Ветроэнергетика в германии реферат

Обновлено: 04.07.2024

Сегодня как никогда актуальны вопросы экологии. Наиболее основными являются: сохранение многообразия животного мира, рациональное использование природных ресурсов, снижение загрязнения биосферы. Постепенно человек начал решать эти вопросы, так как бездействие в области экологии губительно для самого человечества. Достаточно много мер было принято человеком для минимизации использования исчерпаемых природных ресурсов (к ним относятся нефть и газ, уголь). В целях экономии таких ресурсов начали использовать альтернативные источники энергии. 3

1 Энергия ветра 4

2История развития ветроэнергетики 4

3 Ветряные электростанции преимущества и недостатки 6

4 Ветроэлектростанция. Как это работает? 6

5 Типы ветродвигателей 9

6 Новые конструкции и технические решения 10

7 Ветроэнергетика в Казахстане 11

Список использованных источников 15

Введение
Сегодня как никогда актуальны вопросы экологии. Наиболее основными являются: сохранение многообразия животного мира, рациональное использование природных ресурсов, снижение загрязнения биосферы. Постепенно человек начал решать эти вопросы, так как бездействие в области экологии губительно для самого человечества. Достаточно много мер было принято человеком для минимизации использования исчерпаемых природных ресурсов (к ним относятся нефть и газ, уголь). В целях экономии таких ресурсов начали использовать альтернативные источники энергии.

Так как энергия ветра на земле неисчерпаема. Как показала практика и опыт многих стран, использование энергии ветра крайне выгодно, поскольку, во- первых, стоимость ветра равна нулю, а во-вторых, электроэнергия получается из энергии ветра, а не за счет сжигания углеродного топлива, продукты горения которого известны своим опасным воздействием на человека.

Изучение и развитие этой области необходимо.

1 Энергия ветра
Энергия ветра на земле неисчерпаема. Как показала практика и опыт многих стран, использование энергии ветра крайне выгодно, поскольку, во- первых, стоимость ветра равна нулю, а во-вторых, электроэнергия получается из энергии ветра, а не за счет сжигания углеродного топлива, продукты горения которого известны своим опасным воздействием на человека.

В связи с постоянными выбросами промышленных газов в атмосферу и другими факторами возрастает контраст температур на земной поверхности. Это является одним из основных факторов, который приводит к увеличению ветровой активности во многих регионах нашей планеты и, соответственно, актуальности строительства ветростанций.

Удаленные районы, недостаточно обеспеченные электроэнергией, практически не имеют другой, экономически выгодной альтернативы, как строительство ветроэлектростанций.

Ветер обладает кинетической энергией, которая может быть превращена ветромеханическим устройством в механическую, а затем электрогенератором в электрическую энергию.

Энергия ветра пропорциональна кубу скорости ветра:
(1)
где d - плотность воздуха,

A - площадь, через которую проходит воздух,

t - период времени,

A - площадь, через которую проходит воздух,

S - скорость ветра.

Впервые энергия ветра была использована, по - видимому, для передвижения парусных судов, а позднее-также для подъема воды и размола зерна. Первые ветряные двигатели, по предположению - с вертикальной осью вращения, были построены более 2 тыс. лет назад. Вавилоняне еще до нашей эры использовали их для осушения болот, в Египте, на Ближнем Востоке, в Персии строили ветряные водоподъемники и мельницы. До настоящего времени в некоторых странах бассейна Средиземного моря можно встретить ветряные мельницы с крыльями, имеющими поперечные паруса.

К середине прошлого столетия в США эксплуатировалось почти 6 млн. маломощных ветродвигателей для подъема воды, выработки электроэнергии и выполнения других простых работ. Более 150 тыс. установок насчитывается в США и сегодня.

По неполным данным ЮНЕСКО, в 1960г. в мире насчитывается более 1 млн ВЭС различных типов и назначение, в том числе более полумиллиона быстроходных ветроэлектрических агрегатов. Большинство ветродвигателей использовалось в системах сельскохозяйственного водоснабжения, для зарядки аккумуляторных батарей и питания энергией небольших объектов, на линиях радиорелейной связи и для других целей в районах с благоприятным ветровым режимом, удаленных от источников централизованного энергоснабжения, В 1968 г. только в Австралии эксплуатировалось почти 250 тыс. ветроустановок.

Ветряные электростанции преимущества и недостатки

Преимущества:

- Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду вредными выбросами.

- Ветровая энергия, при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками.

- Источник энергии ветра — природа — неисчерпаема.

- Ветер от природы нестабилен, с усилениями и ослаблениями. Это затрудняет использование ветровой энергии. Поиск технических решений, которые позволили бы компенсировать этот недостаток — главная задача при создании ветряных электростанций.

- Качественные ветрогенераторы очень дороги и практически неокупаемы.

- Ветряные электростанции создают вредные для человека шумы в различных звуковых спектрах. Обычно ветряные установки строятся на таком расстоянии от жилых зданий, чтобы шум не превышал 35-45 децибел.

- Ветряные электростанции создают помехи телевидению и различным системам связи. Применение ветряных установок — в Европе их более 26 000, позволяет считать, что это явление не имеет определяющего значения в развитии альтернативной электроэнергетики.

- Ветряные электростанции причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования. [2]

Все ветроэлектростанции работают по одному принципу (рисунок 1):

Ветроколесо (ротор), преобразует энергию набегающего ветрового потока в механическую энергию вращения оси турбины. Диаметр ветроколеса колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров. Частота вращения составляет от 15 до 100 об/мин. Обычно для соединенных с сетью ВЭУ частота вращения ветроколеса постоянна. Для автономных систем с выпрямителем и инвертором - обычно переменная;

Мультипликатор - промежуточное звено между ветроколесом и электрогенератором, который повышает частоту вращения вала ветроколеса и обеспечивает согласование с оборотами генератора. Исключение составляют ВЭУ малой мощности со специальными генераторами на постоянных магнитах; в таких ветроустановках мультипликаторы обычно не применяются;

Башня (ее иногда укрепляют стальными растяжками), на которой установлено ветроколесо. У ВЭУ большой мощности высота башни достигает 80 м. Обычно это цилиндрические мачты, хотя применяются и решетчатые башни;

Основание (фундамент) предназначено для предотвращения падения установки при сильном ветре. Кроме того, для защиты от поломок при сильных порывах ветра и ураганах почти все ВЭУ большой мощности автоматически останавливаются, если скорость ветра превышает предельную величину. [3]

Рисунок 1 – Принцип работы турбины
В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Рисунок 2 – Схема работы ветрогенератор
Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Рисунок 3 – Принципиальная схема ветрогенератора
Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию.

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

В настоящее время существует множество различных концептуальных конструкций ветрогенераторов, которые по типу ветроколес (роторов, турбин, винтов) можно разделить на два основных вида. Это ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (крыльчатые) и с вертикальной (карусельные, так называемые Н-образные турбины) (рисунок 2).

А Б
Рисунок 2 – Типы ветродвигателей А – с горизонтальной, Б –вертикальной осями вращения
Ветряные двигатели с горизонтальной осью вращения. В ветряках с горизонтальной осью вращения роторный вал и генератор располагаются наверху, при этом система должна быть направлена на ветер. Малые ветряки направляются с помощью флюгерных систем, в то время как на больших (промышленных) установках есть датчики ветра и сервоприводы, которые поворачивают ось вращения на ветер. Большинство промышленных ветрогенераторов оснащены коробками передач, которые позволяют системе подстраиваться под текущую скорость ветра.

Ветроколесо может быть выполнено с различным количеством лопастей: от однолопастных ветрогенераторов с контргрузами до многолопастных (с числом лопастей до 50 и более).

