stringtranslate.com

Ветряная турбина

Ветряная электростанция Торнтонбанк с использованием турбин REpower 5M мощностью 5 МВт в Северном море у побережья Бельгии.

Ветряная турбина – это устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в электрическую энергию . По состоянию на 2020 год сотни тысяч крупных турбин в установках, известных как ветряные электростанции , производили более 650 гигаватт электроэнергии, при этом ежегодно добавлялось 60 ГВт. [1] Ветровые турбины становятся все более важным источником прерывистой возобновляемой энергии и используются во многих странах для снижения затрат на электроэнергию и уменьшения зависимости от ископаемого топлива . В одном исследовании утверждалось, что по состоянию на 2009 год ветер имел «самые низкие относительные выбросы парниковых газов, наименьшие потребности в потреблении воды и наиболее благоприятное социальное воздействие» по сравнению с фотоэлектрическими , гидро- , геотермальными , угольными и газовыми источниками энергии. [2]

Ветряные турбины меньшего размера используются для таких приложений, как зарядка аккумуляторов и удаленных устройств, таких как дорожные предупреждающие знаки. Более крупные турбины могут способствовать обеспечению внутреннего энергоснабжения, одновременно продавая неиспользованную энергию обратно поставщику коммунальных услуг через электрическую сеть . [3]

Ветровые турбины производятся в широком диапазоне размеров, с горизонтальной или вертикальной осью, хотя чаще всего используется горизонтальная. [4]

История

Ветряные турбины Наштифан в Систане , Иран.

Ветряное колесо Героя Александрийского (10–70 гг. н. э.) представляет собой один из первых зарегистрированных случаев использования ветровой энергии для машины. [5] Однако первые известные практические ветряные электростанции были построены в Систане , восточной провинции Персии (ныне Иран), с 7-го века. Эти « Панемоны » представляли собой ветряные мельницы с вертикальной осью и длинными вертикальными приводными валами с прямоугольными лопастями. [6] Эти ветряные мельницы , состоящие из шести-двенадцати парусов , покрытых тростниковыми циновками или тканевым материалом, использовались для измельчения зерна или забора воды, а также в мукомольной и сахарной промышленности. [7]

Ветроэнергетика впервые появилась в Европе в средние века . Первые исторические записи об их использовании в Англии относятся к 11 и 12 векам; Есть сообщения о том, что немецкие крестоносцы привезли свои навыки изготовления ветряных мельниц в Сирию около 1190 года . [8] К 14 веку голландские ветряные мельницы использовались для осушения районов дельты Рейна . Усовершенствованные ветряные турбины описал хорватский изобретатель Фаусто Веранцио в своей книге «Новые машины» (1595 г.), он описал ветряные турбины с вертикальной осью и изогнутыми или V-образными лопастями.

Иллюстрация ветряной турбины для производства электроэнергии, установленной Йозефом Фридлендером на Международной электротехнической выставке в Вене в 1883 году.
Электрогенерирующая ветряная турбина Джеймса Блита , фотография 1891 года.

Первую ветряную турбину, вырабатывающую электроэнергию, установил австриец Йозеф Фридлендер на Венской международной электротехнической выставке в 1883 году. Это была ветряная мельница Халладея для привода динамо-машины . «Ветродвигатель» Halladay Фридлендера диаметром 22 фута (6,6 метра) был поставлен компанией US Wind Engine & Pump Co. из Батавии , штат Иллинойс . Ветряная мельница мощностью пять лошадиных сил приводила в движение динамо-машину на уровне земли, которая подавала электричество в ряд батарей . Батареи питали различные электроинструменты и лампы, а также молотилку. Ветряная мельница Фридлендера и ее аксессуары были установлены на видном месте у северного входа в главный выставочный зал (« Ротунде ») в венском Пратере . [9] [10] [11]

В июле 1887 года шотландский академик Джеймс Блит установил устройство для зарядки аккумуляторов, чтобы осветить свой загородный дом в Мэрикирке , Шотландия. [12] Несколько месяцев спустя американский изобретатель Чарльз Ф. Браш смог построить первую ветряную турбину с автоматическим управлением после консультации с профессорами местного университета и его коллегами Джейкобом С. Гиббсом и Бринсли Колебердом и успешно получил рецензирование чертежей для производства электроэнергии. [13] Хотя турбина Блита считалась неэкономичной в Соединенном Королевстве, [13] производство электроэнергии с помощью ветряных турбин было более экономически эффективным в странах с широко разбросанным населением. [8]

Первая ветряная турбина с автоматическим управлением, построенная в Кливленде в 1887 году Чарльзом Ф. Брашем. Он имел высоту 60 футов (18 м), весил 4 тонны (3,6 метрических тонны) и приводил в действие генератор мощностью 12 кВт . [14]

К 1900 году в Дании насчитывалось около 2500 ветряных мельниц для механических нагрузок, таких как насосы и мельницы, совокупная пиковая мощность которых оценивалась примерно в 30 мегаватт (МВт). Самые крупные машины имели башни высотой 24 метра (79 футов) с четырехлопастными роторами диаметром 23 метра (75 футов). К 1908 году в США работало 72 ветряных электрогенератора мощностью от 5 киловатт (кВт) до 25 кВт. Примерно во время Первой мировой войны американские производители ветряных мельниц ежегодно производили 100 000 фермерских ветряных мельниц, в основном для перекачки воды. [15]

К 1930-м годам использование ветряных турбин в сельской местности сокращалось, поскольку система распределения распространилась на эти районы. [16]

Предшественник современных ветрогенераторов с горизонтальной осью находился в эксплуатации в Ялте , СССР, в 1931 году. Это был генератор мощностью 100 кВт на 30-метровой (98 футов) башне, подключенный к местной распределительной системе 6,3 кВ. Сообщалось, что годовой коэффициент мощности составляет 32 процента, что мало чем отличается от нынешних ветряных машин. [17]

Осенью 1941 года первая ветряная турбина мегаваттного класса была синхронизирована с энергосистемой в Вермонте . Ветряная турбина Смита-Патнэма проработала всего около пяти лет, прежде чем одна из лопастей отломилась. [18] Агрегат не ремонтировался из-за нехватки материалов во время войны. [19]

Первая ветряная турбина, подключенная к коммунальной сети и работающая в Великобритании, была построена компанией John Brown & Company в 1951 году на Оркнейских островах . [13] [20]

Однако в начале 1970-х годов антиядерные протесты в Дании побудили ремесленников-механиков разработать микротурбины мощностью 22 кВт , несмотря на спад в отрасли. [21] Объединение владельцев в ассоциации и кооперативы привело к лоббированию со стороны правительства и коммунальных предприятий и стимулировало строительство 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. [22] [23] [24]

Утверждалось, что расширение использования энергии ветра приведет к усилению геополитической конкуренции за важнейшие материалы для ветряных турбин, такие как редкоземельные элементы неодим , празеодим и диспрозий . Однако эта точка зрения была критически отвергнута из-за неспособности объяснить, почему большинство ветряных турбин не используют постоянные магниты, а также из-за недооценки силы экономических стимулов для расширения производства этих полезных ископаемых. [25]

Плотность энергии ветра

Плотность энергии ветра (WPD) — это количественная мера энергии ветра, доступной в любом месте. Это средняя годовая мощность, доступная на квадратный метр рабочей площади турбины, и она рассчитывается для различной высоты над землей. Расчет плотности мощности ветра включает влияние скорости ветра и плотности воздуха. [26]

Ветровые турбины классифицируются по скорости ветра, на которую они рассчитаны, от класса I до класса III, где от A до C относятся к интенсивности турбулентности ветра. [27]

Эффективность

Сохранение массы требует, 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%) от скорости, с которой кинетическая энергия воздуха поступает в турбину. [28]

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 составляет:

,

где ρ — плотность воздуха .

