История использования энергии ветра
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………...……..3
1.1 История использования энергии ветра………………………………...6
1.2 Основные проблемы энергетики и альтернативной энергетики……10
1.3 Электрохимические накопители……………………………………..13
1.4 Процессы в электрохимическом аккумуляторе…………………..….16
2.1 Изучение процесса зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов по регистрации ультразвуковых колебаний…………………………………….....18
2.2 Методика экспериментов…………………………………………..…23
2.3 Преимущества и недостатки Ni-Cd аккумуляторных батарей…...…28
2.4 Механизмы электродных реакций Ni-Cd аккумулятора…………….31
ВВЕДЕНИЕ
Электроэнергетика России считается базовой отраслью национальной экономики, стабильность работы которой для развития страны имеет особое значение. В настоящее время она занимает главенствующее положение не только в структуре проблем экономики страны, но и в проблемах, связанных с экологической обстановкой.
Наиболее эффективным решением ситуации в энергетической промышленности выступает развитие альтернативных источников энергии.
Учитывая специфику физико-географических условий России, наиболее реальным представляется источник энергии ветра. Развитие ВЭС предоставит России практически неисчерпаемый источник электроэнергии, а экологии – весомое снижение объемов губительных выбросов.
|
|
|
Еще одна важная особенность ветровой энергии, это ее децентрализованность, возможность размещения в непосредственной близости к потребителю, а значит исключение потерь, связанных с транспортировкой электрической энергии. Не менее важен для энергетики эффект выступает также и в стимулировании ресурсосбережения.
Технический потенциал ветровой энергии России оценивается в размере свыше 50 трлн кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.
Особой концентрацией ветропотенциала отличаются побережья Тихого и Арктического океанов, предгорные и горные районы Кавказа, Урала, Алтая, Саян. В приближённых к потребителям и имеющим подходящую инфраструктуру возможно строительство крупных ветропарков, среди них можно выделить побережья Кольского полуострова, Приморья, юга Камчатки, Каспийское и Азовское побережья.
Развитию масштабной ветроэнергетики в стране располагают запасы природного газа, лучше других видов топлива, подходящего для высокоманевренной генерации, а в отдельных районах, как например Карелия, Мурманская область, Кавказ — действует маневренная гидроэнергетика. Весьма эффектно применение малых ветроустановок, например для поднятия грунтовой воды и непосредственной выработки тепла, в степной сельской местности.
|
|
|
Крупнейшие действующие ветропарки расположены в Крыму (Останинская ВЭС мощностью 25 МВт, Сакская ВЭС — 19 МВт и Тарханкутская ВЭС — 15 МВт), Калининградской области (Зеленоградская ВЭУ), Камчатском крае, Чукотском автономном округе (Анадырская ВЭС), Республике Башкортостан (ВЭС Тюпкильды).
Установленная мощность ветряных электростанций в стране на 2014 год составляет около 83 МВт, суммарная выработка не превышает 40 ГВт·ч/год.
Поэтому, ветроэнергетическое производство главенствует по экологическим и экономическим показателям целесообразности, а значит, целесообразно и перспективно в изучении и развитии.
Целью данной работы является исследование электрохимических процессов ветроэнергетических установок.
В целом, проблема эффективного аккумулирования энергии, вырабатываемой в том числе из возобновляемых источников энергии, сейчас является одним из наиболее сложных вопросов энергетики. Конечно, внедрение аккумуляторов сделает энергоснабжение более надежным, позволит резервировать его.
|
|
|
С помощью аккумулирующих устройств решаются следующие задачи:
• выравнивание пульсирующей мощности, которую вырабатывает генерирующая установка в условиях, например, постоянно меняющейся скорости ветра;
• согласование графиков производства и потребления энергии с целью питания потребителей в периоды, когда агрегат не работает или его мощности недостаточно;
• увеличение суммарной выработки энергии генерирующей установкой.
Для реализации этих задач сейчас применяют, как правило, так называемые емкостные аккумулирующие устройства, в которых запас энергии рассчитан на 2‑3‑суточное потребление. Они необходимы для использования в периоды достаточно длительных спадов генерации энергии.
При решении вопросов, связанных с аккумулированием энергии, должны приниматься во внимание многие характеристики аккумуляторов:
• относительная масса;
• удельные затраты;
• длительность хранения энергии;
• сложность энергетических преобразований;
• безопасность эксплуатации и т. п.
Требуемая емкость аккумулятора зависит от типа и характеристик агрегата, условий и схемы использования генерирующей установки, мощности нагрузки и схемы потребителя. Она определяется также исходя из технико-экономических показателей, т. к. аккумулирование не должно приводить к большому увеличению затрат на энергоснабжение объекта.
|
|
|
Россия нуждается в форсированном развитии электроэнергетики: увеличении объема вырабатываемой электроэнергии. Наращивание объемов производства новых электростанций и повышение мощностей уже существующих электростанций будет происходить, в частности, путем увеличения единичных мощностей и эффективности энергопроизводящих агрегатов. В России в настоящее время свыше 80 электростанций мощностью 1 млн кВт и более, что составляет 60% мощностей электростанций страны.
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 XIII веке принесены в Европу крестоносцами. Мельницы на козлах, так называемые немецкие мельницы, являлись до середины XVI века единственно известными. Сильные бури могли опрокинуть такую мельницу вместе со станиной. В середине XVI столетия один фламандец нашёл способ, посредством которого это опрокидывание мельницы делалось невозможным. В мельнице он ставил подвижной только крышу, и для того, чтобы поворачивать крылья по ветру, необходимо было повернуть лишь крышу, в то время как само здание мельницы было прочно укреплено на земле.
В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы: Толедо — 1526 год, Глостер — 1542 год, Лондон — 1582 год, Париж — 1608 год и так далее.
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. Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в XIX веке в Дании. Там в 1890 году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908 году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 метра и четырёхлопастные роторы диаметром 23 метра. Предшественница современных ветроэлектростанций с горизонтальной осью имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров. К 1941 году единичная мощность ветроэлектростанций достигла 1,25 МВт.
В период с 1940-х по 1970-е годы ветроэнергетика переживает период упадка в связи с интенсивным развитием передающих и распределительных сетей, дававших независимое от погоды энергоснабжение за умеренные деньги. Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1970-х после нефтяного кризиса 1973 года. Кризис продемонстрировал зависимость многих стран от импорта нефти и привел к поиску вариантов снижения этой зависимости. В середине 1970-х в Дании начались испытания предшественников современных ветрогенераторов. Позднее чернобыльская катастрофа также стимулировала интерес к возобновляемым источникам энергии. Калифорния осуществила одну из первых программ стимулирования ветроэнергетики, начав предоставление налоговых льгот для производителей электроэнергии из ветра.
В середине 1920-х годов ЦАГИ разрабатывал ветроэлектрические станции и ветряки для сельского хозяйства. Конструкция «крестьянского ветряка» могла быть изготовлена на месте из доступных материалов. Его мощность варьировалась от 3 л. с., 8 л. с. до 45 л. с. Такая установка могла освещать 150—200 дворов или приводить в действие мельницу. Для постоянства работы был предусмотрен гидравлический аккумулятор. Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 млрд кВт⋅ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт⋅ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России. Энергетические ветровые зоны в России расположены, в основном, на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, в районах Нижней и Средней Волги, и Дона, побережье Каспийского, Охотского, Баренцева, Балтийского, Чёрного и Азовского морей. Отдельные ветровые зоны расположены в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале. Максимальная средняя скорость ветра в этих районах приходится на осенне-зимний период — период наибольшей потребности в электроэнергии и тепле. Около 30 % экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14 % — в Северном экономическом районе, около 16 % — в Западной и Восточной Сибири. Суммарная установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2009 год составляет 17-18 МВт.
Самые крупные ветроэлектростанции России находятся в Крыму: Донузлавская ВЭС (суммарная мощность 18,7 МВт), Останинская ВЭС («Водэнергоремналадка») (26 МВт), Тарханкутская ВЭС (15,9 МВт) и Восточно-Крымская ВЭС. В общей сложности они располагают 522 ветроагрегатами мощностью 59 МВт. Ещё одна крупная ветроэлектростанция России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Зеленоградская ВЭУ состоит из 21 установки датской компании SEAS Energi Service A.S. На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт). Годовая выработка в 2011 году не превысила 0,2 млн кВт⋅ч. В Республике Башкортостан действует ВЭС Тюпкильды мощностью 2,2 МВт, располагающаяся около одноимённой деревни Туймазинского района. ВЭС состоит из четырёх ветроагрегатов немецкой фирмы Hanseatische AG типа ЕТ 550/41 мощностью по 550 кВт. Годовая выработка электроэнергии в 2008—2010 годах не превышала 0,4 млн кВт⋅ч. В Республике Калмыкия в Приютненском районе, компанией ООО «АЛТЭН» была построена ветровая электростанция мощностью 2,4 МВт, суммарной выработкой 10 млн кВт⋅ч в год. ООО «АЛТЭН» управляет активами установленного ветропарка, а также проводит мероприятия по его обслуживанию и эксплуатации совместно с компанией Vensys-Elektrotechnik. В Республике Коми вблизи Воркуты недостроена Заполярная ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт. На острове Беринга Командорских островов действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.
Успешным примером реализации возможностей ветряных установок в сложных климатических условиях является ветродизельная электростанция на мысе Сеть-Наволок Кольского полуострова мощностью до 0,1 МВт. В 17 километрах от неё в 2009 году начато обследование параметров будущей ВЭС работающей в комплексе с Кислогубской ПЭС.
Существуют проекты на разных стадиях проработки Ленинградской ВЭС 75 МВт Ленинградская область, Ейской ВЭС 72 МВт Краснодарский край, Калининградской морской ВЭС 50 МВт, Морской ВЭС 30 МВт Карелия, Приморской ВЭС 30 МВт Приморский край, Магаданской ВЭС 30 МВт Магаданская область, Чуйской ВЭС 24 МВт Республика Алтай, Усть-Камчатской ВДЭС 16 МВт Камчатская область, Новиковской ВДЭС 10 МВт Республика Коми, Дагестанской ВЭС 6 МВт Дагестан, Анапской ВЭС 5 МВт Краснодарский край, Новороссийской ВЭС 5 МВт Краснодарский край, Валаамской ВЭС 4 МВт Карелия, Приютненской ВЭС 51 МВт Республика Калмыкия. Ветряной насос «Ромашка» производства СССР, как пример реализации потенциала территорий Азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС, действующей на 2010 год мощностью в 21,8 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива.
В 2003—2005 годах в рамках РАО ЕЭС проведены эксперименты по созданию комплексов на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания, по программе в посёлке Тикси установлен один агрегат. Все проекты, начатые в РАО, связанные с ветроэнергетикой переданы компании РусГидро. В конце 2008 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций. Предпринимались попытки серийного выпуска ветроэнергетических установок для индивидуальных потребителей, например водоподъёмный агрегат «Ромашка».
В последние годы увеличение мощностей происходит в основном за счет маломощных индивидуальных энергосистем, объём реализации которых составляет 250 ветроэнергетических установок (мощностью от 1 кВт до 5 кВт).
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 155; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!