Ман на тему:" Энергия ветра_ энергия будущего"

Энергия ветра-энергия будущего

Проезжая по дороге в город Луганск, я была поражена мощью и величием огромных машин, называемых ветрогенераторами. Мне стало интересно, как может ветер, иногда почти незаметный, вращать такие гигантские лопасти.  Мне захотелось больше узнать

о ветряной энергии и ветрогенераторах, захотелось создать простейшую модель ветряка. Мой папа с удовольствием согласился мне помочь. 

В мире назревает энергетический кризис. Экология оставляет желать лучшего. Люди все больше задумываются о том, чтобы пользоваться надежными, безопасными и экологичными источниками энергии. Например – энергией ветров.

Актуальность моей работы очевидна: ветры дуют везде, они могут дуть и летом, и зимой, и днем, и ночью , они бесконечны и экологически чисты. Поэтому вполне понятны многочисленные попытки "запрячь ветер в упряжку" и заставить его вырабатывать электрический ток.

Цель работы: доказать актуальность использования ветровой энергии и созать простейшую модель ветрогенератора.

Я поставила следующие задачи:

-изучить историю ветроэнергетики

-понять преимущества и недостатки в использовании энергии ветра

-узнать принцип работы и устройство ветрогенератора.

Люди используют энергию ветра с незапамятных времен — достаточно вспомнить парусный флот, который был уже у древних финикян , и ветряные мельницы, используемые для размола зерна и откачки воды.

Еще во времена Священной Римской Империи античные инженеры предложили использовать силы природы для нужд человечества. Сейчас человечество способно полезно использовать силу ветра и тепло солнца, мощь океана и стремительное течение рек, даже скрытая от глаз энергия земли теперь «одомашнена» и отапливает современные дома.

Мало кто знает, но ветер используется для получения электроэнергии уже более века. Идея использовать  ветер принадлежит Чарльзу Брашу, который считается одним из основателей электроэнергетики в США.

Еще в 1888 году Браш собрал экспериментальный образец ветровой турбины с автоматическим управлением, которая вырабатывала электричество. Размеры ее были огромны – ротор в диаметре достигал 17 метров и был собран из 144 кедровых лопастей, однако мощность оставляла желать лучшего – всего 13 кВт. Прослужила эта ветряная электростанция около 20 лет, на протяжении которых использовалась для зарядки аккумуляторов.

Современная ветряная турбина,установленная в Краснодонском районе  мощностью 2,5 МВт  (такое количество энергии вырабатывается при мощности ветра 12 м/сек.), высотой 100 м и диаметром ротора 100 м. Все турбины работают в автоматическом режиме. Если скорость ветра меняется или вдруг начался сильный порыв - турбина автоматически меняет работу вплоть до отключения.

Выбор на Луганскую область пал не случайно. В 2012 здесь установили метеомачты для измерения направления движения ветра и его скорости, и только после измерения определили места установки турбин. В итоге было принято решение: 350 ветряков будут установлены в Краснодонском, Лутугинском и Антрацитовском районах. Сейчас установлена первая очередь- 10 турбин, которые успешно работают.

К 2018 году Краснодонская ВЭС будет полностью построена и будет обеспечивать электроэнергией весь Краснодонский и Свердловский район.

Давайте рассмотрим преимущества и недостатки ветровой энергии.

Преимущества:

-Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду вредными выбросами.

-Источник энергии ветра — природа — неисчерпаема.

-Ветряные генераторы в процессе работы не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Но ветроэлектростанции имеют и свои минусы. Самый очевидный недостаток – для сооружения ВЭС большой мощности необходимо выделить огромную территорию. Хотя с этой проблемой пытаются бороться. Сообразительные немцы, например, предложили устанавливать ветряки на опорах линий электропередач. Также из суши их выносят на воду, хотя обслуживание там  сложнее и дороже. Во-вторых, в последнее время все чаще поднимается вопрос о том, действительно ли ветряные установки настолько безвредны для окружающей среды. Дело в том, что при вращении лопастей создается ультразвук, действие которого на человеческий организм не вполне изучено. Поэтому нежелательна постройка ВЭС вблизи городов и других мест с большим скоплением людей. В-третьих, ветряки представляют значительную угрозу для птиц: пернатые часто попадают в лопасти и гибнут. В-четвертых, есть возможность того, что со временем ветряные установки будут сильно портить пейзаж. А это также может вызвать протесты. В наши дни, когда ВЭС еще не так сильно распространены, они привлекают толпы туристов и приводят в восторг своей мощью и красотой. Но если отдать под возведение ветряков огромные территории, то возможна негативная реакция населения.

Ветрогенераторы спосбны изменить климат, они уменьшают скорость ветра, вследствие чего на близлежащих территориях возможно отсутствие осадков и потепление.

Ветряные установки создают помехи телевидению и каналам связи.

Все-таки ветроэнергетика стабильно и уверенно развивается, и в 2013 году мощность всех ветроустановок составила 350 ГигаВатт.

Теперь рассмотрим устройство ветрогенератора.

 К основным деталям, без которых работа ветряка невозможна, относят следующие элементы:

1.     Генератор – необходим для  выработки переменного тока. Сила тока и напряжение генератора зависит от скорости и стабильности ветра.

2.     Лопасти – приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра.

3.     Мачта – обычно, чем выше мачта, тем стабильнее и сильнее сила ветра. Отсюда следует – чем выше мачта, тем больше выработка генератора. Мачты бывают разных форм и высот.

На фото пошагово хочу рассказать, как мы с папой делали ветрогенератор.

Мы взяли площадку, на которую будет закреплен генератор и вал.

 С помощью болтов закрепляем генератор (папа снял его со старых часов) с регулировочным винтом, выводим провода и присоединяем их к светодиодам.

Далее крепим вал, который взяли с разобранного шуруповерта. К валу прикрепили опорный диск, на котором будут лопасти.

 Наиболее подходящим материалом для изготовления лопастей  ветряка является пластик, точнее пластиковая труба. Изготовить лопасти из пластиковой трубы проще всего — небольшая трудоёмкость и трудно ошибиться новичку. Также пластиковые лопасти в отличии от деревянных гарантированно не покорежатся от влаги. Мы не стали делать лопасти из трубы, а нашли старый вентилятор с автомобиля.

Ветряное колесо — самая важная часть ветрогенератора. Именно оно преобразует энергию ветра в механическую. Крепим лопасти к опорному диску, одеваем кожух  с установленными в нем светодиодами.

К площадке прикрепили трубку с флюгером. С его помощью весь агрегат при изменении направления ветра поворачивается и автоматически устанавливается в рабочее положение (против ветра).

Ветер приводит в движение лопасти, они приводят в действие вал. Вал через передаточный механизм вращает генератор, который вырабатывает электрический ток. Результатом являются светящиеся лампочки на кожухе.

Закрепляем наш ветряк на штатив и готово!!!

Малогабаритный ветрогенератор может петь и мигать лампочками, его можно использовать для зарядки аккумуляторов, питания электронных приборов , освещения, подачи и подогрева воды, вентиляции помещений, в местах, удаленных от постоянных источников энергии. Например, на пастбище, бахче, огороде, полевом стане, на пограничной заставе и т.д. Небольшой ветрогенератор с вертикальным ветроколесом может быть просто привязан к дереву.

 Таким образом, на вопрос "Есть ли будущее у ветрогенератора?", полагаю, можно дать утвердительный ответ. Энергия ветра может сделать нашу планету чище и сохранить ее для потомков.