Ветряная электростанция или ветряной парк , также называемый ветряной электростанцией или ветровой электростанцией, представляет собой группу ветряных турбин в одном месте, используемых для производства электроэнергии . Ветряные электростанции различаются по размеру от небольшого количества турбин до нескольких сотен ветряных турбин, охватывающих обширную территорию. Ветряные электростанции могут быть как наземными, так и оффшорными.
Многие из крупнейших действующих наземных ветровых электростанций расположены в Китае, Индии и США. Например, крупнейшая ветряная электростанция в мире , ветряная электростанция Ганьсу в Китае, имела мощность более 6000 МВт к 2012 г. , а цель — 20 000 МВт к 2020 г. По состоянию на декабрь 2020 г. Ветряная электростанция Hornsea мощностью 1218 МВт в Великобритании является крупнейшей морской ветряной электростанцией в мире . Отдельные конструкции ветряных турбин продолжают увеличивать мощность , в результате чего требуется меньшее количество турбин для той же общей мощности.
Поскольку они не требуют топлива, ветряные электростанции оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем многие другие формы производства электроэнергии, и их часто называют хорошим источником зеленой энергии. Однако ветряные электростанции подвергались критике за их визуальное воздействие и влияние на ландшафт. Как правило, они должны располагаться на большей территории, чем другие электростанции, и должны быть построены в диких и сельских районах, что может привести к «индустриализации сельской местности», потере среды обитания и падению туризма. Некоторые критики утверждают, что ветряные электростанции имеют неблагоприятные последствия для здоровья, но большинство исследователей считают эти утверждения лженаукой (см. Синдром ветряной турбины).). Ветряные электростанции могут мешать работе радара, хотя в большинстве случаев, по данным Министерства энергетики США, «размещение и другие меры по смягчению последствий разрешают конфликты и позволяют ветряным проектам эффективно сосуществовать с радаром».
Расположение имеет решающее значение для общего успеха ветряной электростанции. Дополнительные условия, способствующие успешному размещению ветряной электростанции, включают в себя: ветровые условия, доступ к электропередаче, физический доступ и местные цены на электроэнергию.
Чем выше средняя скорость ветра, тем больше электроэнергии будет генерировать ветряная турбина, поэтому более быстрые ветры, как правило, экономически лучше для развития ветряных электростанций. Уравновешивающим фактором является то, что сильные порывы ветра и высокая турбулентность требуют более мощных и дорогих турбин, иначе есть риск повреждения. Средняя мощность ветра не пропорциональна средней скорости ветра. По этой причине идеальными ветровыми условиями были бы сильные, но постоянные ветры с низкой турбулентностью, дующие с одного направления.
В этих условиях горные перевалы являются идеальным местом для ветряных электростанций. Горные перевалы направляют ветер, заблокированный горами, через туннель, похожий на перевал, в области с более низким давлением и более плоской землей. Перевалы, используемые для ветряных электростанций, известны своей богатой мощностью ветряных ресурсов и возможностями для крупномасштабных ветровых электростанций.
Благодаря этим ветряным электростанциям разработчики многое узнали о турбулентности и эффектах скученности крупномасштабных ветровых проектов.
Одних метеорологических данных о ветре обычно недостаточно для точного определения местоположения крупного проекта ветроэнергетики. Сбор конкретных данных о скорости и направлении ветра имеет решающее значение для определения потенциала участка для финансирования проекта. Местные ветра часто отслеживаются в течение года или более, составляются подробные карты ветра, а также проводятся тщательные исследования возможностей сети, прежде чем будут установлены какие-либо ветряные генераторы.
Ветер дует быстрее на больших высотах из-за меньшего влияния сопротивления. Увеличение скорости с высотой наиболее заметно у поверхности и зависит от топографии, шероховатости поверхности и препятствий с наветренной стороны, таких как деревья или здания. На высотах в тысячи футов/сотни метров над уровнем моря сила ветра уменьшается пропорционально уменьшению плотности воздуха.
Основным фактором при проектировании ветряных электростанций является расстояние между турбинами как в поперечном, так и в осевом направлении (относительно преобладающих ветров). Чем ближе турбины друг к другу, тем больше турбины, расположенные против ветра, блокируют ветер от своих задних соседей (эффект следа). Однако размещение турбин на большом расстоянии друг от друга увеличивает стоимость дорог и кабелей, а также увеличивает площадь земли, необходимой для установки турбин определенной мощности. В результате этих факторов расстояние между турбинами варьируется в зависимости от объекта. Вообще говоря, производители требуют минимум 3,5-кратного диаметра ротора турбины свободного пространства между соответствующей пространственной оболочкой каждой соседней турбины.
Возможно более близкое расстояние в зависимости от модели турбины, условий на объекте и того, как объект будет эксплуатироваться. Воздушные потоки замедляются по мере приближения к препятствию, известному как «эффект блокировки», уменьшая доступную мощность ветра на 2% для турбин перед другими турбинами.
Часто в условиях сильно насыщенных энергетических рынков первым шагом в выборе площадки для крупномасштабных ветровых проектов до сбора данных о ветровых ресурсах является поиск областей с адекватной доступной пропускной способностью (ATC). ATC является мерой оставшейся мощности в системе передачи, доступной для дальнейшей интеграции двух взаимосвязанных областей без существенной модернизации существующих линий передачи и подстанций. Значительная модернизация оборудования сопряжена со значительными затратами, что потенциально может подорвать жизнеспособность проекта в данном месте, независимо от наличия ветровых ресурсов. После составления списка подходящих районов этот список уточняется на основе долгосрочных измерений ветра, а также других экологических или технических ограничивающих факторов, таких как близость к нагрузке и приобретение земли.
Где находится самая большая в мире ветряная электростанция?
Ветряная электростанция Ганьсу в Китае является крупнейшей наземной ветряной электростанцией в мире . В 2012 году она имела мощность ветра более 6000 мегаватт, а в 2020 году планирует увеличить ее до 20000 мегаватт.
Однако вскоре это может измениться.
Строительство ветряной электростанции Dogger Bank началось в Йоркшире, Англия, в январе 2020 года. После завершения она станет крупнейшей ветряной электростанцией в мире. По оценкам, мощность этого зверя ветроэнергетики составляет 3,6 гигаватт (или 3600 мегаватт).
Для справки, ветряные электростанции также известны как ветряные парки, ветряные электростанции или ветряные электростанции. Ветряная электростанция — это группа ветряных турбин, расположенных в одном месте для выработки электроэнергии.
Типы ветряных турбин
Большинство ветряных турбин делятся на два основных типа:
ТУРБИНЫ С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОСЬЮ
Ветряные турбины с горизонтальной осью — это то, что многие люди представляют себе, думая о ветряных турбинах.
Чаще всего они имеют три лопасти и работают «против ветра», при этом турбина вращается наверху башни, поэтому лопасти обращены к ветру.
ТУРБИНЫ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ
Ветряные турбины могут быть построены на суше или на море в больших водоемах, таких как океаны и озера. Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты по содействию развертыванию морской ветроэнергетики в водах США.
Применение ветряных турбин
Современные ветряные турбины можно разделить на категории по месту их установки и способу подключения к сети:
