветряных турбин, является прерывистой и не является «управляемым» источником энергии; его доступность зависит от того, дует ли ветер, а не от того, требуется ли электричество. Турбины могут быть размещены на гребнях или обрывах, чтобы максимально увеличить доступ ветра, но это также ограничивает места, где они могут быть размещены. [83] Таким образом, энергия ветра не является особенно надежным источником энергии. Однако он может составлять часть энергобаланса , в которую также входит энергия из других источников. Примечательно, что относительная доступная мощность от ветровых и солнечных источников часто обратно пропорциональна (балансировка) [ необходима цитата ]. Также разрабатываются технологии для хранения избыточной энергии, которая затем может восполнить любой дефицит в поставках.

Записи

Fuhrländer Wind Turbine Laasow, в Бранденбурге , Германия, среди самых высоких ветряных турбин в мире.
Éole, самая большая ветряная турбина с вертикальной осью , в Кап-Шат, Квебек , Канада

См. Также Список самых мощных ветряных турбин.

Самый мощный, самый высокий, самый большой и с максимальной производительностью за 24 часа
Haliade-X от GE Wind Energy - самая мощная ветряная турбина в мире, ее мощность составляет 12 МВт. Он также является самым высоким, с высотой ступицы 150 м и высотой кончика 260 м. Он также имеет самый большой ротор 220 м и самую большую площадь очистки 38000 м 2 [91]. Он также является рекордсменом по максимальной производительности за 24 часа - 312 МВтч. [92]
Обычный (непрямой) привод наибольшей емкости
Ветрогенератор Vestas V-164 имеет номинальную мощность 8 МВт , [93] позже повышен до 9,5 МВт . [94] [95] Ветряная турбина имеет общую высоту 220 м (722 фута), диаметр 164 м (538 футов), предназначена для использования на море и является самой мощной ветряной турбиной в мире с момента ее внедрения в 2014 году. Обычные приводные механизмы состоят из главного редуктора и среднеоборотного генератора с постоянными магнитами. Прототип установлен в 2014 году в Национальном испытательном центре Дании недалеко от Остерильда . Серийное производство началось в конце 2015 года.
Наибольшая вертикальная ось
Ветряная электростанция Le Nordais в Кап-Шат, Квебек , оснащена ветряной турбиной с вертикальной осью (VAWT) под названием Éole, которая является самой большой в мире на высоте 110 метров. [96] Его номинальная мощность составляет 3,8 МВт . [97]
Самая большая 1-лопастная турбина
Самая крупная однолопастная ветряная турбина, которая будет введена в полную эксплуатацию, - это MBB Messerschmitt Monopteros M50 с общей выходной мощностью не менее 640 кВт при полной мощности. Что касается количества блоков, то только три из них были установлены в реальном ветряном парке, и все они были доставлены в Jade Wind Park . [98]
Самая большая 2-лопастная турбина
Самая большая двухлопастная турбина построена Mingyang Wind Power в 2013 году. Это морская турбина с подветренной мощностью SCD6,5 МВт , разработанная Aerodyn Energiesysteme GmbH . [99] [100] [101]
Самая высокая башня
Fuhrländer установил турбину мощностью 2,5 МВт на решетчатой ​​башне 160 м в 2003 году (см. Fuhrländer Wind Turbine Laasow и Nowy Tomyśl Wind Turbines ).
Большинство роторов
Lagerwey построил Four-in-One, многороторную ветряную турбину с одной башней и четырьмя роторами недалеко от Маасвлакте. [ необходима цитата ] В апреле 2016 года Vestas установила в Рисё испытательную четырехроторную ветряную турбину мощностью 900 кВт, состоящую из 4 переработанных турбин V29 мощностью 225 кВт . [102] [103] [104]
Самый продуктивный
Четыре турбины на Морской ветряной электростанции Рёнланд в Дании являются рекордными по производительности ветряных турбин, каждая из которых выработала к июню 2010 года 63,2 ГВт-ч. [105]
Самый высокий
С 2013 года WindAid изготовила и установила самую высокую ветряную турбину в мире, которая находится у подножия ледника Пасторури в Перу на высоте 4877 метров (16001 фут) над уровнем моря. [106] На объекте используется ветрогенератор WindAid мощностью 2,5 кВт для снабжения электроэнергией небольшого сельского сообщества микропредпринимателей, обслуживающих туристов, приезжающих на ледник Пасторури. [107]
Самая большая плавающая ветряная турбина
Самая большая в мире плавучая ветряная турбина - это любая из пяти турбин мощностью 6 МВт в прибрежной ветряной электростанции Hywind Scotland мощностью 30 МВт . [108]

Смотрите также

  • Воздушный ветряк
  • Компактная ветровая турбина
  • Эольенн Болле
  • Плавающая ветряная турбина
  • IEC 61400
  • Возобновляемая энергия
  • Генератор приливных потоков
  • Нетрадиционные ветряные турбины
  • Линза ветра
  • Пояс
  • Ветряной насос

Рекомендации

  1. ^ . 16 апреля 2020 г. https://wwindea.org/world-wind-capacity-at-650-gw/ . Мощность ветроэнергетики во всем мире достигает 650,8 ГВт, 59,7 ГВт добавлено в 2019 году. Отсутствует или пусто |title=( справка )
  2. ^ а б Эванс, Аннетт; Стрезов, Владимир; Эванс, Тим (июнь 2009 г.). «Оценка показателей устойчивости для технологий возобновляемой энергетики». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . 13 (5): 1082–1088. DOI : 10.1016 / j.rser.2008.03.008 .
  3. ^ Drachmann, AG (1961). "Ветряная мельница Герона". Центавр . 7 : 145–151.
  4. ^ Лорманн, Дитрих (1995). "Von der östlichen zur westlichen Windmühle". Archiv für Kulturgeschichte (на немецком языке). Bohlau Verlag. 77 (1): 1–32. DOI : 10,7788 / akg.1995.77.1.1 . ISSN 0003-9233 . S2CID 130600717 .  
  5. ↑ Ахмад Й. аль-Хасан ; Дональд Р. Хилл (1992). Исламская технология: иллюстрированная история . Издательство Кембриджского университета. п. 54 . ISBN 978-0-521-42239-0.
  6. ↑ Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64–69. ( см. Дональд Рутледж Хилл , Машиностроение )
  7. ^ a b Мортхорст, Пол Эрик; Редлингер, Роберт Й .; Андерсен, Пер (2002). Энергия ветра в 21 веке: экономика, политика, технологии и меняющаяся электроэнергетика . Хаундмиллс, Бейзингсток, Хэмпшир: Пэлгрейв / ЮНЕП. ISBN 978-0-333-79248-3.
  8. ^ a b c d Цена, Тревор Дж. (2004). «Блит, Джеймс (1839–1906)». Оксфордский национальный биографический словарь (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета. DOI : 10.1093 / исх: odnb / 100957 . (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании .)
  9. ^ Пионер энергии ветра: Чарльз Ф. Браш . Датская ассоциация ветроэнергетики. Архивировано из оригинала 8 сентября 2008 года . Проверено 28 декабря 2008 года .
  10. ^ "Причудливые устройства старого стиля делают воду из ветра на столовых станциях Западного Техаса" . Архивировано из оригинала 3 февраля 2008 года.
  11. ^ Алан Вятт (1986). Электроэнергетика: вызовы и выбор . Книжная пресса. ISBN 978-0-920650-01-1.
  12. ^ "Бауэр, Лукас." Красновский WIME D-30 - 100,00 кВт - Ветряная турбина " " . en.wind-turbine-models.com .
  13. ^ Анон. "Экспериментальная ветряная турбина Costa Head" . Веб-сайт по устойчивой энергетике Оркнейских островов . Оркнейский Sustainable Energy Ltd . Проверено 19 декабря 2010 года .
  14. ↑ Overland, Индра (1 марта 2019 г.). «Геополитика возобновляемых источников энергии: развенчание четырех возникающих мифов» . Энергетические исследования и социальные науки . 49 : 36–40. DOI : 10.1016 / j.erss.2018.10.018 . ISSN 2214-6296 . [ требуется проверка ]
  15. ^ «NREL: динамические карты, данные ГИС и инструменты анализа - карты ветра» . Nrel.gov. 3 сентября 2013 . Проверено 6 ноября 2013 года .
  16. ^ Приложение II Классификация ветряных турбин МЭК . Оценка ветровых ресурсов и микросайтинг, наука и техника. 2015. С. 269–270. DOI : 10.1002 / 9781118900116.app2 . ISBN 9781118900116.
  17. ^ "Физика ветряных турбин Колледж Киры Грогг Карлтон, 2005, стр. 8" (PDF) . Проверено 6 ноября 2013 года .
  18. ^ «Основы ветроэнергетики» . Бюро землеустройства . Архивировано из оригинала 9 мая 2019 года . Проверено 23 апреля 2016 года .
  19. ^ "Семейство Enercon E, от 330 кВт до 7,5 МВт, спецификация ветряных турбин" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 16 мая 2011 года.
  20. ^ Тони Бертон; Дэвид Шарп; Ник Дженкинс; Эрвин Боссани (12 декабря 2001 г.). Справочник по ветроэнергетике . Джон Вили и сыновья. п. 65. ISBN 978-0-471-48997-9.
  21. ^ Sanne Wittrup (1 ноября 2013). «11 års vinddata afslørede overraskende produktionsnedgang» [данные о ветре за 11 лет показывают удивительное снижение производства]. Ingeniøren (на датском). Архивировано 25 октября 2018 года.
  22. ^ Хань, Синсин; Лю, Дэю; Сюй, Чанг; Шен, Вэнь Чжун (2018). «Атмосферная стабильность и влияние топографии на характеристики ветряных турбин и характеристики следа в сложной местности». Возобновляемая энергия . Elsevier BV. 126 : 640–651. DOI : 10.1016 / j.renene.2018.03.048 . ISSN 0960-1481 . 
  23. ^ Ozdamar, G. (2018). «Численное сравнение влияния материала лопастей на КПД ветряных турбин» . Acta Physica Polonica . 134 (1): 156–158. Bibcode : 2018AcPPA.134..156O . DOI : 10.12693 / APhysPolA.134.156 .
  24. ^ «Основы ветроэнергетики» . Американская ассоциация ветроэнергетики. Архивировано из оригинального 23 сентября 2010 года . Проверено 24 сентября 2009 года .
  25. ↑ Элизабет Стинсон (15 мая 2015 г.). «Будущее ветряных турбин? Без лопастей» . Проводной .
  26. ^ a b Пол Гипе (7 мая 2014 г.). "Новости и статьи о домашних (малых) ветряных турбинах" . Wind-works.org .
  27. ^ "Компоненты ветряных турбин" . Датская ассоциация ветроэнергетики. 10 мая 2003 года Архивировано из оригинала 7 июня 2008 года.
  28. ^ Г. Байуотерс; П. Маттила; Д. Костин; Дж. Стоуэлл; В. Джон; С. Хоскинс; Дж. Линч; Т. Коул; А. Кейт; К. Барсук; Б. Фриман (октябрь 2007 г.). "Генератор с прямым приводом Northern Power NW 1500" (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. п. iii.
  29. ^ "T 3.2 - Магнитный псевдогенератор с прямым приводом -" . innwind.eu .
  30. ^ «Innwind: Обзор проекта и исследования» (PDF) .
  31. ^ «MHI Vestas запускает первую в мире ветряную турбину мощностью 10 мегаватт» . CleanTechnica . 26 сентября 2018.
  32. ^ Майкл Барнард (7 апреля 2014 г.). «Ветряные турбины с вертикальной осью: великие в 1890 году, также отмечены в 2014 году» . CleanTechnica .
  33. ^ Э. Хау., Ветровые турбины: основы, технологии, применение, экономика. Springer. Германия. 2006 г.
  34. ^ Майкл С. Брауэр; Николас М. Робинсон; Эрик Хейл (май 2010 г.). "Неопределенность моделирования ветрового потока" (PDF) . AWS Truepower. Архивировано 2 мая 2013 года. CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  35. ↑ Хью Пигготт (6 января 2007 г.). «Скорость ветра в городе - реальность против базы данных DTI» . Scoraigwind.com . Проверено 6 ноября 2013 года .
  36. ^ "Городские ветряные турбины" (PDF) .
  37. ^ "Ветряные турбины с вертикальной осью" . Symscape. 7 июля 2008 . Проверено 6 ноября 2013 года .
  38. ^ Эксплуатируйте технологии возобновляемых источников энергии, Гурмит Сингх, Aditya Books, стр 378
  39. ^ Эрик Эгглстон и сотрудники AWEA. "Что такое ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT)?" . Американская ассоциация ветроэнергетики. Архивировано из оригинала 3 апреля 2005 года.
  40. ^ Marloff, RH (январь 1978). «Напряжения в шипах лопаток турбины, подвергаемых изгибу». Экспериментальная механика . 18 (1): 19–24. DOI : 10.1007 / BF02326553 . S2CID 135685029 . 
  41. ^ Rob Varnon (2 декабря 2010). «Derecktor, переоборудующий катер в гибридный пассажирский паром» . Почта Коннектикута . Проверено 25 апреля 2012 года .
  42. ^ "Модульное устройство энергии ветра - Брилл, Брюс I" . Freepatentsonline.com. 19 ноября 2002 . Проверено 6 ноября 2013 года .
  43. ^ Навид Goudarzi (июнь 2013). «Обзор развития ветряных генераторов в мире» . Международный журнал динамики и управления . 1 (2): 192–202. DOI : 10.1007 / s40435-013-0016-у .
  44. ^ Навид Гударзи; Вэйдун Чжу (ноябрь 2012 г.). «Обзор развития ветряных генераторов во всем мире» . Международный конгресс и выставка по машиностроению ASME 2012 . 4 - Документ №: IMECE2012-88615: 1257–1265.
  45. ^ "Серия Hansen W4" . Hansentransmissions.com. Архивировано из оригинального 15 марта 2012 года . Проверено 6 ноября 2013 года .
  46. ^ Джон Гарднер; Натаниэль Аро и Тодд Хейнс (октябрь 2011 г.). «Активное управление трансмиссией для улучшения захвата энергии ветряными турбинами» (PDF) . Государственный университет Бойсе . Проверено 28 февраля 2012 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  47. ^ " " Стоимость проектирования ветряной турбины и масштабная модель ", Технический отчет NREL / TP-500-40566, декабрь 2006 г., стр. 35, 36" (PDF) . Проверено 6 ноября 2013 года .
  48. ^ "Ветряная ферма Помрой" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 15 июля 2011 года.
  49. ^ Бакерсад, Джавад; Незрецкий, Кристофер; Авитабиле, Питер (2015). «Прогнозирование динамической деформации полного поля на ветряной турбине с использованием смещений оптических целей, измеренных стереофотограмметрическим методом». Механические системы и обработка сигналов . 62–63: 284–295. Bibcode : 2015MSSP ... 62..284B . DOI : 10.1016 / j.ymssp.2015.03.021 .
  50. ^ Лундстрем, Трой; Бакерсад, Джавад; Незрецкий, Кристофер; Авитабиле, Питер (4 ноября 2012 г.). «Использование методов высокоскоростной стереофотограмметрии для извлечения информации о форме из рабочих данных ветряной турбины / ротора». In Allemang, R .; De Clerck, J .; Niezrecki, C .; Blough, JR (ред.). Темы модального анализа II, Том 6 . Труды конференции серии Общества экспериментальной механики. Springer Нью-Йорк. С. 269–275. DOI : 10.1007 / 978-1-4614-2419-2_26 . ISBN 978-1-4614-2418-5.
  51. ^ a b Анкона, Дэн; Джим, Маквей. "Ветряная турбина - информационный бюллетень о материалах и производстве". CiteSeerX 10.1.1.464.5842 .  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  52. ^ a b Уотсон, Джеймс; Серрано, Хуан (сентябрь 2010 г.). «Композиционные материалы для ветряных лопастей» . Ветровые системы . Архивировано из оригинального 11 ноября 2017 года . Проверено 6 ноября +2016 .
  53. ^ https://www.ge.com/renewableenergy/wind-energy/offshore-wind/haliade-x-offshore-turbine
  54. ^ «Материалы и инновации для больших структур лопастей: возможности исследований в технологии ветроэнергетики» (PDF) . windpower.sandia.gov .
  55. ^ "Лопасти ветряных турбин: стекло против углеродного волокна" . www.compositesworld.com . Проверено 12 ноября +2016 .
  56. ^ "Ежемесячная веб-страница ветроэнергетики" .
  57. ^ «IntelStor ожидает, что цены на ветряные турбины вырастут на 5% в следующие два года» . Ветроэнергетика и разработка . 22 октября 2019.
  58. Перейти ↑ Ong, Cheng-Huat & Tsai, Stephen W. (2000). «Использование углеродных волокон в конструкции лопастей ветряных турбин» (PDF) . energy.sandia.gov .
  59. ↑ Frost and Sullivan, 2009, цитируется в Wind Generator Technology, Eclareon SL, Madrid, май 2012; www.eclareon.com; Доступно в Leonardo Energy - спросите эксперта; «Архивная копия» . Архивировано из оригинального 26 ноября 2012 года . Проверено 12 декабря 2012 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  60. ^ «Быстрые темпы роста ветроэнергетики стимулируют спрос на медь» . Ривьера Маритайм Медиа .
  61. ^ Ким, Джунбеум; Гийом, Бертран; Чанг, Джинук; Хван, Ёну (1 февраля 2015 г.). «Потребление критических и ценных материалов и потребность в ветроэнергетических системах в ЕС 27». Прикладная энергия . 139 : 327–334. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2014.11.003 . ISSN 0306-2619 . 
  62. ^ Уилберн, Д.Р. - Энергия ветра в Соединенных Штатах и ​​материалы, необходимые для наземной турбинной промышленности с 2010 по 2030 год - SIR 2011–5036
  63. ^ Бухгольц, Питер; Бранденбург, Торстен (1 января 2018 г.). «Спрос, предложение и динамика цен на минеральное сырье, имеющее отношение к переходу на возобновляемые источники энергии: энергия ветра, солнечная фотоэлектрическая энергия и накопление энергии». Chemie Ingenieur Technik . 90 (1–2): 141–153. DOI : 10.1002 / cite.201700098 . ISSN 1522-2640 . 
  64. ^ Уилберн, Дэвид. «Ветровая энергия в США и материалы, необходимые для наземных ветряных турбин с 2010 по 2030 годы» (PDF) . Министерство внутренних дел США.
  65. ^ Яп, Чуй-Вэй. «Китай отменяет квоты на экспорт редкоземельных минералов» . wsg.com .
  66. ^ «Рынок стекловолокна вырастет до 17 миллиардов долларов к 2024 году». Армированные пластмассы . 60 (4): 188–189. 1 июля 2016 г. doi : 10.1016 / j.repl.2016.07.006 . ISSN 0034-3617 . 
  67. ^ «Турбины, брошенные на свалку, вызывают споры о грязных оборотах ветра» . Блумберг . 31 июля 2019 . Проверено 6 декабря 2019 .
  68. ↑ Янг, Кэтрин (3 августа 2007 г.). «Канадские ветряные электростанции сдувают турбинных туристов» . Эдмонтонский журнал . Архивировано из оригинального 25 апреля 2009 года . Проверено 6 сентября 2008 года .
  69. ^ Анон. «Знаковое освещение на солнечной и ветровой энергии» . Energy Development Cooperative Ltd . Проверено 19 октября 2013 года .
  70. ↑ Small Wind. Архивировано 15 ноября 2011 г. на сайте Wayback Machine , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.
  71. ^ Мейерс, Йохан (2011). «Оптимальное расстояние между турбинами в полностью развитых пограничных слоях ветряной электростанции» . Энергия ветра . 15 (2): 305–317. Bibcode : 2012WiEn ... 15..305M . DOI : 10.1002 / we.469 .
  72. ^ "Новое исследование дает лучшее расстояние между турбинами для больших ветряных электростанций" . Университет Джона Хопкинса. 18 января 2011 . Проверено 6 ноября 2013 года .
  73. ^ М. Калаф; К. Менево; Дж. Мейерс (2010). «Исследование методом моделирования крупных вихрей полностью разработанных пограничных слоев массива ветряных турбин». Phys. Жидкости . 22 (1): 015110–015110–16. Bibcode : 2010PhFl ... 22a5110C . DOI : 10.1063 / 1.3291077 .
  74. ^ Dabiri, Джон О. (1 июля 2011). «Возможное увеличение плотности энергии ветряных электростанций на порядок за счет противовращающихся групп ветряных турбин с вертикальной осью». Журнал возобновляемой и устойчивой энергетики . 3 (4): 043104. arXiv : 1010.3656 . DOI : 10.1063 / 1.3608170 . S2CID 10516774 . 
  75. ^ GJW ван Бассель, доктор философии; МБ Заайер, магистр наук (2001). «Аспекты надежности, доступности и обслуживания крупных морских ветряных электростанций» (PDF) . Делфтский технологический университет : 2. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  76. ^ «Iberwind строится на 98% готовности с новым рысканием, усилением лезвия» . 15 февраля 2016 . Дата обращения 30 мая 2016 .
  77. ^ Барбер, S .; Wang, Y .; Jafari, S .; Chokani, N .; Абхари, РС (28 января 2011 г.). «Влияние образования льда на характеристики и аэродинамику ветряных турбин». Журнал солнечной энергетики . 133 (1): 011007–011007–9. DOI : 10.1115 / 1.4003187 . ISSN 0199-6231 . 
  78. ^ Нильсен, Янике (1 февраля 2015). "Ее спайлер геликоптерет борт и тыкт лаг мед есть" . Tu.no (на норвежском языке). Текниск Укеблад . Архивировано 20 января 2021 года. Они работают .. путем нагнетания горячего воздуха в лопасти ротора, чтобы лед таял, или с помощью нагревательных кабелей на переднем крае лопастей ротора, где налипает лед. В воду не добавляются никакие химические вещества, в отличие от антиобледенения самолетов, которое часто требует широкого использования химикатов. Цена на удаление льда с ветряной турбины эквивалентна стоимости двухдневного производства турбины.
  79. ↑ Мортен Лунд (30 мая 2016 г.). "Данск фирма сттер присбелённет сельвхэйсде кран и серияproduktion" . Ingeniøren . Архивировано 31 мая 2016 года . Дата обращения 30 мая 2016 .
  80. ^ Джереми Fugleberg (8 мая 2014). «Заброшенные сны ветра и света» . Атлас-обскура . Дата обращения 30 мая 2016 .
  81. ↑ Том Грей (11 марта 2013 г.). «Проверка фактов: об этих« заброшенных »турбинах…» . Американская ассоциация ветроэнергетики . Дата обращения 30 мая 2016 .
  82. ^ "Aldrende havmølleparker åbner отмечен для klog nedrivning" . Ingeniøren . Дата обращения 20 мая 2016 .
  83. ^ a b c «Преимущества и недостатки энергии ветра - идеи чистой энергии» . Идеи чистой энергии . 19 июня 2013 . Дата обращения 10 мая 2017 .
  84. ^ «Нормированная стоимость энергии и приведенная стоимость хранения 2018» . 8 ноября 2018 . Проверено 11 ноября 2018 .
  85. ^ "Жилые системы ветроэнергетики - энергия ветра Берджи" . bergey.com . Дата обращения 10 мая 2017 .[необходим неосновной источник ]
  86. ^ «О ветроэнергетике: информационные бюллетени и статистика» . www.pawindenergynow.org . Дата обращения 10 мая 2017 .
  87. ^ "Размер турбины" . Монитор ветра Фраунгофера .
  88. ^ Parisé, J .; Уокер, TR (2017). «Мониторинг птиц и летучих мышей после строительства промышленных ветряных турбин: основы политики Канады». Журнал экологического менеджмента . 201 : 252–259. DOI : 10.1016 / j.jenvman.2017.06.052 . PMID 28672197 . 
  89. ^ Хосанский, Дэвид (1 апреля 2011 г.). «Энергия ветра: полезна ли энергия ветра для окружающей среды?». CQ Исследователь .
  90. ^ Sovacool, BK (2013). «Птичьи преимущества энергии ветра: обновление 2009 г.». Возобновляемая энергия . 49 : 19–24. DOI : 10.1016 / j.renene.2012.01.074 .
  91. ^ «Самая мощная оффшорная ветряная турбина в мире: Haliade-X 12 МВт возобновляемой энергии GE» . Проверено 15 апреля 2020 .
  92. ^ "Рекордный Haliade-X 12 МВт получает сертификат полного типа" . Ривьера .
  93. ^ Виттруп, Санне. « Энергия от гигантской турбины Весты » (на датском, английском переводе ). Ingeniøren , 28 января 2014 г. Проверено 28 января 2014 г.
  94. ^ "Самая мощная ветряная турбина в мире получает значительный прирост мощности | MHI Vestas Offshore" . www.mhivestasoffshore.com . 2018 . Проверено 22 сентября 2018 года .
  95. ^ "MHI Vestas запускает турбину V164 мощностью 9,5 МВт в Лондоне" . www.mhivestasoffshore.com . Проверено 22 сентября 2018 года .
  96. ^ «Посещения: Большой ветряк» . Архивировано из оригинала на 1 мая 2010 года . Проверено 17 апреля 2010 года .
  97. ^ «Ветряные электростанции в Канаде - другие провинции» . 5 июня 2010 . Проверено 24 августа 2010 года .
  98. ^ "MBB Messerschmitt Monopteros M50 - 640,00 кВт - Ветряная турбина" . en.wind-turbine-models.com .
  99. ^ Vries, Eize де. «Крупный план - проект морской турбины Aerodyn мощностью 6 МВт» . www.windpoweroffshore.com .
  100. ^ «Мин Ян завершает строительство морской турбины мощностью 6,5 МВт» . www.windpowermonthly.com .
  101. Рианна Уэстон, Дэвид (12 марта 2015 г.). «EWEA Offshore: Aerodyn 6 МВт подключен к сети» . Ветроэнергетика ежемесячно . Архивировано из оригинала 14 марта 2015 года . Проверено 4 ноября 2019 года .
  102. ^ "ЭКСКЛЮЗИВ: Vestas тестирует концептуальную турбину с четырьмя роторами" . Ветроэнергетика ежемесячно . Архивировано 6 декабря 2020 года . Проверено 20 апреля 2016 года .
  103. ^ Санне Виттруп. "Вестас рейсер усæдванлиг ный мультиротор-виндмёлле" . Ingeniøren . Архивировано 3 декабря 2020 года . Проверено 20 апреля 2016 года .
  104. ^ Видео квадрокоптера на YouTube
  105. ^ «Превосходя Матильду: рекордные датские ветряные турбины» . Архивировано из оригинального 22 марта 2011 года . Проверено 26 июля 2010 года .
  106. ^ "Высотный ветрогенератор" . Книга рекордов Гиннеса .
  107. ^ Satullo, Sara (4 августа 2013). «Студенты Northampton Community College помогают установить мировой рекорд Гиннеса в Перу» . lehighvalleylive .
  108. ^ "Плавучая ветряная электростанция будет первой в Великобритании" . 2 ноября 2015 г. - через www.bbc.com.

дальнейшее чтение

  • Тони Бертон, Дэвид Шарп, Ник Дженкинс, Эрвин Боссани: Справочник по ветроэнергетике , John Wiley & Sons, 2-е издание (2011 г.), ISBN 978-0-470-69975-1 
  • Даррелл, Додж, Ранняя история до 1875 г. Архивировано 2 декабря 2010 г. в Wayback Machine , TeloNet Web Development, Copyright 1996–2001.
  • Эрсен Эрдем, Промышленное применение ветряных турбин
  • Роберт Гаш, Йохен Твеле (ред.), Ветряные электростанции. Основы, проектирование, строительство и эксплуатация , Springer 2012 ISBN 978-3-642-22937-4 . 
  • Эрих Хау, Ветряные турбины: основы, технологии, применение, экономика Springer, 2013 ISBN 978-3-642-27150-2 (предварительная версия в Google Книгах) 
  • Зигфрид Хейер, Grid-интеграция систем преобразования энергии ветра John Wiley & Sons, 3-е издание (2014 г.), ISBN 978-1-119-96294-6 
  • Питер Джеймисон, Инновации в конструкции ветряных турбин . Wiley & Sons 2011, ISBN 978-0-470-69981-2 
  • Дж. Ф. Манвелл, Дж. Дж. Макгоуэн, А. Л. Робертс, Объяснение энергии ветра: теория, дизайн и применение , John Wiley & Sons, 2-е издание (2012 г.), ISBN 978-0-47001-500-1 
  • Дэвид Спера (редактор) Технология ветряных турбин: фундаментальные концепции в разработке ветряных турбин , второе издание (2009 г.), ASME Press, ISBN 9780791802601 
  • Алоис Шаффарчик (редактор), Понимание технологии ветроэнергетики , John Wiley & Sons, (2014), ISBN 978-1-118-64751-6 
  • Герман-Йозеф Вагнер, Йотирмай Матур, Введение в системы ветроэнергетики. Основы, технология и работа . Springer (2013), ISBN 978-3-642-32975-3 
  • Г. А. Мансури, Н. Энаяти, Л. Б. Агиарко (2016), Энергия: источники, использование, законодательство, устойчивость, Иллинойс как модельный штат

внешняя ссылка

  • Harvesting the Wind (45 лекций профессора Магди Рагеба о ветряных двигателях)
  • Ветряк своими руками дома Полное видео и руководство по изображениям от Newphysicist
  • Экскурсия по ветроэнергетике
  • Мировая ассоциация ветроэнергетических технологий
  • Моделирование ветряной турбины, National Geographic
  • Международная ассоциация авиационной ветроэнергетики
  • Топ 21 крупнейших ветряных турбин в мире
  • База данных Tethys направлена ​​на сбор, систематизацию и предоставление информации о потенциальных экологических последствиях освоения морской ветроэнергетики.