Эффективность взаимодействия ветра и ротора (включая трение и сопротивление лопастей ротора ) является одним из факторов, влияющих на конечную цену энергии ветра. [29] Дальнейшие факторы неэффективности, такие как потери в коробке передач , потери в генераторе и преобразователе, снижают мощность, вырабатываемую ветряной турбиной. Чтобы защитить компоненты от чрезмерного износа, потребляемая мощность поддерживается на постоянном уровне выше номинальной рабочей скорости, поскольку теоретическая мощность увеличивается как куб скорости ветра, что еще больше снижает теоретическую эффективность. В 2001 году коммерческие турбины, подключенные к коммунальным предприятиям, выдавали от 75% до 80% предельной мощности Бетца, извлекаемой из ветра, при номинальной рабочей скорости. [30] [31]

Эффективность может со временем немного снизиться, одной из основных причин является попадание пыли и туш насекомых на лопасти, которые изменяют аэродинамический профиль и существенно снижают отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению аэродинамического профиля . Анализ 3128 ветряных турбин старше 10 лет в Дании показал, что у половины турбин не было снижения производительности, а у другой половины наблюдалось снижение производительности на 1,2% в год. [32]

В целом, более стабильные и постоянные погодные условия (особенно скорость ветра) приводят к повышению эффективности в среднем на 15% по сравнению с эффективностью ветряной турбины в нестабильных погодных условиях, что позволяет увеличить скорость ветра до 7% в стабильных условиях. Это связано с более быстрым восстановлением следа и большим уносом потока, которые происходят в условиях более высокой стабильности атмосферы. Однако было обнаружено, что следы ветряных турбин восстанавливаются быстрее в нестабильных атмосферных условиях, чем в стабильной окружающей среде. [33]

Различные материалы по-разному влияют на эффективность ветряных турбин. В эксперименте Университета Эге были построены три ветряные турбины, каждая с тремя лопастями диаметром один метр, с лопастями, изготовленными из разных материалов: стекла и стекло/углеродной эпоксидной смолы , стекла/углерода и стекла/полиэстера. Результаты испытаний показали, что материалы с более высокой общей массой имеют больший момент трения и, следовательно, более низкий коэффициент мощности. [34]

Скорость воздуха является основным фактором, влияющим на эффективность турбины. Именно этим объясняется важность выбора правильного места. Скорость ветра у берега будет высокой из-за разницы температур суши и океана. Другой вариант — разместить турбины на горных хребтах. Чем выше будет расположена ветряная турбина, тем выше в среднем скорость ветра. Ветрозащитная полоса также может увеличить скорость ветра возле турбины. [35]

Типы

Три основных типа: VAWT Savonius , HAWT башенный; VAWT Darrieus в действии

Ветровые турбины могут вращаться вокруг горизонтальной или вертикальной оси, причем первая из них старше и более распространена. [36] Они также могут включать в себя лезвия или быть безлопастными. [37] Вертикальные конструкции домашнего размера производят меньше энергии и менее распространены. [38]

Горизонтальная ось

Компоненты ветряной турбины с горизонтальной осью (редуктор, вал ротора и тормозной узел) поднимаются на место
Компания One Energy в Финдли, штат Огайо, собирает одну из своих ветряных турбин с прямым приводом на постоянных магнитах.
Устанавливается ротор безредукторной ветряной турбины . Эта конкретная турбина была изготовлена ​​в Германии, а затем отправлена ​​в США для сборки.
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), расположенные с наветренной стороны башни, сегодня производят подавляющую часть энергии ветра в мире. [4] Эти турбины имеют вал главного ротора и электрический генератор на вершине башни и должны быть направлены против ветра. Маленькие турбины направляются простым флюгером , тогда как большие турбины обычно используют датчик ветра в сочетании с системой отклонения от курса. Большинство из них имеют коробку передач, которая превращает медленное вращение лопастей в более быстрое, которое больше подходит для привода электрического генератора. [39] В некоторых турбинах используется другой тип генератора, подходящий для более медленной скорости вращения. Им не нужна коробка передач, и они называются прямыми приводами, что означает, что они соединяют ротор непосредственно с генератором без промежуточного редуктора. Хотя генераторы с прямым приводом на постоянных магнитах могут быть более дорогими из-за требуемых редкоземельных материалов, эти безредукторные турбины иногда предпочтительнее генераторов с редуктором, поскольку они «устраняют редуктор, повышающий скорость, который подвержен значительной нагрузке накопленного усталостного крутящего момента, что связано с надежностью. проблемы и расходы на техническое обслуживание». [40] Существует также механизм псевдопрямого привода, который имеет некоторые преимущества перед механизмом прямого привода с постоянными магнитами. [41]

У большинства турбин с горизонтальной осью роторы расположены с наветренной стороны от опорной башни. [42] Машины с подветренной стороны были построены, потому что им не нужен дополнительный механизм для удержания их на одной линии с ветром. При сильном ветре лопасти, направленные против ветра, также могут быть сконструированы так, чтобы изгибаться больше, чем против ветра, что уменьшает их охватываемую площадь и, следовательно, их сопротивление ветру, снижая риск во время штормов. Несмотря на эти преимущества, предпочтительны конструкции с наветренной стороны, поскольку пульсирующее изменение нагрузки от ветра при прохождении каждой лопасти за опорной башней может привести к повреждению турбины. [43]

Турбины, используемые на ветряных электростанциях для коммерческого производства электроэнергии, обычно трехлопастные. Они имеют низкую пульсацию крутящего момента , что способствует хорошей надежности. Лопасти обычно окрашены в белый цвет для видимости с самолетов в дневное время и имеют длину от 20 до 80 метров (от 66 до 262 футов). Размер и высота турбин увеличиваются с каждым годом. Сегодня морские ветряные турбины производятся мощностью до 8 МВт и имеют длину лопастей до 80 метров (260 футов). Проекты мощностью от 10 до 12 МВт находились в стадии разработки в 2018 году, [44] а прототип «15 МВт+» с тремя лопастями длиной 118 метров (387 футов) планируется построить в 2022 году. [45] Средняя высота ступицы ветра по горизонтальной оси турбины составляет 90 метров. [46]

Вертикальная ось

Ветряные турбины с вертикальной осью (или VAWT) имеют вал главного ротора, расположенный вертикально. Одним из преимуществ такого расположения является то, что турбину не нужно направлять против ветра, чтобы она работала эффективно, [47] , что является преимуществом на участке, где направление ветра сильно меняется. Интеграция турбины в здание также является преимуществом, поскольку она по своей природе менее управляема. Также генератор и редуктор можно разместить вблизи земли, используя прямой привод от несущего узла к наземному редуктору, что улучшает доступность для обслуживания. Однако эти конструкции производят гораздо меньше энергии в среднем с течением времени, что является серьезным недостатком. [38] [48]

Вертикальные конструкции турбин имеют гораздо меньший КПД, чем стандартные горизонтальные конструкции. [49] Ключевые недостатки включают относительно низкую скорость вращения с последующим более высоким крутящим моментом и, следовательно, более высокой стоимостью трансмиссии, более низкий коэффициент мощности , вращение крыла на 360 градусов внутри потока ветра во время каждого цикла и, следовательно, высокодинамическая нагрузка на лопасть, пульсирующий крутящий момент, создаваемый некоторыми конструкциями ротора в трансмиссии, а также сложность точного моделирования ветрового потока и, следовательно, проблемы анализа и проектирования ротора до изготовления прототипа. [50]

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% высоты здания, это близко к оптимальному значению для максимальной энергии ветра и минимальной ветровой турбулентности. Хотя скорость ветра в застроенной среде, как правило, намного ниже, чем в незащищенных сельских районах, [51] [52] шум может вызывать беспокойство, а существующая конструкция может не выдерживать должным образом дополнительную нагрузку.

Подтипы конструкции вертикальной оси включают:

Ветряная турбина Дарье

Турбины «Взбивалка для яиц», или турбины Дарье, были названы в честь французского изобретателя Жоржа Дарье. [53] Они имеют хороший КПД, но создают большие пульсации крутящего момента и циклическую нагрузку на башню, что снижает надежность. Для начала вращения им также обычно требуется внешний источник энергии или дополнительный ротор Савониуса, поскольку пусковой момент очень низкий. Пульсации крутящего момента уменьшаются за счет использования трех и более лопастей, что приводит к большей прочности ротора. Прочность измеряется площадью лопатки, разделенной на площадь ротора.

Гиромилл

Подтип турбины Дарье с прямыми, а не изогнутыми лопатками. Вариант циклотурбины имеет переменный шаг для уменьшения пульсации крутящего момента и является самозапускающимся. [54] Преимуществами переменного шага являются: высокий пусковой момент; широкая, относительно пологая кривая крутящего момента; более высокий коэффициент полезного действия ; более эффективная работа при турбулентном ветре; и более низкое передаточное число лопастей, что снижает напряжения изгиба лопастей. Можно использовать прямые, V-образные или изогнутые лезвия. [55]

Ветряная турбина Савониуса

Турбина типа Савониуса с вертикальной осью.

Это устройства тягового типа с двумя (или более) черпаками, которые используются в анемометрах, вентиляционных отверстиях Флеттнера (обычно встречающихся на крышах автобусов и фургонов), а также в некоторых высоконадежных низкоэффективных энергетических турбинах. Они всегда самозапускаются, если есть хотя бы три черпака. [56]

Twisted Savonius — это модифицированный савониус с длинными спиральными лопастями, обеспечивающими плавный крутящий момент. Его часто используют в качестве ветряной турбины на крыше и даже адаптировали для кораблей . [57]

Воздушная ветряная турбина

Воздушные ветряные турбины состоят из крыльев или небольшого летательного аппарата, привязанного к земле. [58] Они полезны для достижения более быстрых ветров, с которыми могут работать традиционные турбины. Прототипы находятся в эксплуатации в Восточной Африке. [59]

Плавающая ветряная турбина

Это морские ветряные турбины, поддерживаемые плавучей платформой. [60] Благодаря тому, что они плавают, их можно устанавливать на более глубокой воде, позволяя их больше. Это также позволяет им находиться дальше от поля зрения с суши и, следовательно, меньше беспокоить общественность по поводу их визуальной привлекательности. [61]

Нетрадиционные типы

  • Ветряная турбина встречного вращения
    Ветряная турбина встречного вращения
  • Морская ветряная турбина с вертикальной осью
    Морская ветряная турбина с вертикальной осью
  • Ветряная турбина на фонарном столбе
    Ветряная турбина на фонарном столбе

Проектирование и строительство

Компоненты ветряной турбины с горизонтальной осью
Вид изнутри на башню ветряной турбины с сухожильными кабелями.

Конструкция ветряной турбины представляет собой тщательный баланс стоимости, выходной мощности и усталостного ресурса.

Компоненты

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

Гондола ветряной турбины

Ветряная турбина мощностью 1,5 ( МВт ) того типа, который часто встречается в Соединенных Штатах, имеет башню высотой 80 метров (260 футов). Диаметр ротора (лопасти и ступица) составляет около 80 метров (260 футов). [67] Гондола, в которой находится генератор, имеет длину 15,24 метра (50,0 футов) и весит около 300 тонн. [68]

Мониторинг и диагностика турбин

Из-за проблем с передачей данных контроль структурного состояния ветряных турбин обычно выполняется с использованием нескольких акселерометров и тензодатчиков, прикрепленных к гондоле для контроля редуктора 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 корреляции цифровых изображений и фотограмметрии. [69] Трехмерное отслеживание точек также использовалось для измерения динамики вращения ветряных турбин. [70]

Технологии

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

Как правило, эффективность увеличивается вместе с длиной лопаток турбины. Лопасти должны быть жесткими, прочными, долговечными, легкими и устойчивыми к усталости. [71] К материалам с такими свойствами относятся такие композиты, как полиэстер и эпоксидная смола, а для армирования используются стекловолокно и углеродное волокно. [72] Строительство может включать ручную укладку или литье под давлением. Модернизация существующих турбин лопатками большего размера снижает задачу и риски перепроектирования. [73]

По состоянию на 2021 год самая длинная лопасть составляла 115,5 м (379 футов) и производила 15 МВт. [74]

Лопасти обычно служат около 20 лет, что соответствует типичному сроку службы ветряной турбины. [75]

Материалы лезвий

Ниже описаны материалы, обычно используемые в лопастях ветряных турбин.

Стекло и углеродные волокна

Колонна с лопатками турбины проходит через Эденфилд , Англия.

Жесткость композитов определяется жесткостью волокон и их объемным содержанием. Обычно волокна Е-стекла используются в качестве основного армирования в композитах. Обычно композиты стекло/эпоксидной смолы для лопастей ветряных турбин содержат до 75% стекла по весу. Это увеличивает жесткость, прочность на растяжение и сжатие. Перспективным композиционным материалом является стекловолокно с модифицированными составами, такими как S-стекло, R-стекло и т. д. Другими стекловолокнами, разработанными Owens Corning, являются ECRGLAS, Advantex и WindStrand. [76]

Углеродное волокно имеет большую прочность на разрыв, более высокую жесткость и меньшую плотность, чем стекловолокно. Идеальным кандидатом на эти свойства является наконечник лонжерона — элемент конструкции лопасти, испытывающий высокие растягивающие нагрузки. [72] 100-метровая (330 футов) лопасть из стекловолокна может весить до 50 тонн (110 000 фунтов), а использование углеродного волокна в лонжероне экономит от 20% до 30% веса, около 15 тонн (33 000 фунтов). [77]

Гибридное усиление

Вместо того, чтобы делать усиление лопастей ветряных турбин из чистого стекла или чистого углерода, гибридные конструкции жертвуют весом за счет стоимости. Например, для лопасти длиной 8 метров (26 футов) полная замена на углеродное волокно сэкономит 80% веса, но увеличит затраты на 150%, а замена 30% сэкономит 50% веса и увеличит затраты на 90%. . Гибридные армирующие материалы включают E-стекло/углерод, E-стекло/арамид. Самая длинная лопасть LM Wind Power на данный момент изготовлена ​​из гибридных композитов углерода и стекла. Необходимы дополнительные исследования оптимального состава материалов [78].

Наноинженерные полимеры и композиты

Добавление небольшого количества (0,5 весовых %) наноармирования ( углеродных нанотрубок или наноглины) в полимерную матрицу композитов, волокнистую проклейку или межламинарные слои может улучшить сопротивление усталости, прочность на сдвиг или сжатие, а также вязкость разрушения композитов на 30%. до 80%. Исследования также показали, что добавление небольшого количества углеродных нанотрубок (УНТ) может увеличить срок службы до 1500%. [79]

Расходы

По состоянию на 2019 год капитальные затраты на ветряную турбину составляли около 1 миллиона долларов на мегаватт паспортной мощности , хотя эта цифра варьируется в зависимости от местоположения; например, такие цифры варьировались от полумиллиона в Южной Америке до 1,7 миллиона долларов в Азии. [80]

Что касается лопастей ветряных турбин, хотя стоимость материала для гибридных лопастей из стекловолокна и углеродного волокна намного выше, чем для лопастей из цельного стекловолокна, затраты на рабочую силу могут быть ниже. Использование углеродного волокна позволяет создавать более простые конструкции, требующие меньшего количества сырья. Основным производственным процессом при изготовлении лезвий является наслоение слоев. Более тонкие лезвия позволяют уменьшить количество слоев и, следовательно, трудозатраты, а в некоторых случаях приравниваются к стоимости труда для лезвий из стекловолокна. [81]

Оффшорные системы имеют значительно более высокие затраты на установку. [82]

Нелезвийные материалы

Детали ветряной турбины, кроме лопастей ротора (включая ступицу ротора, коробку передач, раму и башню), в основном изготовлены из стали. В турбинах меньшего размера (а также в турбинах Enercon мощностью в мегаватт) начали использовать алюминиевые сплавы для этих компонентов, чтобы сделать турбины легче и эффективнее. Эта тенденция может усилиться, если удастся улучшить усталостные и прочностные характеристики. В качестве материала башни все чаще используется предварительно напряженный бетон, но для удовлетворения требований прочности турбины по-прежнему требуется много арматурной стали. Кроме того, повышающие редукторы все чаще заменяются генераторами с регулируемой скоростью, для чего требуются магнитные материалы. [71]

Современные турбины используют пару тонн меди для генераторов, кабелей и тому подобного. [83] По состоянию на 2018 год в мировом производстве ветряных турбин используется 450 000 тонн (990 миллионов фунтов) меди в год. [84]

Поставка материалов

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

Исследование тенденций потребления материалов и требований к ветроэнергетике в Европе, проведенное в 2015 году, показало, что более крупные турбины потребляют больше драгоценных металлов, но требуют меньше материалов на вырабатываемый кВт . Потребление и запасы материалов на тот момент сравнивались с входными 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, чтобы удовлетворить расчетный спрос на 2020 год. Например, на долю ЕС приходилось 3% мировых поставок плавикового шпата , и для этого потребуется 14% к 2020 году. В мире основными странами-экспортерами являются Южная Африка, Мексика и Китай. То же самое происходит и с другими важными и ценными материалами, необходимыми для энергетических систем, такими как магний, серебро и индий. Уровень переработки этих материалов очень низок, и сосредоточение внимания на этом может облегчить предложение. Поскольку большинство этих ценных материалов также используются в других новых технологиях, таких как светоизлучающие диоды (LED), фотоэлектрические устройства (PV) и жидкокристаллические дисплеи (LCD), ожидается, что спрос на них будет расти. [85]

