Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, ИСТОРИЯ

Ветровая энергетика. Перспективы развития на Дальнем Востоке

one_butterfly 480 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 40 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 05.07.2021
Цель данной работы – анализ перспектив развития ветровой энергетики на Дальнем Востоке. Для достижения цели нам нужно: 1) Изучить научно-технические источники. 2) Рассмотреть климат в регионах на Дальнем Востоке. 3) Рассмотреть принцип действия ветровой энергетики. 4) Преимущества и недостатки ветровой энергетики. 5) Рассмотреть возможные предпосылки по внедрению ветровой энергетики на Дальнем Востоке. Объект исследования – ветровая энергетика. Предмет исследования – перспективы развития ветровой энергетики. Методы исследования – критический анализ.
Введение

В связи с тем, что в данное время перед лицом человечества очень остро стоит проблема парникового эффекта, вызванного из-за постоянно растущей концентрации парниковых газов (таких как водяной пар, углекислый газ, метан и озон) в слоях атмосферы, то одним из способов борьбы является широкое внедрение и применение экологически чистого вида энергии. Перспективным источником альтернативной энергетики является ветровая энергетика, которая является более дешевым и экологически чистым по сравнению с другими видами. Актуальность темы работы. На сегодняшний день, проблема парникового эффекта – стала глобальной проблемой экологии. Впервые это явление ещё было изложено ученым Жозефом Фурье в начале XIX века в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», где он выдвинул различные гипотезы о процессах, возникающие в земной атмосфере. Сейчас же механизм парникового эффекта связывают с повышением температуры поверхности планеты вследствие того, что скопившиеся газы в атмосфере удерживают тепло за счёт снижения пропускной способности и отражения длинных тепловых волн, идущих от земной поверхности. В будущей перспективе, последствия от парникового эффекта могут иметь губительный характер для человечества: 1) из-за таяния полярных льдов увеличивается уровень мирового океана. В результате чего большинство прибрежных городов имеют высокий риск оказаться под водой; 2) появляется угроза биоразнообразия живой природы, вследствие неприспособленности к новым изменениям в среде их обитания; 3) увеличение температуры воздуха приводит к тому, что сокращается период лежания снега. Это приводит к тому, что почвы становятся пересушенными и непригодными для выращивания сельскохозяйственных культур. Всё вышесказанное предопределяет актуальность темы данной работы. Теоретическая база исследования – анализ перспектив развития ветровой энергетики на Дальнем Востоке.
Содержание

Введение 4 1 Ветровая энергетика. Исторические аспекты развития на Дальнем Востоке 6 1.1 История ветровой энергетики 6 1.2 Устройство ветроэнергетических установок 11 2 Развитие ветроэнергетики 16 2.1 Развитие ветроэнергетики в мире 16 2.2 Развитие ветроэнергетики в России 18 3 Особенности природных условий Дальнего Востока 28 3.1 Климат на Дальнем Востоке 28 3.2 географическое расположение Дальнего Востока 29 4 Предпосылки для развития ветроэнергетики на Дальнем Востоке 30 Заключение 37 Список используемых источников 40
Список литературы

1. Плачкова С.Г. От огня и воды к электричеству / С. Г. Плачкова. – Киев, 2011. 2. Экопроект-энерго [Электронный ресурс] URL: http://ekoproekt-energo.ru/ (Дата обращения: 19.02.2021). 3. INGSVD [Электронный ресурс] URL: http://ingsvd.ru/ (Дата обращения: 20.02.2021). 4. Устранение барьеров для развития ветроэнергетики в Белоруссии [Электронный ресурс] URL: https://www.windpower.by/ (Дата обращения: 27.02.2021). 5. WWEA [Электронный ресурс] URL: https://wwindea.org/ (Дата обращения: 28.02.2021). 6. RenEn [Электронный ресурс] URL: https://renen.ru/ (Дата обращения: 28.02.2021). 7. География [Электронный ресурс] URL: https://geographyofrussia.com (Дата обращения: 01.03.2021). 8. Межрегиональная ассоциация экономического взаимодействия субьектов Россиской Федерации «Дальний Восток и Забайкалье» [Электронный ресурс] URL: https:// http://assoc.khv.gov.ru/ (Дата обращения: 01.03.2021). 9. Малашко, А. Е. Дальний Восток – регион опережающего развития / А. Е. Малашко. – Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2019. – № 35 (273). – С. 56-59. – URL: https://moluch.ru/archive/273/62194/ (дата обращения: 03.03.2021). 10. Энергосвет [Электронный ресурс] URL: http://www.energosovet.ru/ (Дата обращения: 05.03.2021).
Отрывок из работы

1 Ветровая энергетика. Перспективы развития на Дальнем Востоке 1.1 История ветровой энергетики История ветроэнергетики датируется несколькими сотнями лет назад, когда люди возводили ветряные мельницы с целью того, чтобы накачать воду для орошения сельскохозяйственных культур и превратить зерно в муку. Археологи утверждают, что первые ветряные мельницы были построены на территории Ближнего Востока примерно в IX веке на границах между современным Афганистаном и Ираном. Это были мельницы с вертикально ориентированной осью, вертикальными валами и лопастями прямоугольной формы, на которые была натянута плотная ткань. Функцией таких мельниц были помол зерна и насосная подача воды. Более поздние свидетельства использования энергии ветра ученые находят на Ближнем Востоке и Средней Азии, в Китае и Индии (рисунок 1). Рисунок 1 – Старинная персидская ветромельница с направляющей ветер стеной В XIV веке ведущими в усовершенствовании конструкций ветряных мельниц стали голландцы, так как в Голландии (Нидерландах) эти мельницы послужили основой энергетической базы. Из-за того, что большая часть территории страны лежит ниже уровня моря, то именно ветряные двигатели дали возможность провести грандиозные работы по осушению болот и откачке воды. Голландцы внесли много усовершенствований в конструкцию ветряных мельниц. Мельницы имели, как правило, четыре деревянных крыла решетчатой конструкции с натянутой на них грубой парусиной. Сворачивая или разворачивая эти «паруса», люди соответственно уменьшали или увеличивали площадь крыльев и таким образом преобразовывали изменчивую силу ветра в относительно равномерный ход ветродвигателя. У некоторых мельниц было до восьми крыльев. Крылья некоторых ветряных мельниц, выполненные целиком из дерева, имели вид жалюзи. В них для регулирования напора ветра вместо парусины использовали подвижные пластины. В XVI веке примитивные поперечные паруса на деревянных полках уступили место парусам, закреплённым на деревянных брусках с двух сторон маха (рисунок 2). Позже для улучшения аэродинамической формы крыльев бруски были присоединены к задней кромке. В более современных конструкциях паруса заменили тонким листовым металлом, использовались стальные махи и различные типы жалюзи и щитков для регулирования частоты вращения ветроколеса при больших скоростях ветра. Ветряные колёса работали по тому же принципу, что и водяные, и поэтому имели очень большие размеры: размах крыльев до 28 м, ширину крыльев 2 м, а высота всей башенной конструкции мельницы достигала 30 м. Крупные ветряные мельницы при больших скоростях ветра могли развивать мощность до 66 кВт. а – наиболее старинный тип с двусторонним расположением крыла (около 1600 год): 1 – клинья; 2 – срезанный конец; 3 – мах; б – традиционная форма старинного датского типа (одна опорная полка вынесена вперёд): 1 – убирающееся полотнище паруса; 2 – опорная полка; 3 – передняя кромка; 4 – концевая планка; 5 – продольные связи; 6 – рейка; в – крыло с жалюзи и воздушным тормозом: 1 – жалюзи; 2 – тормозные жалюзи; г – крыло с жалюзи и щитком: 1 – жалюзи; 2 – щиток Рисунок 2 – Типы парусных крыльев Позже голландцы успешно перешли от первоначального использования ветряков для осушения низких приморских земель к их приспособлению в качестве привода различных производств. В результате Голландия стала самой энерговооруженной страной в тогдашней Европе [1]. Первым прототипом ветроэнергетической установки стало изобретение шотландского профессора Джеймс Блайт в 1887 году. Десятиметровый ветряк, установленный на участке его загородного дома, использовался для зарядки аккумуляторов, от которых коттедж питался электроэнергией (рисунок 3). Это был первый в мире дом, обеспеченный электричеством с помощью ветра. Блайт предложил использовать излишек своего электричества для освещения главной улицы деревни, однако никто не согласился, считая электричество «силой дьявола». Позже он построил ветроэнергетическую установку как резервный источник питания для психиатрической больницы, лазарета и амбулатории, однако изобретение никогда не воспринималось как экономически жизнеспособная технология. Рисунок 3 – Сооружение профессора Джеймса Блайта Более сложный и крупный ветряк для выработки электроэнергии был построен в конце 1800-х годов в Кливленде, штат Огайо. Чарльз Браш спроектировал и построил ветряную турбину на восемнадцатиметровой опорной башне, с ротором 17 метров в диаметре, состоящим из 144 деревянных лопастей. Этот гигант выдавал 12 кВт электроэнергии и прослужил верой и правдой с 1886 до 1900 года. До тех самых пор, пока в Кливленде не построили теплоэлектростанцию. Самое динамичное развитие ветровой энергетики в двадцатом веке наблюдалось в Дании. Так, к 1908 году уже было построено 72 ветряка мощностью от 5 до 25 кВт. 1931 год можно считать годом рождения ветрогенератора с вертикальной остью. Французский изобретатель Дарье применил новый инженерный подход к строению ветроустановки: теперь ветряк мог работать при любом направлении ветра, а тяжелый редуктор и генератор можно было размещать на земле. Это позволило сэкономить на материалах и обслуживании ветроустановки. Предшественником современных ветряков был советский ветряной двигатель около Ялты, работавший с 1931 по 1942 год. Он обладал мощностью 100 кВт и был подсоединен к местной распределительной системе напряжением 6,3 кВ. Следует отметить, что его годовой коэффициент нагрузки был 32%, что весьма близко к показателям современных установок. В октябре 1973 год, страны ОПЕК прекратили поставки нефти странам, поддерживающим Израиль в Войне Судного дня. Это повлекло за собой увеличение стоимости нефти на мировом рынке, а это в свою очередь спровоцировало развитие энергии ветра. США и Европейские страны резко увеличили финансирование исследований и производства оборудования для альтернативной энергетики. Результатом этого стали многочисленные технологии сооружения ветряков, мощность которых исчисляется мегаваттами. Сюда можно отнести использование генераторов с регулируемой частотой вращения, составные материалы для лопастей, аэродинамическое и акустическое проектирование. С этого момента стало возможным использование энергии ветра в крупных масштабах [2]. 1.2 Устройство ветроэнергетических установок Ветер образуется в результате неравномерного нагрева поверхности Земли Солнцем. Мощность ветрового потока пропорциональна площади, которую пересекает ветровой поток, и скорости ветра в кубе. Ветроэнергетические ресурсы в США и странах Европы классифицируют в зависимости от среднегодовой скорости или среднегодовой удельной мощности ветра на высотах 10 и 50 м от поверхности земли (таблица 1). Таблица 1 – Классификация ветроэнергетических ресурсов на высотах 10 и 50 м от поверхности земли Класс Высота 10 м Высота 50 м Скорость ветра, м/с Удельная мощность, Вт/м2 Скорость ветра, м/с Удельная мощность, Вт/м2 1 0–4,4 0–100 0–5,6 0–200 2 4,4–5,1 100–150 5,6–6,4 200–300 3 5,1–5,6 150–200 6,4–7,0 300–400 4 5,6–6,0 200–250 7,0–7,5 400–500 5 6,0–6,4 250–300 7,5–8,0 500–600 6 6,4–7,0 300–400 8,0–8,8 600–800 7 7,0–9,0 400–1000 8,8–11,9 800–1200 Принцип действия всех ветроустановок один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию. Реальный КПД лучших ветровых колес достигает 45% в случае устойчивой работы при оптимальной скорости ветра. Существуют две принципиально разные конструкции ветроэнергетических установок (ВЭУ): с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Конструктивная схема ВЭУ с горизонтальной осью приведена на рисунке 4. Основными элементами установки являются ветроприемное устройство (лопасти), редуктор передачи крутящего момента к электрогенератору, электрогенератор и башня. Ветроприемное устройство вместе с редуктором образуют ветродвигатель. Благодаря специальной конфигурации лопастей в воздушном потоке возникают несимметричные силы, которые создают крутящий момент. 1 – рабочая лопасть; 2 – трансмиссия; 3 – виндроза; 4 – башня; 5 – вал отбора мощности; 6 – электрогенератор Рисунок 4 – Конструктивная схема ВЭУ с горизонтальной осью вращения Поскольку ветер может изменять свою силу и направление, ветровые установки оборудуются специальными устройствами контроля и безопасности. Эти устройства состоят из механизмов разворота оси вращения за ветром (виндроза), наклона лопастей относительно земли при критической скорости ветра, системы автоматического контроля мощности и аварийного отключения для установок большой мощности. Наиболее часто на ВЭС (рисунок 5) используется трехлопастное ветроколесо с горизонтальным расположением оси ротора. Усовершенствование идет по пути увеличения размеров лопастей, улучшения технико-экономических показателей энергетического оборудования и электронного управления, использования композитных материалов и применения более высоких башен. Некоторые ВЭУ функционируют с переменной скоростью или вообще не используют редуктор и работают по методу прямого привода. Так, при мощности ВЭУ 2,5 МВт диаметр лопастей ветроколеса достигает 80 м, а высота башни более 80 м. Рисунок 5 – Ветровая электростанция ShilohII (США, штат Калифорния) ВЭУ с вертикальной осью вращения имеют преимущества перед установками с горизонтальной осью, которые состоят в том, что исчезает необходимость в устройствах для ориентации на ветер, упрощается конструкция и снижаются гироскопические нагрузки, обуславливающие дополнительные напряжения в лопастях, системе передачи и других элементах установки, появляется возможность установки редуктора с генератором в основании башни. Конструктивная схема ВЭУ с вертикальной осью вращения приведена на рисунке 6. 1 – стартер (ротор Савониуса); 2 – вал; 3 – электрогенератор; 4 – тормозное устройство; 5 – рабочая лопасть; 6 – растяжки; 7 – рама; 8 – преобразователь напряжения; 9 – аккумулятор; V – скорость ветра; Н – высота ветроустановки; h – половина высоты рабочей лопасти; n – скорость вращения рабочей лопасти; D – диаметр развертки лопастей Рисунок 6 – Конструктивная схема ВЭУ с вертикальной осью вращения В зависимости от мощности генератора ветроустановки подразделяются на различные классы. Их параметры и назначение приведены в таблице 2. Таблица 2 – Классификация ветроустановок Класс установки Мощность, МВт Диаметр колеса, м Количество лопастей Назначение Малой мощности До 0,1 3 – 10 3 – 2 Зарядка аккумуляторов, насосы, бытовые нужды Средней мощности Более 0,1 до 1,0 25 – 44 3 – 2 Энергетика Большой мощности Более 1,0 >45 3 – 2 Энергетика В настоящее время разработано и используется значительное количество схем преобразования энергии ветра в электрическую энергию постоянного или переменного тока, или для выполнения механической работы. Среднегодовая выработка электроэнергии с 1 км2 площади ВЭС при разных скоростях ветра приведена в таблице 3. Таблица 3 – Годовая выработка электроэнергии с 1 км2 площади ВЭС Среднегодовая скорость ветра, м/с 5 6 7 8 9 Выработка электроэнергии, млн. кВт·ч/км2 12 20 26 34 39 Но, несмотря на ряд преимуществ ветряной энергетики можно выделить основные недостатки ВЭС. К ним относятся: 1) Непостоянная и неравномерная выработка электроэнергии, как в разрезе суток, так и по сезонам года, что связано с наличием ветра и его скоростью. 2) Использование значительных площадей земельных ресурсов (сама ВЭС занимает 1% общей площади). Так, для ВЭС мощностью 1000 МВт понадобится общая площадь 70?200 км2, хотя большая часть этих земель может быть использована, например, в сельском хозяйстве. Этот недостаток можно устранить, если использовать ВЭС морского базирования. 3) Ограничение шумового влияния ВЭС достигается их удалением от населенных пунктов (для ВЭС до 300 м) [3]. 2 Развитие ветроэнергетики 2.1 Развитие ветроэнергетики в мире Ветроэнергетика на сегодняшний день является одним из наиболее динамично развивающихся и перспективных видов источников возобновляемой энергетики и важным направлением в энергосбережении. В большинстве развитых стран в условиях государственного стимулирования производства электроэнергии на основе возобновляемых источников энергии, за последние годы, достигнут большой прогресс в строительстве и использовании ВЭУ.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg