Ветроэнергетика (wind power) – отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию. Ветроэнергетике присущи все преимущества, характерные для альтернативной энергетики в целом (экологическая чистота, возобновляемость, низкие эксплуатационные затраты).
Для определения характеристик ветра, используемых в ветроэнергетике используются следующие термины:
- среднегодовая скорость ветра (average annual wind speed) – средняя скорость ветра за год в конкретной местности, определяемая для заданной высоты над уровнем земной поверхности;
- распределение скоростей ветра (wind distribution) – функция статистической закономерности частот вариаций скоростей ветра за определенный период времени, аппроксимирующая статистические данные наблюдений;
- роза скоростей ветра (wind rose) – dекторная диаграмма, характеризующая режим ветра в данном пункте, с длинами лучей, расходящихся от центра в разных направлениях относительно стран света, пропорциональными повторяемости скоростей ветра для этих направлений;
- роза энергии ветра (wind energy rose) – векторная диаграмма, характеризующая распределение удельной мощности ветра по направлениям за определенный период времени, с длинами лучей, расходящихся от центра в разных направлениях относительно стран света, пропорциональными удельной мощности ветра.
Ветроэнергетическая установка (ВЭУ, wind power plant) – комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии (механическую, тепловую, электрическую и др.).
В настоящее время применяются две основные конструкции ветроэнергетических установок: горизонтально-осевые и вертикально-осевые ветродвигатели. Оба типа ВЭУ имеют примерно равный КПД, однако наибольшее распространение получили ветроагрегаты первого типа. Мощность ВЭУ может быть от сотен ватт до нескольких мегаватт.
ВЭУ классифицируют по следующим основаниям:
- по виду вырабатываемой энергии;
- по мощности;
- по областям применения;
- по назначению;
- по признаку работы с постоянной или переменной частотой вращения ветроколеса (ВК);
- по способам управления;
- по структуре системы генерирования энергии.
ВЭУ в зависимости от вида вырабатываемой энергии подразделяют на две группы: механические и электрические. Электрические ВЭУ, в свою очередь, подразделяются на ВЭУ постоянного и переменного тока.
В зависимости от мощности подразделяют на четыре группы:
- большой мощности — свыше 1 МВт;
- средней мощности — от 100 кВт до 1 МВт;
- малой мощности — от 5 до 99 кВт;
- очень малой мощности — менее 5 кВт.
Классификация электрических ВЭУ переменного тока по назначению приведена в таблице:
Таблица . Классификация ВЭУ по назначению
Ветроэлектрическая станция (ВЭС, wind electrical power station) – электростанция, состоящая из двух и более ветроэлектрических установок, предназначенная для преобразования энергии ветра в электрическую энергию и передачу ее потребителю.
Ветроагрегат (ВА, wind unit) – система, состоящая из ветродвигателя, системы передачи мощности и приводимой ими в движение машины (электромашинного генератора, насоса, компрессора и т. п.).
Основные характеристики ветроагрегатов:
- производительность ВА (capacity) – зависимость объема продукции, производимого ВА за единицу времени средней скорости ветра;
установленная мощность ВА (maximum electrical output) – паспортная мощность машины на выходном валу ВА; - номинальная мощность ВА (rated electrical output) – максимальное значение выходной мощности, на которую рассчитан в длительном режиме работы;
- общий коэффициент полезного действия ВА (efficiency total) – отношение производимой ВА полезной энергии к полной энергии ветра, проходящей через ометаемую площадь ветроколеса;
- минимальная рабочая скорость ветра (cut-in-wind speed) – минимальная скорость ветра, при которой обеспечивается вращение ВА с номинальной частотой вращения с нулевой производительностью (холостой ход).
Гибридные ВЭУ (combine wind systems) – системы, состоящие из ВЭУ и какого-либо другого источника энергии (дизельного, бензинового, газотурбинного двигателей, фотоэлектрических, солнечных коллекторов, установок емкостного, водородного аккумулирования сжатого воздуха и т. п.), используемых в качестве резервного или дополнительного источника электроснабжения потребителей.
Ветропарк — это комплекс ВЭУ, часто установленных рядами, которые перпендикулярны господствующему направлению ветра. При разработке такого проекта нужно учитывать наличие дорог для доступа к агрегатам, подстанции и мониторинговой и контрольной системам.
Коммерческий отчет «Маркетинговое исследование российского рынка ветроэнергетики»