В исследовании 2011 года, проведенном Геологической службой США, были оценены ресурсы, необходимые для выполнения обязательства США по поставке 20% электроэнергии за счет энергии ветра к 2030 году. В нем не рассматривались потребности в небольших турбинах или морских турбинах, поскольку они не были обычным явлением в 2008 году, когда исследование было сделано. Использование обычных материалов, таких как чугун, сталь и бетон, увеличится на 2–3% по сравнению с 2008 годом. В год потребуется от 110 000 до 115 000 метрических тонн стекловолокна, то есть увеличение на 14%. Использование редкоземельных металлов не увеличится значительно по сравнению с имеющимися запасами, однако необходимо принимать во внимание редкоземельные металлы, которые также используются в других технологиях, таких как батареи, которые увеличивают глобальный спрос. Требуемая земля составит 50 000 квадратных километров на суше и 11 000 квадратных километров на море. В США это не было бы проблемой из-за их обширной территории и того, что одну и ту же землю можно использовать для сельского хозяйства. Более серьезной проблемой будет изменчивость и распространение инфекции в районы с высоким спросом. [86]

Постоянные магниты для ветряных турбин содержат редкоземельные металлы, такие как неодим (Nd), празеодим (Pr), тербий (Tb) и диспрозий (Dy). Системы, в которых используются магнитные турбины с прямым приводом, требуют большего количества редкоземельных металлов. Следовательно, увеличение производства ветряных турбин увеличит спрос на эти ресурсы. По оценкам, к 2035 году спрос на Nd увеличится на 4000–18 000 тонн, а на Dy – на 200–1200 тонн. Эти значения составляют от четверти до половины текущего производства. Однако эти оценки весьма неопределенны, поскольку технологии быстро развиваются. [87]

Зависимость от редкоземельных минералов в качестве компонентов привела к риску расходов и нестабильности цен, поскольку Китай был основным производителем редкоземельных минералов (96% в 2009 году) и сокращал свои экспортные квоты. [86] Однако в последние годы другие производители увеличили производство, а Китай увеличил экспортные квоты, что привело к увеличению поставок и снижению затрат, а также к большей жизнеспособности крупномасштабного использования генераторов с регулируемой скоростью. [88]

Стекловолокно – самый распространенный материал для армирования. Спрос на него вырос из-за роста строительства, транспорта и ветряных турбин. Ее мировой 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 является крупнейшим производителем. Отрасль получает субсидии от правительства Китая, что позволяет ей дешевле экспортировать продукцию в США и Европу. Однако ценовые войны привели к принятию антидемпинговых мер, таких как тарифы на китайское стекловолокно. [89]

Ветровые турбины на всеобщее обозрение

Ветряная турбина Nordex N50 и центр для посетителей Lamma Winds в Гонконге , Китай .

Некоторые населенные пункты воспользовались привлекательностью ветряных турбин, выставив их на всеобщее обозрение либо с центрами для посетителей вокруг своих баз, либо с смотровыми площадками дальше. [90] Ветровые турбины, как правило, имеют традиционную горизонтальную трехлопастную конструкцию и вырабатывают электроэнергию для питания электрических сетей, но они также выполняют нетрадиционные функции демонстрации технологий, связей с общественностью и образования. [91]

Маленькие ветряные турбины

Небольшая ветряная турбина с вертикальной осью типа Quietrevolution QR5 Gorlov в Бристоле , Англия. Имея диаметр 3 м и высоту 5 м, номинальная мощность в сети составляет 6,5 кВт.

Небольшие ветряные турбины могут использоваться для различных целей, включая жилые дома, подключенные к сети или автономные от нее, телекоммуникационные башни, морские платформы, сельские школы и клиники, удаленный мониторинг и другие цели, требующие энергии там, где нет электрической сети или где сеть является нестабильным. Небольшие ветряные турбины могут быть размером с генератор мощностью пятьдесят ватт для использования на лодках или автоприцепах . Гибридные солнечные и ветровые установки все чаще используются для дорожных знаков, особенно в сельской местности, поскольку они позволяют избежать необходимости прокладывать длинные кабели от ближайшей точки подключения к электросети. [92] Национальная лаборатория возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) определяет малые ветряные турбины как те, мощность которых меньше или равна 100 киловатт. [93] Небольшие агрегаты часто имеют генераторы с прямым приводом, выход постоянного тока , аэроэластичные лопасти, долговечные подшипники и используют лопасть, направляющую против ветра. [94]

Расстояние от ветровой турбины

На большинстве горизонтальных ветряных электростанций часто допускается расстояние, примерно в 6–10 раз превышающее диаметр ротора. Однако для крупных ветряных электростанций расстояния около 15 диаметров ротора должны быть более экономичными, принимая во внимание типичные затраты на ветряные турбины и землю. К такому выводу пришли исследования [95] , проведенные Чарльзом Менево из Университета Джонса Хопкинса [96] и Йоханом Мейерсом из Левенского университета в Бельгии, на основе компьютерного моделирования [97] , которое учитывает детальное взаимодействие между ветряными турбинами (следы). а также со всем турбулентным пограничным слоем атмосферы.

Недавнее исследование Джона Дабири из Калифорнийского технологического института предполагает, что вертикальные ветряные турбины могут быть размещены гораздо ближе друг к другу, если будет создана попеременная схема вращения, позволяющая лопастям соседних турбин двигаться в одном направлении при приближении друг к другу. [98]

Работоспособность

Рабочие осматривают лопасти ветряных турбин

Обслуживание

Ветровые турбины нуждаются в регулярном обслуживании , чтобы оставаться надежными и доступными . В лучшем случае турбины способны генерировать энергию в 98% случаев. [99] [100] Также было обнаружено, что обледенение лопастей турбин значительно снижает эффективность ветряных турбин, что является распространенной проблемой в холодном климате, где случаются обледенения в облаках и ледяные дожди . [101] Противообледенительная обработка в основном осуществляется путем внутреннего нагрева или, в некоторых случаях, с помощью вертолетов, распыляющих на лопасти чистую теплую воду. [102]

Современные турбины обычно имеют небольшой бортовой кран для подъема инструментов для технического обслуживания и мелких компонентов. Однако большие и тяжелые компоненты, такие как генератор, коробка передач, лопасти и т. д., редко заменяются, и в таких случаях необходим внешний кран для тяжелой грузоподъемности . Если подъезд к турбине затруднен, контейнерный кран можно поднять внутренним краном, чтобы обеспечить подъем более тяжелых грузов. [103]

Модернизация

Установка новых ветряных турбин может вызвать споры. Альтернативой является модернизация, при которой существующие ветряные турбины заменяются более крупными и мощными, иногда в меньшем количестве, сохраняя или увеличивая мощность. [104]

Снос и переработка

Некоторые вышедшие из употребления ветряные турбины перерабатываются или перерабатываются. [105] [106] 85% материалов турбин легко использовать повторно или перерабатывать, но лопатки, изготовленные из композитного материала, труднее обрабатывать. [107]

Интерес к переработке лезвий варьируется на разных рынках и зависит от законодательства об отходах и местной экономики. Проблема переработки лопастей связана с композитным материалом, который состоит из стекловолокна с углеродными волокнами в эпоксидной смоле, и его невозможно переплавить в новые композиты. [108]

Отходы ветряных электростанций менее токсичны, чем другой мусор. По данным Американской ассоциации ветроэнергетики , лопасти ветряных турбин составляют лишь часть общего объема отходов в США . [109]

Несколько коммунальных предприятий, начинающих компаний и исследователей разрабатывают методы повторного использования или переработки лезвий. [107] Производитель Vestas разработал технологию, позволяющую отделить волокна от смолы, что позволяет использовать их повторно. [110] В Германии лопасти ветряных турбин коммерчески перерабатываются как часть альтернативной топливной смеси для цементного завода. [107] В Соединенном Королевстве в рамках проекта будет опробована резка лезвий на полосы для использования в качестве арматуры в бетоне с целью сокращения выбросов при строительстве High Speed ​​2 . [111] Использованные лопасти ветряных турбин были переработаны путем включения их в состав опорных конструкций пешеходных мостов в Польше [112] и Ирландии. [113]

Сравнение с другими источниками питания

Преимущества

Ветровые турбины являются одним из самых дешевых источников возобновляемой энергии наряду с солнечными батареями. [114] Поскольку технологии, необходимые для ветряных турбин, продолжали совершенствоваться, цены также снизились. Кроме того, в настоящее время не существует конкурентного рынка энергии ветра (хотя он может появиться в будущем), поскольку ветер является свободно доступным природным ресурсом, большая часть которого не используется. [115] Основная стоимость малых ветряных турбин — это процесс покупки и установки, который в среднем составляет от 48 000 до 65 000 долларов США за установку. Обычно общее количество собранной энергии превышает стоимость турбин. [116]

Ветровые турбины являются экологически чистым источником энергии, [117] используют мало воды, [2] не выделяют парниковых газов и отходов во время работы. Более 1400 тонн (1500 коротких тонн) углекислого газа в год можно устранить, используя турбину мощностью один мегаватт вместо одного мегаватта энергии, получаемой из ископаемого топлива. [118]

Недостатки

Ветровые турбины могут быть очень большими, достигая более 140 м (460 футов) в высоту и с лопастями длиной 55 м (180 футов) [119] , и люди часто жаловались на их визуальное воздействие.

Воздействие энергии ветра на окружающую среду включает воздействие на дикую природу, но его можно смягчить, если реализовать соответствующие стратегии. [120] Тысячи птиц, включая редкие виды, были убиты лопастями ветряных турбин, [121] хотя ветряные турбины вносят сравнительно незначительный вклад в антропогенную смертность птиц. Ветровые электростанции и атомные электростанции ответственны за от 0,3 до 0,4 гибели птиц на гигаватт-час (ГВтч) электроэнергии, тогда как электростанции, работающие на ископаемом топливе, ответственны за около 5,2 смертей на ГВтч. Для сравнения, обычные угольные генераторы вносят значительно больший вклад в смертность птиц. [122] Исследование зарегистрированных популяций птиц в Соединенных Штатах в период с 2000 по 2020 год показало, что наличие ветряных турбин не оказало существенного влияния на численность популяции птиц. [123]

Энергия, используемая ветряными турбинами, является переменной и не является «диспетчерским» источником энергии; его доступность зависит от того, дует ли ветер, а не от того, требуется ли электричество. Турбины можно размещать на хребтах или обрывах , чтобы максимизировать доступ ветра, но это также ограничивает места, где их можно разместить. [115] Таким образом, энергия ветра не является особенно надежным источником энергии. Однако она может составлять часть энергетического баланса , который также включает энергию из других источников. Также разрабатываются технологии для хранения избыточной энергии, которая затем может восполнить любой дефицит поставок. [124]

Ветровые турбины имеют мигающие огни , которые предупреждают самолеты, чтобы они могли избежать столкновений. [125] Жители, живущие вблизи ветряных электростанций, особенно в сельской местности, жалуются, что мигающие огни являются надоедливой формой светового загрязнения . [125] Подход к уменьшению освещенности включает в себя системы освещения для обнаружения самолетов (ADLS), с помощью которых огни включаются только тогда, когда радар ADLS обнаруживает самолет в пределах пороговых значений высоты и расстояния. [125]

Рекорды

Эоль, крупнейшая ветряная турбина с вертикальной осью , в Кап-Шат, Квебек , Канада.

См. Также Список самых мощных ветряных турбин.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Мировая мощность ветроэнергетики составляет 650,8 ГВт, кризис, вызванный коронавирусом, замедлит рынки в 2020 году, возобновляемые источники энергии станут основой программ экономического стимулирования» (пресс-релиз). WWEA. 16 апреля 2020 г. Проверено 1 сентября 2021 г. Мощность ветроэнергетики в мире достигла 650,8 ГВт, в 2019 году добавлено 59,7 ГВт.
  2. ^ аб Эванс, Аннетт; Стрезов Владимир; Эванс, Тим (июнь 2009 г.). «Оценка показателей устойчивости технологий возобновляемой энергетики». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 13 (5): 1082–1088. дои : 10.1016/j.rser.2008.03.008.
  3. ^ «Установка и обслуживание небольшой ветроэлектрической системы». Energy.gov.ru . Проверено 22 мая 2023 г.
  4. ^ аб Райтер, Роберт В. (2011). Непредвиденная прибыль: энергия ветра в Америке сегодня . Норман: Университет Оклахомы Пресс. ISBN 978-0-8061-4192-3.
  5. ^ «Изобретения Цапли включают дозатор святой воды и эолипил» . Explorable.com . Проверено 19 мая 2023 г.
  6. ^ аль-Хасан, Ахмад Ю .; Хилл, Дональд Р. (1992). Исламские технологии: иллюстрированная история. Издательство Кембриджского университета. п. 54. ИСБН 978-0-521-42239-0.
  7. ^ Хилл, Дональд , «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64–69. ( см. Хилл, Дональд , Машиностроение. Архивировано 25 декабря 2007 г. в Wayback Machine )
  8. ^ аб Морторст, Пол Эрик; Редлинджер, Роберт Ю.; Андерсен, Пер (2002). Ветроэнергетика в 21 веке: экономика, политика, технологии и меняющаяся электроэнергетика . Хаундмиллс, Бейзингсток, Хэмпшир: Пэлгрейв/ЮНЕП. ISBN 978-0-333-79248-3.
  9. ^ «Австриец был первым, кто разработал ветряную турбину, а не Бит или де Гойон» . ВЕТРОВЫЕ РАБОТЫ . 25 июля 2023 г. Проверено 26 августа 2023 г.
  10. ↑ Windkraft, IG (2 августа 2023 г.). «Сенсация: Österreicher baute bereits vor 140 Jahren das erste Windrad». www.igwindkraft.at (на немецком языке) . Проверено 26 августа 2023 г.
  11. ^ "Die Internationale elektrische Ausstellung Wien 1883: unter besonderer Berücksichtigung der Organization, sowie der baulichen und maschinellen Anlagen / von ER Leonhardt" . www.e-rara.ch . 1884 год . Проверено 26 августа 2023 г.
  12. ^ «Этот месяц в истории физики». www.aps.org . 4 июня 2023 г. Проверено 4 июня 2023 г.
  13. ^ abc Прайс, Тревор Дж. (2004). «Блит, Джеймс (1839–1906)». Оксфордский национальный биографический словарь (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета. doi : 10.1093/ref: odnb/100957. (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании.)
  14. ^ Пионер ветроэнергетики: Чарльз Ф. Браш. Датская ассоциация ветроиндустрии. Архивировано из оригинала 8 сентября 2008 года . Проверено 28 декабря 2008 г.
  15. ^ «Причудливые приспособления в старинном стиле производят воду из ветра на горах Западного Техаса» . Архивировано из оригинала 3 февраля 2008 года.
  16. ^ «История ветроэнергетики». Управление энергетической информации США (EIA) . Проверено 21 мая 2023 г.
  17. ^ «История ветроэнергетики». энциклопедия.pub . Проверено 31 мая 2023 г.
  18. ^ «Маловероятное рождение современных возобновляемых источников энергии на вершине горы в Вермонте - 75 лет назад, сегодня». Стэнфордская юридическая школа . 19 октября 2016 г. Проверено 21 мая 2023 г.
  19. ↑ Райхер, Дэн (19 октября 2016 г.). «Рейхер: 75-летие дедушкиной ручки». Вермонтская общественность . Проверено 6 июня 2023 г.
  20. ^ «Крошечные острова, большая энергия: как Оркнейские острова, Шотландия, борются с изменением климата». Пулитцеровский центр . Проверено 19 мая 2023 г.
  21. ^ «Марширующие активисты: транснациональные уроки для датского антиядерного протеста». Портал окружающей среды и общества . 21 июня 2017 года . Проверено 20 мая 2023 г.
  22. ^ «WindExchange: Политика и стимулы в области ветроэнергетики» . Windexchange.energy.gov . Проверено 20 мая 2023 г.
  23. ^ Гессен, Николь (ноябрь 2021 г.). «Видимые ветры: новые возможности ветроэнергетики в Западной Германии, 1973–1991». Центавр . 63 (4): 695–713. дои : 10.1111/1600-0498.12420. ISSN  0008-8994. S2CID  245544055.
  24. ^ Оуэнс, Брэндон Н. (2019), «Чудо ветроэнергетики Испании», История ветроэнергетики: век инноваций, изменивших глобальный энергетический ландшафт , IEEE, стр. 223–235, doi : 10.1002/9781118794289.ch15, ISBN 978-1-118-79430-2, S2CID  240648577 , получено 20 мая 2023 г.
  25. ↑ Overland, Индра (1 марта 2019 г.). «Геополитика возобновляемой энергетики: развенчание четырех возникающих мифов». Энергетические исследования и социальные науки . 49 : 36–40. дои : 10.1016/j.erss.2018.10.018 . ISSN  2214-6296.
  26. ^ «NREL: Динамические карты, данные ГИС и инструменты анализа - Карты ветра» . Nrel.gov. 3 сентября 2013 года . Проверено 6 ноября 2013 г.
  27. ^ Приложение II Классификация ветряных турбин IEC . Оценка ветровых ресурсов и микроразмещение, наука и техника. 2015. С. 269–270. дои : 10.1002/9781118900116.app2. ISBN 978-1-1189-0011-6.
  28. ^ «Физика ветряных турбин Киры Грогг, Карлтон-Колледж, 2005, стр. 8» (PDF) . Проверено 6 ноября 2013 г.
  29. ^ «Основы ветроэнергетики». Бюро землеустройства . Архивировано из оригинала 9 мая 2019 года . Проверено 23 апреля 2016 г.
  30. ^ «Семейство Enercon E, от 330 кВт до 7,5 МВт, характеристики ветряных турбин» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2011 года.
  31. ^ Бертон, Тони; Шарп; Дженкинс; Босаньи (12 декабря 2001 г.). Справочник по ветроэнергетике. Джон Уайли и сыновья. п. 65. ИСБН 978-0-471-48997-9.
  32. ↑ Виттруп, Санне (1 ноября 2013 г.). «11 års vinddata afslørede overraskende produktionsnedgang» [данные о ветре за 11 лет показывают удивительное снижение производства]. Ingeniøren (на датском языке). Архивировано из оригинала 25 октября 2018 года.
  33. ^ Хан, Синсин; Лю, Дэю; Сюй, Чанг; Шен, Вэнь Чжун (2018). «Влияние стабильности атмосферы и топографии на работу ветряных турбин и свойства следа на сложной местности». Возобновляемая энергия . Эльзевир Б.В. 126 : 640–651. doi :10.1016/j.renene.2018.03.048. ISSN  0960-1481. S2CID  115433440.
  34. ^ Оздамар, Г. (2018). «Численное сравнение влияния материала лопастей на эффективность ветряной турбины». Acta Physica Polonica А. 134 (1): 156–158. Бибкод : 2018AcPPA.134..156O. дои : 10.12693/APhysPolA.134.156 .
  35. ↑ Гаристо, Дэн (30 июля 2021 г.). «Ветрозащитные полосы могут улучшить мощность ветряных электростанций». Физика . Том. 14. с. 112.
  36. ^ «Основы ветроэнергетики». Американская ассоциация ветроэнергетики. Архивировано из оригинала 23 сентября 2010 года . Проверено 24 сентября 2009 г.
  37. ↑ Стинсон, Элизабет (15 мая 2015 г.). «Будущее ветряных турбин? Никаких лопастей». Проводной .
  38. ^ аб Пол Гайп (7 мая 2014 г.). «Новости и статьи о бытовых (малых) ветряных турбинах». Wind-works.org . Архивировано из оригинала 28 августа 2022 года . Проверено 29 сентября 2016 г.
  39. ^ «Как работает ветряная турбина - текстовая версия» . Energy.gov.ru . Проверено 26 мая 2023 г.
  40. ^ Байуотерс, Г.; Маттила; Костин; Стоуэлл; Джон; Хоскинс; Линч; Коул; Кейт; К. Бэджер; Б. Фриман (октябрь 2007 г.). «Генератор с прямым приводом Northern Power NW 1500» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. п. iii.
  41. ^ Невес, CGC; Флорес Фильо, AF; Доррел, генеральный директор (2016). «Проектирование псевдопрямого привода для ветроэнергетических установок». 2016 Международная конференция Азиатского союза обществ магнетиков (ICAUMS) . стр. 1–5. дои : 10.1109/ICAUMS.2016.8479825. ISBN 978-1-5090-4383-5. S2CID  52934155.
  42. ^ «Ветряная турбина с горизонтальной осью - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 21 мая 2023 г.
  43. ^ Бортолотти, Пьетро; Капила, Абхинав; Боттассо, Карло Л. (31 января 2019 г.). «Сравнение конструкций ротора ветряной турбины мощностью 10 МВт с подветренной и подветренной стороны». Наука о ветроэнергетике . 4 (1): 115–125. Бибкод : 2019WiEnS...4..115B. doi : 10.5194/wes-4-115-2019 . ISSN  2366-7443. S2CID  197548612.
  44. ^ «MHI Vestas запускает первую в мире * ветряную турбину мощностью 10 мегаватт» . ЧистаяТехника . 26 сентября 2018 г.
  45. ^ «Самая большая ветряная турбина в мире демонстрирует непропорциональную мощь масштаба» . 22 августа 2021 г.
  46. ^ "Информационный бюллетень по ветроэнергетике" . Центр устойчивых систем . Проверено 21 мая 2023 г.
  47. ^ «Ветряная турбина с вертикальной осью - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 22 мая 2023 г.
  48. ↑ Майкл Барнард (7 апреля 2014 г.). «Ветряные турбины с вертикальной осью: отличные в 1890 году, неэффективные в 2014 году». ЧистаяТехника .
  49. ^ Хау, Э., Ветровые турбины: основы, технологии, применение, экономика. Спрингер. Германия. 2006 г.
  50. ^ Майкл С. Брауэр; Николас М. Робинсон; Эрик Хейл (май 2010 г.). «Неопределенность моделирования ветрового потока» (PDF) . AWS Truepower. Архивировано из оригинала 2 мая 2013 года.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  51. ↑ Пигготт, Хью (6 января 2007 г.). «Скорость ветра в городе – реальность и база данных DTI». Scoraigwind.com . Проверено 6 ноября 2013 г.
  52. ^ «Городские ветряные турбины» (PDF) .
  53. ^ Мёллерстрем, Эрик; Гайп, Пол; Берскенс, Джос; Оттермо, Фредрик (1 мая 2019 г.). «Исторический обзор ветряных турбин с вертикальной осью мощностью 100 кВт и выше». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 105 : 1–13. дои : 10.1016/j.rser.2018.12.022 . ISSN  1364-0321. S2CID  117471815.
  54. ^ Эрик Эгглстон и сотрудники AWEA. «Что такое ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT)?». Американская ассоциация ветроэнергетики. Архивировано из оригинала 3 апреля 2005 года.
  55. ^ Марлофф, Ричард Х. (1 января 1978 г.). «Напряжения в шипах турбинных лопаток, подвергающихся изгибу». Экспериментальная механика . 18 (1): 19–24. дои : 10.1007/BF02326553. ISSN  1741-2765. S2CID  135685029.
  56. ^ «Ветряная турбина Савониуса - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 23 мая 2023 г.
  57. ^ Роб Варнон (2 декабря 2010 г.). «Деректор превращает лодку в гибридный пассажирский паром». Коннектикут Пост . Проверено 25 апреля 2012 г.
  58. ^ Керубини, Антонелло; Папини, Андреа; Вертечи, Рокко; Фонтана, Марко (1 ноября 2015 г.). «Авиационные ветроэнергетические системы: обзор технологий». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 51 : 1461–1476. дои : 10.1016/j.rser.2015.07.053. hdl : 11382/503316 . ISSN  1364-0321.
  59. ^ «После шаткого старта воздушная энергия ветра медленно набирает обороты» . Йель E360 . Проверено 2 июня 2023 г.
  60. ^ «Итак, что же такое плавающий морской ветер?» www.greentechmedia.com . Проверено 2 июня 2023 г.
  61. ^ «США только начали строить плавучие ветряные турбины - как они работают?». Всемирный Экономический Форум . 16 декабря 2022 г. Проверено 2 июня 2023 г.
  62. ^ ab ""Стоимость проектирования ветряной турбины и модель масштабирования", Технический отчет NREL/TP-500-40566, декабрь 2006 г., стр. 35, 36" (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 6 ноября 2013 г.
  63. ^ Навид Гударзи (июнь 2013 г.). «Обзор развития ветрогенераторов в мире». Международный журнал динамики и управления . 1 (2): 192–202. дои : 10.1007/s40435-013-0016-y .
  64. ^ Навид Гударзи; Вэйдун Чжу (ноябрь 2012 г.). «Обзор развития ветряных генераторов по всему миру». Международный конгресс и выставка машиностроения ASME 2012 . 4 – Документ №: IMECE2012-88615: 1257–1265.
  65. ^ "Серия Hansen W4" . Hansentransmissions.com. Архивировано из оригинала 15 марта 2012 года . Проверено 6 ноября 2013 г.
  66. ^ Гарднер, Джон; Харо, Натаниэль и Хейнс, Тодд (октябрь 2011 г.). «Активное управление трансмиссией для улучшения улавливания энергии ветряными турбинами» (PDF) . Государственный университет Бойсе. Архивировано из оригинала (PDF) 7 марта 2012 года . Проверено 28 февраля 2012 г.
  67. ^ Бауэр, Лукас. «GE General Electric GE 1.5s — 1,50 МВт — Ветряная турбина». ru.wind-turbine-models.com . Проверено 23 мая 2023 г.
  68. ^ «Гондолы | Как они производятся?». Проектирование и развитие ветроэнергетики . Проверено 23 мая 2023 г.
  69. ^ Бакерсад, Джавад; Низрецкий, Кристофер; Авитабиле, Питер (2015). «Прогнозирование динамической деформации ветряной турбины по всему полю с использованием смещений оптических целей, измеренных с помощью стереофотограмметрии». Механические системы и обработка сигналов . 62–63: 284–295. Бибкод : 2015MSSP...62..284B. дои : 10.1016/j.ymssp.2015.03.021.
  70. ^ Лундстрем, Троя; Бакерсад, Джавад; Низрецкий, Кристофер; Авитабиле, Питер (4 ноября 2012 г.). «Использование методов высокоскоростной стереофотограмметрии для извлечения информации о форме из рабочих данных ветряной турбины/ротора». Ин Аллеманг, Р.; Де Клерк, Дж.; Незрецкий, К.; Блау, младший (ред.). Темы модального анализа II, том 6 . Серия материалов конференций Общества экспериментальной механики. Спрингер Нью-Йорк. стр. 269–275. дои : 10.1007/978-1-4614-2419-2_26. ISBN 978-1-4614-2418-5.
  71. ^ аб Анкона, Дэн; Джим, Маквей (2001), Ветряные турбины – Информационный бюллетень о материалах и производстве , CiteSeerX 10.1.1.464.5842 
  72. ^ Аб Уотсон, Джеймс; Серрано, Хуан (сентябрь 2010 г.). «Композитные материалы для ветролопастей». Ветровые системы . Архивировано из оригинала 11 ноября 2017 года . Проверено 6 ноября 2016 г.
  73. ↑ Джосси, Фрэнк (4 февраля 2021 г.). «Разработчики ветроэнергетических установок модернизируют новые проекты, используя более крупные и лучшие лопасти». Сеть новостей энергетики . Проверено 2 июня 2023 г.
  74. ↑ Аб Вендитти, Бруно (3 июня 2022 г.). «Анимация: крупнейшие ветряные турбины в мире». Визуальный капиталист . Проверено 20 мая 2023 г.
  75. ^ «Что происходит с лопастями ветряных турбин с истекшим сроком службы?» www.ny1.com . 19 августа 2022 г. Проверено 4 июня 2023 г.
  76. ^ «Материалы и инновации для конструкций больших лопастей: возможности исследований в области ветроэнергетических технологий» (PDF) . Windpower.sandia.gov . Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2017 года . Проверено 27 февраля 2018 г.
  77. ^ «Лопасти ветряных турбин: стекло против углеродного волокна» . www.compositesworld.com . Проверено 12 ноября 2016 г.
  78. ^ Фрис, Эйзе де. «Турбины года: Лопасти ротора». www.windpowermonthly.com .
  79. ^ Пандуранга, Рагху; Аламуди, Ясир; Ферра, Аззеддин (2019). «Наноинженерные композиционные материалы для лопастей ветряных турбин». Международные конференции по достижениям в области науки и инженерных технологий (ASET) 2019 г. стр. 1–7. doi : 10.1109/ICASET.2019.8714217. ISBN 978-1-5386-8271-5. S2CID  155109369.
  80. ^ «IntelStor ожидает, что цены на ветряные турбины восстановятся на 5% в ближайшие два года» . Проектирование и развитие ветроэнергетики . 22 октября 2019 г.
  81. ^ Онг, Ченг-Хуат и Цай, Стивен В. (1 марта 2000 г.). «Использование углеродных волокон в конструкции лопастей ветряных турбин» (PDF) . Energy.sandia.gov .
  82. ^ «Береговая и морская ветроэнергетика: в чем разница?». Национальная сетевая группа . Проверено 23 мая 2023 г.
  83. ^ Фрост и Салливан, 2009 г., цитируется в «Технологии ветрогенераторов», автор: Eclareon SL, Мадрид, май 2012 г.; www.eclareon.com; Доступно в Leonardo Energy – спросите эксперта; «Спросите эксперта | Леонардо ЭНЕРГИЯ». Архивировано из оригинала 26 ноября 2012 года . Проверено 12 декабря 2012 г.
  84. ^ «Быстрые темпы роста ветроэнергетики стимулируют спрос на медь» . Ривьера Маритайм Медиа .
  85. ^ Ким, Джунбеум; Гийом, Бертран; Чунг, Джинвук; Хван, Ёну (1 февраля 2015 г.). «Потребление и потребность в важнейших и драгоценных материалах в ветроэнергетической системе в 27 странах ЕС». Прикладная энергетика . 139 : 327–334. Бибкод : 2015ApEn..139..327K. doi :10.1016/j.apenergy.2014.11.003. ISSN  0306-2619.
  86. ^ аб Уилберн, Дэвид Р. (2011). Энергия ветра в США и материалы, необходимые для производства наземных ветряных турбин в период с 2010 по 2030 год (Отчет о научных исследованиях 2011-5036) (PDF) . Геологическая служба США . Проверено 15 января 2023 г.
  87. ^ Бухгольц, Питер; Бранденбург, Торстен (1 января 2018 г.). «Тенденции спроса, предложения и цен на минеральное сырье, имеющее отношение к переходу к возобновляемым источникам энергии. Ветроэнергетика, солнечная фотоэлектрическая энергия и хранение энергии». Химия Инжениор Техник . 90 (1–2): 141–153. doi :10.1002/cite.201700098. ISSN  1522-2640.
  88. ↑ Яп, Чуй-Вэй (5 января 2015 г.). «Китай отменяет квоты на экспорт редкоземельных минералов». Уолл Стрит Джорнал .
  89. ^ «К 2024 году рынок стекловолокна достигнет 17 миллиардов долларов США» . Армированные пластмассы . 60 (4): 188–189. 1 июля 2016 г. doi :10.1016/j.repl.2016.07.006. ISSN  0034-3617.
  90. ↑ Янг, Кэтрин (3 августа 2007 г.). «Ветряные электростанции Канады сдувают турбинных туристов» . Эдмонтонский журнал . Архивировано из оригинала 25 апреля 2009 года . Проверено 6 сентября 2008 г.
  91. ↑ Радгард, Оливия (20 февраля 2023 г.). «Несмотря на то, что туризм на ветряных турбинах воспринимается как бельмо на глазу, он набирает обороты». Джапан Таймс . Проверено 2 июня 2023 г.
  92. ^ Анон. «Солнечное и ветровое освещение вывесок». Кооператив Энергетического Развития, ООО . Проверено 19 октября 2013 г.
  93. ^ Small Wind. Архивировано 15 ноября 2011 г. на Wayback Machine , веб-сайт Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.
  94. ^ Кастеллано, Роберт (2012). Альтернативные энергетические технологии: возможности и рынки. Архивы современников. ISBN 978-2-8130-0076-7.
  95. ^ Мейерс, Йохан (2011). «Оптимальное расположение турбин в полностью развитых пограничных слоях ветряной электростанции». Ветряная энергия . 15 (2): 305–317. Бибкод : 2012WiEn...15..305M. дои : 10.1002/ср.469.
  96. ^ «Новое исследование дает лучшее расстояние между турбинами для крупных ветряных электростанций» . Университет Джонса Хопкинса. 18 января 2011 года . Проверено 6 ноября 2013 г.
  97. ^ М. Калаф; К. Менево; Дж. Мейерс (2010). «Большое вихревое моделирование полностью развитых пограничных слоев решетки ветряных турбин». Физ. Жидкости . 22 (1): 015110–015110–16. Бибкод : 2010PhFl...22a5110C. дои : 10.1063/1.3291077 .
  98. ↑ Дабири, Джон О. (1 июля 2011 г.). «Потенциальное повышение плотности мощности ветряных электростанций на порядок за счет массивов ветряных турбин с вертикальной осью, вращающихся в противоположных направлениях». Журнал возобновляемой и устойчивой энергетики . 3 (4): 043104. arXiv : 1010.3656 . дои : 10.1063/1.3608170. S2CID  10516774.
  99. ^ ван Бассель, GJW; Заайер, МБ (2001). «Аспекты надежности, доступности и технического обслуживания крупных морских ветряных электростанций» (PDF) . Делфтский технологический университет . п. 2. Архивировано из оригинала (PDF) 12 апреля 2016 года . Проверено 30 мая 2016 г.
  100. ^ «Iberwind опирается на доступность 98% с новым усилением рыскания и лопастей» . 15 февраля 2016 года . Проверено 30 мая 2016 г.
  101. ^ Барбер, С.; Ван, Ю.; Джафари, С.; Чокани, Н.; Абхари, RS (28 января 2011 г.). «Влияние образования льда на производительность и аэродинамику ветряных турбин». Журнал солнечной энергетики . 133 (1): 011007–011007–9. дои : 10.1115/1.4003187. ISSN  0199-6231.
  102. ↑ Нильсен, Яннике (1 февраля 2015 г.). «Ее шпионский вертолет борт и тыкт лаг мед есть». Ту.но (на норвежском языке). Технический Укеблад . Архивировано из оригинала 20 января 2021 года. Они работают… за счет подачи горячего воздуха в лопасти ротора, чтобы лед таял, или за счет использования нагревательных кабелей на передней кромке лопастей ротора, где лед прилипает. В воду не добавляются никакие химикаты, в отличие от противообледенительной обработки самолетов, которая часто предполагает широкое использование химикатов. Стоимость противообледенительной обработки ветряной турбины эквивалентна стоимости двухдневного производства турбины.
  103. ↑ Мортен Лунд (30 мая 2016 г.). «Датская фирма предлагает специальные краны и серийное производство». Ингениёрен . Архивировано из оригинала 31 мая 2016 года . Проверено 30 мая 2016 г.
  104. ^ «Модернизация ветроэнергетики помогает подготовить почву для энергетического перехода» . Energy.gov.ru . Проверено 23 мая 2023 г.
  105. ^ Джереми Фуглеберг (8 мая 2014 г.). «Заброшенные мечты о ветре и свете». Атлас Обскура . Проверено 30 мая 2016 г.
  106. ↑ Том Грей (11 марта 2013 г.). «Проверка фактов: Об этих «заброшенных» турбинах…». Американская ассоциация ветроэнергетики . Архивировано из оригинала 8 июня 2016 года . Проверено 30 мая 2016 г.
  107. ^ abc «Лопасти ветряных турбин не должны оказаться на свалке». Уравнение . 30 октября 2020 г. Проверено 23 января 2022 г.
  108. ^ «Лопасти ветряных турбин не подлежат переработке, поэтому они накапливаются на свалках» . Bloomberg.com . 5 февраля 2020 г. Проверено 7 июня 2023 г.
  109. ^ «Турбины, выброшенные на свалку, вызывают дебаты о грязной обратной стороне ветра» . Блумберг . 31 июля 2019 года . Проверено 6 декабря 2019 г.
  110. ↑ Барсо, Тим (17 мая 2021 г.). «Конец отходам ветровой энергии? Vestas представляет технологию переработки лопастей». Рейтер . Проверено 23 января 2022 г.
  111. ^ «Новый пилотный проект HS2 заменяет сталь устаревшими лопастями ветряных турбин для армирования бетона» . Высокая скорость 2 . Проверено 12 марта 2021 г.
  112. ↑ Мейсон, Ханна (21 октября 2021 г.). «Anmet устанавливает первый пешеходный мост на основе лопастей ветряной турбины из переработанного сырья» . КомпозитыМир .
  113. ↑ Стоун, Мэдди (11 февраля 2022 г.). «Инженеры строят мосты из переработанных лопастей ветряных турбин». Грань .
  114. ^ «Возобновляемая энергия остается конкурентоспособной в условиях кризиса, связанного с ископаемым топливом» . www.irena.org . 13 июля 2022 г. Проверено 19 мая 2023 г.
  115. ^ ab «Преимущества и недостатки ветроэнергетики - идеи чистой энергии». Идеи чистой энергии . 19 июня 2013 года . Проверено 10 мая 2017 г.
  116. ^ «WINDExchange: Экономика и стимулы для ветра». Windexchange.energy.gov . Проверено 19 мая 2023 г.
  117. ↑ Рютер, Геро (27 декабря 2021 г.). «Насколько устойчива энергия ветра?». Немецкая волна . Проверено 28 декабря 2021 г. Недавно построенная береговая ветряная турбина производит около девяти граммов CO2 на каждый киловатт-час (кВтч), который она генерирует... новая морская электростанция в море выбрасывает семь граммов CO2 на кВтч... солнечные электростанции выбрасывают в атмосферу 33 грамма CO2 на каждый произведенный кВтч... природный газ производит 442 грамма CO2 на кВтч, электроэнергия из каменного угля - 864 грамма, а электроэнергия из бурого угля - 1034 грамма... На атомную энергетику приходится около 117 граммов CO2 на кВтч, учитывая выбросы, вызванные добычей урана, а также строительством и эксплуатацией ядерных реакторов.
  118. ^ «О ветроэнергетике: информационные бюллетени и статистика». www.pawindenergynow.org . Проверено 10 мая 2017 г.
  119. ^ «Размер турбины». Монитор ветра Фраунгофера . Архивировано из оригинала 5 октября 2017 года . Проверено 14 октября 2017 г.
  120. ^ Паризе, Дж.; Уокер, Т.Р. (2017). «Мониторинг птиц и летучих мышей после строительства промышленных ветряных турбин: основа политики для Канады». Журнал экологического менеджмента . 201 : 252–259. дои : 10.1016/j.jenvman.2017.06.052. ПМИД  28672197.
  121. ↑ Хосански, Дэвид (1 апреля 2011 г.). «Энергия ветра: полезна ли энергия ветра для окружающей среды?». Исследователь CQ .
  122. ^ «Насколько вредна возобновляемая энергия для птиц? | Статья | EESI». www.eesi.org . Проверено 2 июня 2023 г.
  123. ↑ Катович, Эрик (28 декабря 2023 г.). «Количественная оценка воздействия энергетической инфраструктуры на популяции птиц и биоразнообразие». Экологические науки и технологии . 58 (1): 323–332. doi : 10.1021/acs.est.3c03899. PMID  38153963. S2CID  266596763.
  124. ^ «Хранилище в масштабе сетки - анализ» . МЭА . Проверено 2 июня 2023 г.
  125. ^ abc Льюис, Мишель (29 сентября 2023 г.). «Новая ветряная электростанция в Канзасе является новатором в области технологий смягчения света». Электрек. Архивировано из оригинала 29 сентября 2023 года.
  126. ↑ Райзер, Аня (23 января 2023 г.). «Самая мощная ветряная турбина в мире успешно производит электроэнергию». МИР ЗАВТРА СЕГОДНЯ® . Проверено 20 мая 2023 г.
  127. ^ «Ветряные электростанции в Канаде - другие провинции» . 5 июня 2010 года. Архивировано из оригинала 4 сентября 2012 года . Проверено 24 августа 2010 г.
  128. ^ "MBB Messerschmitt Monopteros M50 - 640,00 кВт - Ветряная турбина" . ru.wind-turbine-models.com .
  129. ^ «Мин Ян завершает строительство морской турбины мощностью 6,5 МВт» . www.windpowermonthly.com . 1 июля 2013 года . Проверено 6 июня 2023 г.
  130. ^ «Когда больше значит больше: многороторные турбины» . www.utmconsultants.com . Проверено 31 мая 2023 г.
  131. ^ "Самый высотный ветрогенератор" . Книга Рекордов Гиннесса . 19 июня 2013 года . Проверено 6 июня 2023 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки