Вятърни турбини

Проектиране


Проектирането се прави от специалисти, но една предварителна обща култура при инвестиране не е излишна.

Една 50МВ централа се строи за 18 месеца с разрешенията. Преди това обаче пробите за вятър е добре да се правят цяла година.

Най-важно е избора на ветровито място. То е дори по-важно от това дали държавата дотира вятърната енергия с 20-30% , защото може да повиши производителността на турбината над 2 пъти.

Важно е вятърът не само да е силен (по-силен от този при 100% мощност не е необходим), но и постоянен и да няма турболенции, които се получават при постройки, дървета или неравен терен. Затова се търси по-равно място обикновено и се стремим към по-високи турбини.

Вятър 5м/с на земята може да означава 7м/с на височина 50м, затова е добре турбината да е високо при което се избягват и турболенциите от постройки. Метереолозите предлагат обикновено измервания на вятъра на височина 5-10м, което е насочващо при избор на място. Индикация за постоянен вятър може да дадат и високи самотни дървета, чиито върхове са наклонени на една страна.

Тъй като енергията на вятъра зависи от куба на скоростта му (или обема на ваздуха), 5м средна скорост може да съответства на много различна енергия. Примерно 50% вятър с по 3 И 7 м/с има средна скорост 5м/с но много повече енергия от постоянен вятър 5м/с тъй като 5*5*5= 125 < (3*3*3 + 7*7*7) / 2 = 185, т.е. желателно е да имаме по-силен вятър, макар и за по-кратко време. Тъй като турбината оползотворява различен процент от енергията на вятъра при различна скорост, този пример ни дава само посоката в която да търсим оптимален вятър.

Германеца Бетц още в 1919 г. е доказал че идеалната турбина може да оползотвори най-много 59% от енергията на вятъра. Също така мегаватовите турбини обикновено не произвеждат ток при под 4м/с, както и достигат максимална мощност при около 15м/с.

Трябва да се знае, че дори при прецизни измервания правени една година, някои инсталации се оказват несполучливи, така че трябва да се отчитат възможно повече фактори.

Турбините трябва да се поставят извън пътя на миграция на птици защото ги захващат понякога. Освен това може да генерират неприятен за човека шум, както и неприятни визуални ефекти (тъмно И светло) където хвърля сянка, поради което е добре да се изолира в ненаселено място. Поради визуалните ефекти кулите вече не се правят решетъчни, въпреки че биха използвали по-малко материал, а плътни. Цената на кулата е около 20% от тази на генератора. Високите кули обикновено се правят от тръбна стомана на части от по 20-30м и се сглобяват с болтове на място, но може да се излеят и от железобетон.

Турбините с метални перки създават също радиосмущения и такива се избягват вече като перките се правят от различни видове пластмаси.

Възможно е зимата също излитане на парчета лед от обледяване както и счупване и опасно излитане на перка.

Добре е перките да се почистват от натрупване на мухи и мърсотии периодично, защото изменят формата на перката и намаляват ефективността.

Ако поставим турбината между два хълма може да спечели от тунелен ефект (вятър с 6м/с може да премине през по тесен “тунел” примерно с 9м/с) но рискуваме да попаднем в турболентни зони, което да влоши резултата като цяло.

По-ниска температура увеличава теглото на въздуха и мощността, но с малко. Разполагане на кулата на морско ниво, вместо в планината също увеличава малко мощността поради по-високото налягане и плътен въздух.

Място се избира възможно по-близо до електрическа мрежа и то такава, която може да пренесе новогенерираната мощност.

Една 50м кула се клати напред-назад всеки 3 сек. Това води до умора на метала и се налагат изчисления с помощта на структурната динамика.

Тук може да видите карта на ветровете в България. Тя е създадена още през 1982-а година, на база 30-годишни измервания и от тогава се разнася по различни симпозиуми за демонстрация на нашата съпричасност към вятърната енергия. Картата е правена, по бюрократичен начин и не е ясно на каква височина са правени измерванията, но най-вероятно е било доста ниско. Освен това средната сила на вятъра както отбелязахме, не е определяща а е важен сборът (интегралът) от моментните му скорости на трета степен. Все пак се виждат областите с най-силен вятър - около Каварна и по някой високи части на планините. В САЩ всеки производител е длъжен да представя данните от турбините си, което улеснява доста новостроящите се такива, но у нас това е забравено.

Тук може да видите една графика която дава зависимостта на вятъра във височина, в зависимост от гладкостта и триенето му със земната повърхност. При желание може да се извадят по-точни подобни криви и таблици от Интернет. От графиката се вижда, че и един доста скромен на пръв поглед вятър, може да е носител на голям енергиен потенциал.