Ветряные двигатели с вертикальной осью вращения. Основным преимуществом такой системы является отсутствие необходимости направления оси на ветер, так как ВЭУ использует ветер, поступающий с любого направления. Кроме того, упрощается конструкция и уменьшаются гироскопические нагрузки, вызывающие дополнительные напряжения в лопастях, системе передач и прочих элементах установок с горизонтальной осью вращения. Особенно эффективны такие установки в областях с переменным ветром. Вертикально-осевые турбины работают при низких скоростях ветра и любых его направлениях без ориентации на ветер, но имеют малый КПД. [4]

Поиск новых решений в ветроэнергетике продолжается, и уже есть оригинальные изобретения, например турбопарус (рисунок 3). Ветрогенератор монтируется в виде длинной вертикальной трубы в 100 м высотой, в которой из-за температурного градиента между концами трубы возникает мощный воздушный поток. Сам электрогенератор вместе с турбиной предлагается установить в трубе, в результате чего поток воздуха обеспечит вращение турбины.

А Б
Рисунок 3 – Новые конструкции и технические решения

На сегодняшний день в Казахстане имеется ветроэлектростанции представленные в таблице 1. [5]
Таблица 1. Ветроэлектростанции Казахстана

Географическое расположение Казахстана является благоприятной для сбора энергии ветра. Наша республика находится в ветровом поясе северного полушария и имеет сильные потоки ветра, преимущественно Юго-Западного и СевероВосточного направления. В ряде регионов наблюдаются сильные перемещения воздуха, среднегодовая скорость которых составляет более 6 м/с.

Алматинская область обладает уникальными площадками потенциального строительства ВЭС. Это Джунгарские ворота и Шелекский коридор. Так, в Джунгарских воротах: среднегодовая скорость ветра на высоте 50 м. – 9,7 м/с, плотность потока – 1050 Вт/м2 , количество часов работы ВЭС с полной нагрузкой – 4400 ч/год. Соответственно, в Шелекском коридоре: среднегодовая скорость ветра на высоте 50 м. – 7,8 м/с, плотность потока – 310 Вт/м2 , количество работы ВЭС с полной нагрузкой – 3100 ч/год. Общепризнано, что Джунгарские ворота по ветровым характеристикам являются самой перспективной площадкой строительства ВЭС. [7].

Заключение
Несмотря на массовое производство, стоимость строительства современной ветряной электростанции велика. Однако, следует отметить, что ничтожна стоимость ее эксплуатации. Экологические и экономические выгоды зависят от правильного расположения. Требует это детального и всестороннего анализа как технических аспектов, так и экологических, а также финансовых. Ветряная энергетика соответствует всем условиям, необходимым для причисления ее к экологически чистым методам производства энергии. Основные преимущества электростанции это: отсутствие загрязнения окружающей среды - производство энергии из ветра не приводит к выбросам вредных веществ в атмосферу или образованию отходов, использование возобновляемого, неисчерпаемого источника энергии, экономия на топливе, на процессе его добычи и транспортировки, территория в непосредственной близости может быть полностью использована для сельскохозяйственных целей, стабильные расходы на единицу полученной энергии, а также рост экономической конкурентоспособности по сравнению с традиционными источниками энергии, минимальные потери при передаче энергии – ветряная электростанция может быть построена как непосредственно у потребителя, так и в местах удаленных, которые в случае с традиционной энергетикой требуют специальных подключений к сети, простое обслуживание, быстрая установка, низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.

Несмотря на все преимущества, ветряки имели серьезные недостатки. Эффект их работы зависел от погодных условий, поэтому в безветренные дни и дни, когда ветер очень сильный, ветряки не могли работать. Однако, энергия всех видов была, есть и будет нам нужна.

Ветроэнергетика на территории Казахстана является одним из самых перспективных видов возобновляемых источников энергии и может быть вполне конкурентоспособной на рынке электроэнергии только после возврата инвестиции.

История использования энергии ветра; современные методы генерации электроэнергии. Малая ветроэнергетика в России: экономические и экологические аспекты. Ветряные электростанции Германии; поставщики ветрогенераторов. Потенциал ветроэнергетики Китая.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	15.06.2013
Размер файла	1,4 M

Подобные документы

История использования и современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра. Перспективы развития ветроэнергетики в мире, экономические и экологические аспекты, себестоимость электроэнергии. Проект "Джунгарские ворота" в Казахстане, его цель.

реферат [835,1 K], добавлен 01.03.2011

Описания ветроэнергетики, специализирующейся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в любую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Изучение современных методов генерации электроэнергии из энергии ветра.

презентация [2,0 M], добавлен 18.12.2011

История использования энергии ветра. Современные методы генерации электроэнергии, конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Мировые мощности ветряной энергетики, проблемы, экологические аспекты и перспективы развития.

реферат [580,7 K], добавлен 21.11.2010

Современные методы генерации и использование электричества из энергии ветра. Экономические и экологические аспекты ветроэнергетики, перспективы развития в РФ. Моделирование систем электроснабжения на базе дизель-генератора и ветроэлектрической установки.

дипломная работа [4,5 M], добавлен 29.07.2012

Динамика развития возобновляемых источников энергии в мире и России. Ветроэнергетика как отрасль энергетики. Устройство ветрогенератора - установки для преобразования кинетической энергии ветрового потока. Перспективы развития ветроэнергетики в России.

реферат [3,4 M], добавлен 04.06.2015

Преобразованная энергия солнечного излучения. Потенциал и перспектива использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Выработка электроэнергии с помощью ветра. Ветроэнергетика в Украине. Развитие нетрадиционной энергетики Крыма.

реферат [677,3 K], добавлен 20.01.2011

Генерация электроэнергии из энергии ветра, история ее использования. Ветровые электростанции и их основные типы. Промышленное и частное использование ветровых электростанции, их преимущества и недостатки. Использование ветровых генераторов в Украине.

Узнаем как Германия осуществила свой переход к возобновляемой энергетике и чего она добилась на сегодняшний момент.

В Германии переход к возобновляемой энергетике начался именно с ветровой энергии в начале 1990-х годов. В настоящее время прибрежная ветроэнергетика является самым дешевым возобновляемым источником энергии. В 2016 году Германия получила около 12 процентов электроэнергии от наземных ветровых станций. К 2020 году в Германии планируется утроить долю ветроэнергетики (как береговой, так и оффшорной).

Ветроэнергетика Германии

При этом сектор ветроэнергетики морского базирования значительно отличается от традиционной береговой. Последняя состоит из ветростанций среднего размера, принадлежащих местным сообществам и малым инвесторам, в то время как оффшорная ветроэнергетика почти полностью находится в руках крупных корпораций и коммунальных предприятий, многие из которых до настоящего момента сопротивлялись переходу к возобновляемой энергетике.

Традиционный наземный сектор хочет модернизации старых ветростанций, так как технологии ветровых турбин с 1990-х годов были значительно усовершенствованы: теперь при помощи гораздо меньшего количества турбин можно произвести гораздо большее количество энергии. Примерно 15 процентов новых турбин, введенных в строй в 2016 году, заменили старые. С 2014 года производство береговой ветровой энергии выросло почти в девять раз с 1,4 ТВт·ч до 12,4 ТВ·ч.

Современные ветровые турбины в 50 раз мощнее, чем выпущенные 20 лет назад
Модернизация является важной проблемой для Германии. Поскольку вертовая энергетика развиватеся здесь уже два десятилетия, первые ветряные электростанции, получившие зеленые тарифы, уже выработали свой ресурс, и даже те, которым осталось проработать еще несколько лет, не используют пространство так эффективно, как последние модели.

В конце концов, производительность средней современной турбины примерно в 10 раз выше, чем у средней турбины, произведенной в середине 1990-х годов. Иначе говоря, заменив старые турбины новыми — модеринизировав их — мы получим большее количество ветровой энергии, при том что места ветряные фермы будут гораздо меньше.

Для примера, турбина, произведенная в 2016 году, имеет номинальную мощность в два раза выше, чем у турбины, установленной в 2000, и в несколько раз больше, чем у установленных в 1990-е годы.

Германия имеет виды на оффшорную ветрову энергию: правительство намерено разместить в немецких водах установки на 6,5 гигаватт к 2020 году и 15 ГВт к 2030. 2015 год стал рекордным для Германии по объему ветровой энергии — установлены генераторы общей производительность 2,2 ГВт, в результате чего общая выработка достигла 3,3 ГВт. В 2010 году к сети был соединен первый немецкий оффшорный ветропарк — Альфа Вентус, за которым в 2011 году последовали коммерческие ветропарки Бард 1 и Балтик 1.

Уже выданы разрешения на строительство еще 20 ветростанций морского базирования в пределах эксклюзивной экономической зоны Германии в Северном море и еще трех в Балтийском море. В 2016 году мощность морской ветроэнергетики выросла на 818 мегаватт.

Предполагается, что ветровые электростанции на шельфе более надежны в плане выработки энергии, так как в открытом море ветра откличаются большим постоянством. На недавних акционах цены на морскую ветровую энергию соответствовали ожидаемым к 2025 году.

Тем не менее, морская ветровая энергия стоит сейчас в два-три раза больше, чем береговая. Кроме того, немецкий рынок ветровой энергии настроен по отношению к оффшорной ветроэнергетике в некоторой степени индифферентно, потому что такие проекты находятся в основном в руках крупных корпораций, в то время как береговая ветроэнергетика управляется в основном гражданами.

Поддержка, которую правительство Меркель оказывает оффшорной ветроэнергетике, иногда интерпретируется как средство поощрения крупных немецких энергетических компаний, чьи ядерные реакторы правительство закрыло. К концу 2016 года оффшорные ветроэнергетические мощности Германии составляли чуть более 4,1 гигаватта.

В частности, на момент подачи заявки не требовалась оценка воздействия на окружающую среду, а сами проекты получали право на наивысшую выигрышную цену вне зависимости от фактически заявленной цены. В результате более 96 процентов объемов первого раунда аукциона были использованы именно этими проектами.

По мере увеличения количества работающих ветряных турбин, люди убеждаются, что опасения, связанные с производимым ими шумом, преувеличены. На международном уровне озабоченность воздействием ветровых турбин на здоровье ограничивается всего лишь несколькими местами.

Последствия для здоровья крайне редко обсуждаются на дебатах в Германии и Дании — двух странах с наибольшей плотностью ветроэлектростанций. Напротив, люди понимают, что последствия для здоровья скорее положительные, так как чистая энергия ветра заменяет грязную угольную и потенциально опасную ядерную.

Наконец, по мере роста количества ветряных ферм люди привыкают к их внешнему виду и начинают воспринимать их не более навязчивыми, чем столбы освещения, здания и дороги, и менее шумными, чем автомобили.

Благодаря технологическому усовершенствованию последних лет, использование ветровой энергии становится более привлекательным для удаленных от моря территорий. В южной Германии — особенно в юго-западной федеральной земле Баден-Вюртемберг, где ветроэнергетика представлена пока очень слабо — были устранены существующие в области планирования барьеры, которые препятствовали установке ветровых турбин в лесах и на склонах холмов.

В то же время новые турбины должны соответствовать строгим экологическим критериям. Земля Баден-Вюртемберг, правительство которой впервые возглавляет партия зеленых, планирует значительно увеличить число вводимых ежегодно новых ветроэнергетических мощностей с целью к 2020 году довести их долю в энергетическом секторе до 10 процентов. Баден-Вюртемберг является одной из наиболее экономически сильных федеральных земель Германии.

Сектор наземной ветроэнергетики, несомненно, стал крупным успехом 2016 года: после рекордных 4,4 гигаватт в 2014 году, почти четверть из которых заменили выведенные из эксплуатации старые установки, были добавлены еще 4,3 гигаватта. В 2015 году были построены еще 3,5 гигаватта мощностей.

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Ветроэнергетика в Германии это растущая отрасль. Установленная мощность 55,6 гигаватт (ГВт) на конец 2017 года, 5,2 ГВт от морских установок. В 2019 году четверть всей электроэнергии страны была произведена с использованием энергии ветра, [2] по сравнению с 9,3% в 2010 г. [3]

Более 26 772 Ветряные турбины к концу 2015 года были расположены в федеральной территории Германии, и у страны есть планы на дальнейшее расширение. [4] [5] По состоянию на конец 2015 года Германия была третьим по величине производителем ветроэнергетики в мире по количеству установок, уступая Китай и Соединенные Штаты Америки. [6] В Германии также есть ряд производителей турбин, например Enercon, Nordex и Сенвион.

Содержание

Береговая ветроэнергетика

С 1995 года береговая ветроэнергетика является важной и крупной отраслью в Германии. [ нужна цитата ] В 1995 году валовая выработка энергии ветра на суше составила 1 530 ГВтч. К 2019 году валовая продукция наземной ветроэнергетики составила более 101000 ГВтч, что позволило Германии вырабатывать около пятой части страны за счет ветра. [7] В настоящее время ведутся работы над более крупными береговыми установками, которые, возможно, позволят увеличить долю энергии ветра в Германии. [ нужна цитата ] Германия также примечательна наличием там некоторых крупных производителей ветряных турбин, таких как Enercon в Аурих, Сенвион в Гамбург, и Nordex в Росток.

Оффшорная ветроэнергетика

Оффшорная ветроэнергетика также имеет большой потенциал в Германии. [8] Скорость ветра на море на 70–100% выше, чем на суше, и намного более постоянна. Уже разработано новое поколение ветряных турбин мощностью 5 МВт или более, способных полностью использовать потенциал энергии ветра на море, и доступны прототипы. Это позволяет рентабельно эксплуатировать морские ветряные электростанции после того, как будут преодолены обычные первоначальные трудности, связанные с новыми технологиями. [9]

15 июля 2009 года завершилось строительство первой немецкой морской ветряной турбины. Эта турбина является первой из 12 ветряных турбин для альфа вентус оффшорная ветряная электростанция в Северном море. [10]

После Японские ядерные аварии 2011 г., Федеральное правительство Германии работает над новым планом по увеличению коммерциализация возобновляемой энергии, уделяя особое внимание морские ветряные электростанции. [11] По плану большой Ветряные турбины будет возведен вдали от береговой линии, где ветер дует более стабильно, чем на суше, и где огромные турбины не будут беспокоить жителей. План направлен на снижение зависимости Германии от энергии, получаемой от угля и атомных электростанций. [12] Правительство Германии хочет, чтобы к 2020 году было установлено 7,6 ГВт, а к 2030 году - 26 ГВт. [13]

Основной проблемой будет отсутствие достаточных сетевых мощностей для передачи электроэнергии, вырабатываемой в Северном море, крупным промышленным потребителям на юге Германии. [14]

Государственная поддержка

С 2011 года федеральное правительство Германии работает над новым планом увеличения коммерциализация возобновляемой энергии, [17] с особым упором на морские ветряные электростанции. [12]

В 2016 году Германия решила заменить зеленые тарифы на аукционы с 2017 года, сославшись на зрелый характер рынка ветроэнергетики, который лучше всего обслуживается таким образом. [18]

Энергетический переход

Снижение зависимости от атомных станций до сих пор имело следствием возросшую зависимость от ископаемого топлива и импорта электроэнергии из Франции. Однако по доброму ветру Германия экспортирует во Францию; в январе 2015 года средняя цена составляла 29 евро / МВтч в Германии и 39 евро / МВтч во Франции. [20] Одним из факторов, препятствующих эффективному использованию новых возобновляемых источников энергии, было отсутствие сопутствующих инвестиций в энергетическую инфраструктуру (SüdLink) для вывода электроэнергии на рынок. [19] [21] Ограничение передачи иногда заставляет Германию платить Датская ветроэнергетика прекратить производство; в октябре / ноябре 2015 года это составило 96 ГВтч стоимостью 1,8 млн евро. [22]

В Германские государства по-разному относятся к строительству новых линий электропередач. Для промышленности были заморожены тарифы, и поэтому возросшие затраты на Energiewende переложили на потребителей, у которых выросли счета за электроэнергию. У немцев в 2013 году были одни из самых высоких затрат на электроэнергию в Европе. [23]

Общественное мнение

Информация о ветроэнергетике в Германии за 2016 год: производство электроэнергии, развитие, инвестиции, мощность, занятость и общественное мнение. [5]

С 2008 года ветроэнергетика пользуется очень большим признанием в обществе. [24]

В Германии сотни тысяч людей инвестировали в гражданские ветряные электростанции по всей стране, а тысячи малых и средних предприятий ведут успешный бизнес в новом секторе, в котором в 2015 году было занято 142 900 человек и произведено 12,3 процента электроэнергии Германии в 2016 году. . [25]

Однако в последнее время наблюдается рост местного сопротивления расширению ветроэнергетики в Германии из-за ее воздействия на ландшафт, случаев вырубки лесов для строительства ветряных турбин, излучения низкочастотного шума, [26] [27] и негативное воздействие на дикую природу, такую как хищные птицы и летучие мыши. [28] [29]

Восстановление

Восстановление, замена ветряных турбин первого поколения современными многомегаваттными машинами, происходит в Германии. Современные турбины лучше используют доступную энергию ветра, поэтому больше энергии ветра может поступать с того же участка земли. Современные турбины также предлагают гораздо лучшую интеграцию в сеть, поскольку они используют метод подключения, аналогичный традиционным электростанциям. [30] [31]

Статистика

Годовая ветроэнергетика в Германии за 1990-2015 гг., Показанная в полулогарифмический сюжет с установленная мощность (МВт) красным, а выработанная мощность (ГВт-ч) синим

Установленные мощности и выработка ветровой энергии за последние годы показаны в таблице ниже:

Общая установленная мощность и генерация в Германии (на суше и на море, вместе взятые) [16]

Год	1990	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999
Установленная мощность (МВт)	55	106	174	326	618	1,121	1,549	2,089	2,877	4,435
Генерация (ГВт · ч)	71	100	275	600	909	1,500	2,032	2,966	4,489	5,528
Коэффициент мощности	14.74%	10.77%	18.04%	21.01%	16.79%	15.28%	14.98%	16.21%	17.81%	14.23%
Год	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009
Установленная мощность (МВт)	6,097	8,738	11,976	14,381	16,419	18,248	20,474	22,116	22,794	25,732
Генерация (ГВт · ч)	9,513	10,509	15,786	18,713	25,509	27,229	30,710	39,713	40,574	38,648
Фактор емкости	17.81%	13.73%	15.05%	14.64%	17.53%	16.92%	17.04%	20.44%	19.45%	17.19%
Год	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017 [32]	2018 [33]	2019 [34]
Установленная мощность (МВт)	26,903	28,712	30,979	33,477	38,614	44,541	49,534	55,550	59,420	61,357
Генерация (ГВт · ч)	37,795	48,891	50,681	51,721	57,379	79,206	77,412	103,650	111,410	127,230
Фактор емкости	16.04%	19.44%	18.68%	17.75%	17.07%	20.43%	17.95%	21.30%	21.40%

Общая установленная мощность и генерация (только на море) [16]

Год	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018
Установленная мощность (МВт)	30	80	188	268	622	994	3,297	4,150	5,260
Генерация (ГВт · ч)	38	176	577	732	918	1,471	8,284	12,365	17,420 [35]	19,070 [35]
% Wind Gen.	0.1	0.5	1.2	1.4	1.8	2.6	10.5	16.0	16.8
Фактор емкости	14.46%	25.11%	35.04%	31.18%	16.85%	19.94%	28.68%	34.01%	37.81%

состояния

Этот раздел должен быть обновлено. Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Май 2018 )

Ветроэнергетика — отрасль энергетики , специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии , так как она является следствием деятельности солнца . Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2010 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 196,6 гигаватт . В том же году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 430 тераватт-часов (2,5 % всей произведённой человечеством электрической энергии). Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2011 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 28 % всего электричества, в Португалии — 19 %, в Ирландии — 14 %, в Испании — 16 % и в Германии — 8 %. В мае 2009 года 80 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе.

Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции, возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии. Для решения подобных проблем используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.

История использования энергии ветра

Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами.

Масса козловой мельницы была ограниченной в связи с тем, что её приходилось поворачивать вручную. Поэтому была ограниченной и её производительность. Усовершенствованные мельницы получили название шатровых .

В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы.

В Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.

Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

Мощность ветрогенератора зависит от площади, ометаемой лопастями генератора, и высоты над поверхностью. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

Воздушные потоки у поверхности земли/моря являются ламинарными — нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров. Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество резко растёт в мире. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность пропорциональна третьей степени скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в восемь раз.

E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, масса гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 10,0 МВт для офшорного применения. В 2009 году турбины класса 1,5 — 2,5 МВт занимали 82 % в мировой ветроэнегетике.

Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Наиболее эффективной конструкцией для территорий с малой скоростью ветровых потоков признаны ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, т. н. роторные, или карусельного типа. Сейчас все больше производителей переходят на производство таких установок, так как далеко не все потребители живут на побережьях, а скорость континентальных ветров обычно находится в диапазоне от 3 до 12 м/с. В таком ветрорежиме эффективность вертикальной установки намного выше. Стоит отметить, что у вертикальных ветрогенераторов есть ещё несколько существенных преимуществ: они практически бесшумны и не требуют совершенно никакого обслуживания, при сроке службы более 20 лет. Системы торможения, разработанные в последние годы, гарантируют стабильную работу даже при периодических шквальных порывах до 60 м/с.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Но стоимость инвестиций по сравнению с сушей выше в 1,5 — 2 раза. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции . Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года . Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.

5 июня 2009 года компании Siemens AG и норвежская Statoil объявили об установке первой в мире коммерческой плавающей ветроэнергетической турбины мощностью 2,3 МВт, производства Siemens Renewable Energy.

Статистика по использованию энергии ветра

В 2010 году суммарные мощности ветряной энергетики выросли во всём мире до 196,6 ГВт. Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов. В 2010 году в Европе было сконцентрировано 44% установленных ветроэлектростанций, в Азии - 31%, в Северной Америке - 22%.

В то же время, по данным European Wind Energy Association, суммарная вырабатываемая мощность ветряной энергии в России за 2010 год составила 9 МВт, что приблизительно соответствует показателям Вьетнама (31 МВт), Уругвая (30,5 МВт), Ямайки (29,7 МВт), Гваделупы (20,5 МВт), Колумбии (20 МВт), Гайаны (13,5 МВт) и Кубы (11,7 МВт).

В 2007 году ветряные электростанции Германии произвели 6,2 % от всей произведённой в Германии электроэнергии . В 2009 году 19,3 % электроэнергии в Дании вырабатывалось из энергии ветра. В 2009 году в Китае ветряные электростанции вырабатывали около 1,3 % суммарной выработки электроэнергии в стране. В КНР с 2006 года действует закон о возобновляемых источниках энергии. Предполагается, что к 2020 году мощности ветроэнергетики достигнут 80-100 ГВт.

Португалия и Испания в некоторые дни 2007 года из энергии ветра выработали около 20 % электроэнергии. 22 марта 2008 года в Испании из энергии ветра было выработано 40,8 % всей электроэнергии страны

Читайте также: