Ветрогенераторы будущего со структурой пальмы будут выше Empire State Building / Хабр

marks

21 марта 2016 в 13:34

Энергия и элементы питания Будущее здесь

Группа исследователей из ряда университетов США предлагает значительно увеличить размеры ветрогенераторов. Такая система будет вырабатывать энергии в несколько раз больше, чем любой современный ветрогенератор. Правда, такой гигант и стоить будет немало, кроме того, проблемой является и структура лопастей.

Размер лопасти составляет около 200 метров, что почти в три раза больше размера лопасти самого большого современного генератора (80+ метров). Высота же «башни» в этом случае должна быть около 500 метров (высота Empire State Building — «всего» 443 метра). Размах лопастей можно сопоставить с размерами четырех футбольных полей. Сама технология получила название «Сегментированный ультралегкий трансформирующийся ротор» (Segmented Ultralight Morphing Rotor, SUMR).

Мощность ветряка в этом случае составляет 50 МВт (максимальная мощность современного ветряка — 8 МВт).

Лопасти ветряка имеют особую конструкцию, позволяющую им складываться в случае значительного увеличения скорости ветра (система сможет выдерживать ветер вплоть до 320 км/ч). При шторме лопасти складываются таким образом, чтобы обеспечить минимальную площадь взаимодействия с воздушными массами. Такую конструкцию инженеры создали после изучения листьев пальм и наблюдений за тем, как пальмовые листья взаимодействуют с ветром.

Кроме того, такая конструкция облегчает транспортировку лопастей. Перевезти даже современную лопасть длиной в 50-80 м — непростая задача (ведь особых дорог для этих целей нет, везти приходится по обычной трассе). А уж перевозка лопастей-гигантов и вовсе была бы проблема, если бы не возможность складывания (хотя все равно перевезти нечто подобное — отдельный проект).

Ветряки будут устанавливаться вдали от побережья, с подветренной стороны.

Рабочая группа включает специалистов из таких организаций, как Университет Вирджинии, Университет Иллинойса, Университет Колорадо, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, плюс партнеры General Electic Co., Siemens AG и другие.

Первый прототип гигантского ветрогенератора должен быть готов к 2019 году (всего 1/10 от размера оригинальной системы). А первая система оригинального размера будет готова не ранее, чем через 10-15 лет.

Теги:

• ветрогенератор
• альтернативная энергетика
• США
• ветрогенераторы

Хабы:

• Энергия и элементы питания
• Будущее здесь

Всего голосов 10: ↑10 и ↓0 +10

Просмотры

12K

Комментарии 85

Максим Агаджанов @marks

Редактор

Telegram

Комментарии Комментарии 85

Ветрогенераторы

Вертикальные ветрогенераторы (с вертикальной осью вращения) бесшумные, инерционные, оптимально адаптированные к погодным условиям Украины. На сегодняшний день вертикальные ветрогенераторы являются одной из самых эффективных разработок.

Основными преимуществами вертикальных ветрогенераторов является простота монтажа, доступность во время эксплуатации и круглогодичная работа без снижения производительности в осенне — зимний период. Они не зависят от направления ветра и их можно устанавливать прямо на уровне земли, что значительно сокращает расходы.

Преимущество ветроэлектростанций в том, что они занимают меньшую площадь, чем солнечные электростанции. Так, для ВЭС мощностью 1 МВт понадобится всего 30-50 соток земли, тогда как для СЭС аналогичной мощности – около двух гектаров. ВЭС могут быть максимально приближены к точкам подключения: ВЭС более 20 МВт может находиться в 700 м от населенных пунктов, бытовая 150 кВт – всего в 40 метрах (согласно ДСТУ). Ветрогенераторы, в отличие от СЭС, разрешено размещать на землях сельскохозяйственного назначения (имеется процедура выделения участка). Поэтому рождается новая группа производителей энергии из возобновляемых источников – фермеры, аграрии.

Эти новации делают проекты по строительству и вводу в эксплуатацию ВЭС  до 5 МВт, для продаж по «зеленому» тарифу, привлекательными для инвесторов.

Энергия ветра

Ветер образуется в результате гигантских конвекционных потоков в атмосфере Земли, движущихся тепловой энергией от Солнца. Это означает, что кинетическая энергия ветра является возобновляемым энергетическим ресурсом — пока Солнце существует, ветер тоже будет существовать.

Ветровые турбины используют ветер для непосредственного управления турбинами. Они имеют огромные лопасти, установленные на высокой мачте. Лопасти соединены с «гондолой», или корпусом, который содержит шестерни, связанные с генератором. Когда ветер дует, он передает часть своей кинетической энергии лопастям, которые вращаются и двигают генератор. Несколько ветрогенераторов могут быть сгруппированы в ветреных местах для формирования ветровых электростанций.

Преимущества

• Ветер — это возобновляемый энергетический ресурс, и расходы на топливо отсутствуют.
• Вредных загрязняющих газов не производится.
• Возможность размещения в труднодоступных местах.
• Требуют малой площади и вписываются в любой ландшафт.
• Получение бесплатной электроэнергии в долгосрочной перспективе, отсутствие затрат на топливо и его доставку.
• Автономность — независимость от состояния и работы внешних электрических сетей.

Недостатки

• Количество произведенной электроэнергии зависит от силы ветра.

Типовой состав системы энергообеспечения на базе ветрогенератора

• Ветроэлектрическая установка (ветрогенератор, ВЭУ) — вырабатывает «грубую» электроэнергию с нестабильными параметрами, зависящими от скорости ветра.
• Мачта — служит для установки ВЭУ на такой высоте, где ветровой поток не затеняется препятствиями и имеет достаточную скорость.
• Аккумуляторная батарея (АКБ) — является буфером, согласующим графики выработки и потребления энергии.
• Контроллер заряда АКБ — защищает АКБ от перезаряда, ограничивая зарядный ток и напряжение.
• Инвертор — преобразует постоянное напряжение в переменное ~220В.
• Зарядное устройство — при необходимости заряжает АКБ от внешней сети ~220В.
• Сетевая автоматика — следит за состоянием сети и, по заданному алгоритму, подключает нагрузку к сети либо к инвертору.

Комбинация солнечной и ветровой генерации

Комбинировать солнечные и ветровые электростанции полезно. Уже просто по той причине, что ветровые электростанции, в отличие от солнечных, работают ночью. Да и сезонные колебания снижаются. Во многих регионах солнечные электростанции зимой вырабатывают гораздо меньше, чем летом, а ветровые, наоборот, более продуктивно функционируют зимой. То есть комбинация позволяет сглаживать суточные и сезонные колебания, повысить надёжность системы и снизить потребность в системах накопления энергии и балансировочных мощностях для интеграции переменных ВИЭ.

Наша компания предоставляет полный спектр услуг по проектированию, установке и сервисной поддержке систем с альтернативными источниками энергии — ветрогенераторами, солнечными модулями, гелиосистемами, тепловыми насосами.

        

Многополюсность генератора говорит о его тихоходности, позволяя получить номинал на малых оборотах ветрогенератора и полностью отказаться от редукторов, коллекторных щеток и использовать метод магнитной левитации при его вращении. Наше крыло успешно прошло испытание по аэродинамике и показало лучший результат по страгиванию, а именно — уже при скорости ветра в 0,17 м/с происходит старт нашего ветрогенератора и устойчивая зарядка АКБ с 2м/с (в отличие от аналогов, которые стартуют при скорости ветра от 5 м/с). Благодаря новой форме крыла и снижению его веса мы добились снижения скорости ветра для достижения номинальной мощности ветрогенератора с 5 м/с до 3 м/с. Собираются ветрогенераторы различной мощности от 250 Вт до 32 кВт

Характеристики вертикальных ветрогенераторов

Ветрогенератор/Спецификация	VE-micro	VE-mini	VE-1	VE-1. 5	VE-2	VE-3
Номинальная мощность, кВт	0.25	0.5	1	1,5	2	3
Максимальная мощность, кВт	0.75	1.5	3	4,5	5	9
Пусковая скорость ветра, м/с	0.3	0.3	0,4	0,7	0,8	0,9
Скорость ветра для устойчивой зарядки АКБ, м/с	2	2	2	2,5	2,5	2,5
Скорость ветра для номинальной мощности, м/с	8	8	8	8	8	8
Диаметр ветроколеса, м	1	1.3	2	3	4	4,8
Высота крыла, м	2	3	4	4	4	5
Вес ветроколеса, кг	20	45	80	170	250	360
Кол-во крыльев, шт	3	3	5	5	5	5
Стоимость, $	735	1365	2730	4095	5250	7875

Номинальная количество вырабатываемой электроэнергии следующая:

Продукция	Кол-во энергии за час, кВт	Количество энергии за месяц, кВт	Кол-во энергии за год, кВт
VE-3	3	2160	25920
VE-2	2	1440	17280
VE-1. 5	1.5	1080	12960
VE-1	1	720	8640
VE-mini	0.5	360	4320
VE-micro	0.25	180	2160

Преимущества вертикальных ветрогенераторов над традиционными

• • Применение инновационных бесшумных и безвибрационных технологий
  • Применения высокоэффективных методов получения и преобразования энергии ветра в электрическую
  • Оптимальный профиль лопасти ветроколеса позволяет достичь КПД крыла близкий к идеальному, независимо от направления ветра (независимое «наведение» на направление ветра)
  • Ветрогенератор вертикального исполнения не требует регламентного обслуживания и ремонта. Конструкция не содержит деталей с трущимися поверхностями за исключением упорного подшипника ветрокрыла, имеющего трехсоткратный запас прочности
  • Высоко устойчивый к сильному ветру, достаточно устойчив, чтобы выдержать ураганный ветер
  • Контроллерно-преобразующая система позволяет заряжать аккумуляторную батарею при самых малых оборотах генератора. Это обеспечивает возможность потребления ранее выработанной энергии в период безветрия
  • Требует минимум пространства для размещения, абсолютно безвреден ввиду отсутствия излучения, вибрации и шумовой нагрузки
  • Возможность установки без ущерба ландшафтным видам, безопасный для птиц дизайн
  • Быстрая установка и обслуживание
  • Главным преимуществом ВЭУ является ее независимость от магистральных энергетических сетей, автономность производства и потребления электроэнергии. Относительная простота устройства, универсальность оборудования, доступность транспортировки и монтажа позволяют возводить ветроэнергетические станции в самых недоступных, отдаленных от энергоснабжения районах.

Купить ветрогенератор в Днепре

Горизонтальные ветрогенераторы

Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения, имеет две или три лопасти, установленные на вершине мачты — наиболее распространенный тип ветроустановок ВЭУ. Современные горизонтальные ветрогенераторы представляют собой установку, которая служит для переработки кинетической энергии ветра в механическую энергию с помощью лопастей, а потом в электрическую при помощи электрического генератора. Ветрогенераторы могут использоваться как для промышленного производства электроэнергии, так и для бытового. Ветрогенераторы промышленного назначения имеют достаточно большую мощность, а в одном таком ветропарке могут устанавливаться до нескольких сотен ветряков. Для бытового использования, как правило, устанавливается один ветрогенератор, подключенный к системе домашнего электроснабжения, которая включает в себя также накопительные аккумуляторы.

Основные характеристики ветрогенератора

Ветрогенератор СВ-4.4/400	Ветрогенератор СВ-6.7/1000
Диаметр ветротурбины: 4,4 м Ометаемая площадь: 15.2 м2 Выработка энергии за месяц: 250-500 кВт·Ч Стартовая скорость ветра: 2-3 м/с Расчетная скорость ветра: 8 м/с Макс. скорость ветра: 40-50 м/с Номинальная частота вращения: 230 об/мин Напряжение генератора: 48 В Номинальная мощность (при 8 м/с): 1600 Вт Рекомендуемая высота мачты: 17-23 м	Диаметр ветротурбины: 6. 7 м Ометаемая площадь: 35.3 м2 Выработка энергии за месяц: 600-1200 кВт·Ч Стартовая скорость ветра: 2-3 м/с Расчетная скорость ветра: 8 м/с Макс. скорость ветра: 40-50 м/с Номинальная частота вращения: 145 об/мин Напряжение генератора: 48 В Номинальная мощность (при 8 м/с): 4000 Вт Рекомендуемая высота мачты: 21-27 м
3 800 у.е.	7 600 у.е.

 

Наши специалисты помогут Вам выбрать ветрогенератор, максимально соответствующий по своим техническим характеристикам Вашим потребностям, поставят и соберут его на Вашем объекте, а также предоставят Вам все необходимые консультации по работе ветряной установки. Монтаж оборудования может осуществляться как специалистами нашей компании, так и самостоятельно.

В случае монтажа Вашими специалистами наша компания готова предоставить услугу шефмонтажа и обеспечивает Вас техническим и информационным сопровождением.

Скорость ветра в Днепре по месяцам

Карта распределения ветра на территории Украины

Ветротехнологии нового поколения | Министерство энергетики

Офис технологий ветроэнергетики

Управление технологий ветроэнергетики (WETO) работает с отраслевыми партнерами над повышением производительности и надежности ветровых технологий следующего поколения при одновременном снижении стоимости энергии ветра. Исследовательские усилия офиса помогли увеличить средний коэффициент мощности (показатель производительности электростанции) с 22% для ветряных турбин, установленных до 1998 до в среднем почти 35 % сегодня, по сравнению с 30 % в 2000 году. Затраты на энергию ветра были снижены с более чем 55 центов (в текущих долларах) за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до в среднем менее 3 центов за кВтч в США сегодня. Чтобы обеспечить будущий рост отрасли, технологии ветроэнергетики должны продолжать развиваться, опираясь на предыдущие успехи для дальнейшего повышения надежности, увеличения коэффициента мощности и снижения затрат.

На этой странице описывается цель исследований WETO в сфере ветроэнергетики и освещаются некоторые из ее недавних проектов.

Технологии ветроэнергетики, доступные для лицензирования лабораториями Министерства энергетики США и участвующими исследовательскими институтами, можно найти на Портале энергетических инноваций Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США. Просмотрите все проекты исследований и разработок WETO в области технологий следующего поколения, посетив Карту проектов WETO и выбрав Область программы: Разработка и производство технологий следующего поколения.

Основные моменты исследовательского проекта

Вот некоторые из ключевых моментов исследовательского проекта в рамках программы исследования ветровых технологий следующего поколения.

Разработка прототипа

URL видео

Узнайте больше о том, как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США проверяет причины отказов трансмиссии.

Видео предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии.

Современные ветряные турбины становятся все более экономичными и надежными, а их мощность увеличилась до нескольких мегаватт. С 1999 средняя мощность турбин увеличилась: в 2016 году была установлена ​​средняя мощность турбин 2,15 МВт. Исследования WETO помогли облегчить этот переход за счет разработки более длинных и легких лопастей несущего винта, более высоких опор, более надежных трансмиссий и систем управления, оптимизирующих производительность.

В течение последних двух десятилетий офис работал с промышленностью над разработкой ряда прототипов технологий, многие из которых стали коммерчески жизнеспособными продуктами. Одним из примеров является ветряная турбина GE Wind Energy мощностью 1,5 мегаватта (МВт). С начала 19В 90-х годах программа работала с GE и ее предшественниками для тестирования таких компонентов, как лопасти, генераторы и системы управления, на поколениях конструкций турбин, что привело к созданию модели GE мощностью 1,5 МВт, которая составляет примерно половину установленного в стране коммерческого парка ветроэнергетики и является основным конкурентом на мировых рынках.

Разработка компонентов

WETO работала с отраслевыми партнерами над повышением производительности и надежности компонентов системы. Подразделение Wind Blade компании Knight and Carver в Нэшнл-Сити, штат Калифорния, работало с исследователями из Sandia National Laboratories при Министерстве энергетики над разработкой инновационной лопасти ветряной турбины, которая позволила увеличить улавливание энергии на 12 %. Наиболее характерная характеристика Sweep Twist Лопасть Adaptive Rotor (STAR) представляет собой плавно изогнутый наконечник, который, в отличие от подавляющего большинства используемых лопастей, специально разработан для максимального использования всех скоростей ветра, включая более низкие скорости.

Совсем недавно, чтобы поддержать разработку более надежных коробок передач, программа работала с несколькими компаниями над разработкой и тестированием инновационных концепций трансмиссии. Благодаря поддержке Министерства энергетики США в размере 47 миллионов долларов, в Университете Клемсона был открыт крупнейший в стране и один из самых передовых в мире испытательных центров ветровой энергии, чтобы ускорить внедрение энергетических технологий нового поколения, снизить затраты для производителей и повысить глобальную конкурентоспособность. для американских компаний.

URL видео

Инновации в разработке и производстве компонентов ветроэнергетики по-прежнему имеют решающее значение для достижения наших национальных целей в области возобновляемых источников энергии.

Министерство энергетики США

Выделенный проект: Инновации в разработке и производстве компонентов ветроэнергетики по-прежнему имеют решающее значение для достижения наших национальных целей. В результате этой задачи Управление технологий ветроэнергетики Министерства энергетики США и Управление передового производства сотрудничают с государственными и частными организациями для применения аддитивного производства, широко известного как 3D-печать, к производству форм для лопастей ветряных турбин. Традиционный метод проектирования лезвия требует создания заглушки или полноразмерного изображения конечного лезвия, которое затем используется для изготовления формы. Создание заглушки — один из самых трудоемких и трудоемких процессов в производстве ветряных лопастей, поэтому 3D-печать экономит эти критически важные ресурсы.

Промышленные исследовательские турбины

Национальный центр ветровых технологий (NWTC) Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии помог создать компоненты, системы и методы моделирования ветряных турбин, которые привели к ускорению развития отрасли. Объект предлагает несколько испытательных площадок, несколько динамометров, производственные ресурсы на месте и возможности проверки конструкции. Исследования, проводимые в NWTC, дополняют инициативу Министерства энергетики США «От атмосферы к электронам» (A2e), которая нацелена на значительное снижение стоимости энергии ветра за счет лучшего понимания сложной физики, управляющей потоком ветра в ветряные электростанции и через них. Инновационные исследования в области ветроэнергетики в СЗТК включают:

• Использование вычислительной гидродинамики для разработки симулятора приложений для ветряных электростанций и других инструментов моделирования и управления, которые помогают операторам ветряных электростанций свести к минимуму влияние следа за турбиной путем исследования производительности станции в широком диапазоне атмосферных условий. Исследования показали, что за счет координации управления турбиной для уменьшения эффекта следа общая мощность ветряной электростанции может быть увеличена на 4–5%.
• Использование управляемой системы тестирования интерфейса сети, которая сокращает время и затраты на сертификационные испытания ветряных турбин, а также дает системным инженерам лучшее понимание того, как ветряные турбины, фотоэлектрические инверторы и системы накопления энергии реагируют на нарушения в системе электроснабжения.
• Анализ оффшорной ветровой энергии в Соединенных Штатах, чтобы осветить потребности отрасли, возможности и ожидаемые последствия в этой растущей отрасли возобновляемой энергетики.

URL видео

Замедленная съемка ветряных турбин.

Министерство энергетики США

Международное сотрудничество

В качестве члена Исполнительного комитета по ветроэнергетике Международного энергетического агентства (МЭА) офис поддерживает международные исследования в области ветроэнергетики, участвуя в 12 областях исследований ветроэнергетики. Участие офиса в этих международных исследованиях дает американским исследователям возможность сотрудничать с международными экспертами в области ветроэнергетики, обмениваться последней технической и рыночной информацией и получать ценные отзывы для промышленности США. Для получения дополнительной информации о деятельности МЭА посетите веб-сайт Международного энергетического агентства.

Новости ветровых технологий нового поколения

ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

2022 Поднимите энергию ветра на новые высоты

Прошлый год принес много достижений в области энергии ветра. Вот самые влиятельные истории ветроэнергетики за 2022 год от Управления технологий ветроэнергетики.

Учить больше

Присоединяйтесь к новому саммиту по плавучим морским установкам Wind Shot ™

Министерство энергетики, внутренних дел, транспорта и торговли США проведет первый в истории саммит Floating Offshore Wind Shot для обсуждения этой амбициозной инициативы по снижению стоимости плавучих морских ветряных электростанций. энергия.

Учить больше

Открыт ежегодный фонд коммерциализации технологий

Фонд коммерциализации технологий этого года в настоящее время принимает заявки, направленные на ускорение коммерциализации критически важных экологически чистых энергетических технологий.

Учить больше

Открыта возможность финансирования малого бизнеса

WETO поддерживает открытый конкурс и приглашает заявки на технологические инновации, которые устраняют технологические пробелы для распределенной, наземной и морской ветроэнергетики.

Учить больше

Эксперты обсудили способы улучшения лопастей ветряных турбин на семинаре Sandia Blade Workshop 2022 года

Семинар Sandia Blade Workshop 2022 года, ключевое место для заинтересованных сторон в области ветроэнергетики, собрал экспертов ветроэнергетики, владельцев и операторов ветропарков, производителей и исследователей со всего мира обсудить пути улучшения лопаток турбины.

Учить больше

WETO выделяет возможность финансирования в размере 28 миллионов долларов США для решения основных проблем развертывания морских, наземных и распределенных ветроэнергетических установок

При поддержке двухпартийного закона об инфраструктуре Управление технологий ветроэнергетики Министерства энергетики предоставляет возможность финансирования в размере 28 миллионов долларов США для устранения барьеров, связанных с развертыванием ветряных электростанций.

Учить больше

Охрана дикой природы и переход к чистой энергии

Исполняющий обязанности помощника госсекретаря Морено резюмирует недавние инвестиции Министерства энергетики в охрану дикой природы.

Учить больше

Руководство по проведению сложных разговоров за праздничным столом о ветроэнергетике

У Министерства энергетики есть несколько советов и рекомендаций по обсуждению энергии ветра в эти праздничные дни. Расслабьтесь и дышите легко.

Учить больше

Компактные ветряные турбины могут использоваться для оказания помощи при стихийных бедствиях и в военных миссиях

Этот проект, финансируемый Министерством энергетики США, анализирует, как построить ветряную турбину, которая могла бы использоваться как в военных, так и в гуманитарных миссиях по всему миру.

Учить больше

Опубликовано

тем для будущих возможностей финансирования малого бизнеса

WETO поддерживает открытый конкурс и приглашает заявки на технологические инновации, которые устраняют технологические пробелы для распределенной, наземной и морской ветроэнергетики.

Учить больше

Публикации по ветровым технологиям следующего поколения

Информационный бюллетень американского эксперимента WAKE (AWAKEN)

AWAKEN является частью более масштабной работы Министерства энергетики США по пониманию и повышению эффективности ветряных электростанций.

Учить больше

В новом отчете обсуждаются возможности и проблемы воздушной ветровой энергии

В этом отчете оценивается потенциал и техническая жизнеспособность воздушной ветровой энергии (AWE) в США. Выводы включают данные о ресурсном потенциале энергии ветра, доступном для систем AWE, и о том, что необходимо для развертывания AWE в значительных масштабах.

Учить больше

Расширение границ роста роторов наземных ветряных турбин

Проект «Большой адаптивный ротор» направлен на проектирование и создание наземных ветряных турбин следующего поколения.

Учить больше

2020 Основные исследования и разработки в области ветроэнергетики

Наиболее заметные достижения в области исследований и разработок в области ветроэнергетики в 2020 году.

Учить больше

Увеличение высоты башен ветряных турбин: возможности и проблемы

В отчете за 2019 год представлены возможности, проблемы и потенциал, связанные с увеличением высоты башен ветряных турбин.

Учить больше

Внедрение SMART ветряной электростанции будущего с помощью научно обоснованных инноваций

В этом отчете объясняется, как новые достижения в области энергетики и технологии могут снизить стоимость энергии ветра вдвое к 2030 году.

Учить больше

Внедрение ветровой энергии по всей стране

В отчете показано, как Соединенные Штаты могут раскрыть огромный потенциал использования энергии ветра во всех 50 штатах.

Учить больше

Современная ветряная турбина – Энергия ветра III.

Вы его уже видели, наверное, не так давно. Если вы живете в сельской местности, вы можете жить рядом с одним из них. Трехлопастная ветряная турбина с горизонтальной осью, яркий современный символ возобновляемой энергии и наиболее распространенный метод производства энергии ветра.

Современная ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT) предназначена для обеспечения энергией на коммерческом или коммунальном уровне. Он отличается от других примеров выработки энергии ветра тем, что его роторы вращаются горизонтально (аналогично ветряной мельнице), поэтому он должен быть направлен в направлении ветра. Генераторы HAWT составляют подавляющее большинство ветряных электростанций во всем мире, поскольку они эффективны, надежны и обычно обеспечивают наибольшую отдачу от инвестиций.

Прошлые примеры генераторов с горизонтальной осью включают устройство, построенное Чарльзом Ф. Брашем недалеко от Кливленда в 1887 году, советский прототип, построенный недалеко от Ялты в 1931 году, и ветряную турбину Смита-Патнэма, построенную в Вермонте в 1941 году.

В 1957 году Йоханнес Юул, бывший ученик Пола Ла Кура построил HAWT диаметром 24 метра с 3 лопастями, удивительно похожий на версию, используемую сегодня. Ветродвигатель имел мощность 200 кВт и использовал аварийные аэродинамические тормоза. Однако развитие ветроэнергетики в значительной степени застопорилось до нефтяных потрясений 19-го века.70-е годы. В Дании, стране, которая в то время чрезвычайно зависела от импорта энергии, возникший в результате энергетический кризис побудил ученых и инженеров разработать новые ветряные турбины. Поскольку спрос на эту форму производства энергии рос в течение 1980-х годов, датчане начали строить все более крупные модели, в результате чего современный HAWT часто достигает высоты 65 метров (212 футов) и более. Датчане также были одними из первых, кто исследовал концепцию строительства прибрежных или морских ветряных турбин.

Как видите, оффшорные ветряные турбины могут достигать огромных размеров.

HAWT преобразуют от трети до половины кинетической энергии ветра в электрическую энергию. Такие проблемы, как трение и сопротивление лопастей ротора, потери в редукторе, потери в генераторе и преобразователе, снижают мощность, выдаваемую ветряной турбиной. Несмотря на выработку возобновляемой энергии, HAWT создают множество проблем для окружающей среды. Сложность турбины и большое количество движущихся частей требуют регулярного технического обслуживания. Некоторые считают их неприглядными, кроме того, они вызывают шумовое загрязнение, а также представляют опасность для птиц. Новые разработки в области технологий ветряных турбин призваны ответить на эти вопросы. С момента создания современного HAWT тенденция заключалась в том, чтобы подталкивать эти вертикальные турбины к береговой линии и морю, поскольку там они меньше раздражают глаза, а также питаются более постоянным потоком ветра.

Плавающие ветряные турбины состоят из HAWT, установленного на плавучей платформе, которую можно перемещать по желанию, что позволяет использовать энергию ветра из районов с глубоким морским дном, которые не подходят для строительства. Их можно перемещать для улучшения ветровой мощности, размещения рыболовных судов или судоходных путей или даже транспортировать обратно на побережье для модернизации или выполнения более сложных задач по техническому обслуживанию. Hywind, первая коммерческая плавучая ветряная электростанция, была построена в 2017 году на побережье Шотландии. Его 5 турбин обеспечивают в общей сложности 30 МВт зеленой энергии.

Хайвинд Шотландия. Источник: Masdar

Технология плавучих ветряных турбин не является революционной. Нефтяные вышки использовали аналогичный плавучий принцип для бурения нефти на большой глубине. Кроме того, с тех пор материаловедение и строительные технологии значительно продвинулись вперед.

Однако плавучие турбины создают несколько проблем, самая большая из которых — передача энергии обратно на материк. В тех случаях, когда обычная передача энергии была бы неэкономична, энергия, которую они производят, может использоваться в различных приложениях, таких как приложения энергии к газу, производство газообразного водорода, опреснение воды обратным осмосом, природный газ, сжиженный нефтяной газ, алкилат / бензин и скоро. Их также можно использовать для обеспечения энергией искусственного подъема богатой питательными веществами глубоководной воды океана на поверхность, увеличивая уловы океанического рыболовства.