La eficiencia energética de aerogeneradores van a estar arriba de la casa Bashny.Net

Cuarenta y dos millones setecientos setenta mil setecientos cinquenta y cuatro



La demanda global de energía crecen continuamente, pero en poco tiempo, esta tendencia debe enfrentar el agotamiento de las reservas mundiales de petróleo, lo que puede generar una crisis de la energía. En los últimos años, la ampliación de la esperanza, en el sentido de la decisión global el problema de la energía, corresponde a la parte de fuentes de energía alternativas y la última tecnología. Las plantas de energía eólica desde hace algún tiempo se convirtieron en un símbolo de la alternativa y ecológica de la energía. Sigue pendiente la cuestión energética y la rentabilidad de enercon en diferentes condiciones de funcionamiento en comparación con las fuentes tradicionales de energía.
En relación con la liberalización de la economía y de la individualización de la formación social en el último tiempo se ha incrementado el interés autónomas automatizado ветрогенераторам no relacionados con la red y proveedores de servicios individual de la vivienda.
La tarea es el estudio de la energía y de la eficiencia económica automatizados autónomas enercon de baja potencia métodos de modelos estadísticos.
La idea de utilizar la "даровую" la energía del viento para producir electricidad en su propia casa, a primera vista muy atractiva. Sin embargo, por extraño que parezca, la electricidad del hogar aerogeneradores van a estar arriba resulta paradójico caro.
Por un lado, la electricidad del hogar debe cumplir con dos obligatoria requisitos:
1 – esto debe ser de corriente alterna De 220 v frecuencia 50 hz;
2 – la fuente de alimentación debe ser ininterrumpido. El viento es un fenómeno variable, y el molino de viento directamente no puede garantizar plenamente la casa de la electricidad. Por lo tanto, a los costes de generador de viento es necesario agregar el costo de la voluminosos y caros eléctricos de baterías, накапливающие la energía del viento. La batería produce una corriente constante, que debe convertirse en una variable. Para ello se necesita un inversor, un valor opcional que aumenta los costos en la obtención de "libre de la energía". La necesidad de la instalación de aerogeneradores van a estar arriba en el alto mástil también aumenta los costos.
Por otro lado, todos estos dispositivos adicionales ocasionan pérdidas de energía durante su almacenaje y transformación.
Es de interés la pregunta, ¿se puede lograr la autonomía energética de las viviendas individuales mediante el uso de aerogeneradores van a estar arriba, aunque sea en el más favorable para ucrania condiciones de crimea, donde la velocidad media del viento llega a los 7 m/s (en el desierto de la costa y en las elevaciones más altas).
Como un estimado de la opción ha sido seleccionada moderna ветроэлектрическая instalación ВЭУ-M-3/5. Corresponde a la potencia de los requisitos y es un típico representante de su clase. Este es un clásico de трехлопастной ветроагрегат con invariable del ángulo de las palas, el máximo de potencia eléctrica de 3 kw, diámetro ветродвигателя de 4,6 m y la velocidad de 500 rpm/min Hoja especial de construcción es de стеклоуглепластика de la tecnología especial, tiene un alto recurso con poco peso y proporciona un bajo nivel de ruido. Мачтовый kit (tubo defectuoso) se ha simplificado al máximo y удешевлен.

Modelo de construcción individual de los aerogeneradores van a estar arriba
La base de la ВЭУ es diseñado especialmente para ella низкооборотный безредукторный generador eléctrico. En el principio de trabajo es trifásico multipolar alternador con excitación de tierras raras imanes permanentes.
La potencia del flujo del viento es proporcional al cubo de la velocidad del viento se calcula por la fórmula:
La dependencia de la potencia del flujo de viento de velocidad para aerogeneradores van a estar arriba ВЭУ-M-3/5 muestra en la figura siguiente. En la misma figura se muestran son valores nominales de potencia eléctrica ВЭУ-3/5. En el rango de velocidad: 3 – 11 m/s factor de utilización de la energía eólica ветрогенератором ВЭУ-3/5 es de alrededor de 0,3. Esto es un buen valor para eólicos. Incluso en teoría, es imposible llegar a un factor de 0,6, y realmente, este factor aún en 1,5 – 2 veces menos. A altas velocidades del viento, el factor de utilización se reduce aún más fuerte. Así, cuando la velocidad del viento de 20 m/s potencia del viento llega hasta el 80 kw, pero el generador no pueda utilizarlo. Por desgracia, no es técnicamente posible garantizar un alto factor de utilización de la energía eólica en tan amplio rango dinámico de cambio (en el orden de tres).

La dependencia de la potencia de la velocidad del viento
Diagrama de la estructura de la instalación representada en la figura de abajo. Generador de viento genera alterna trifásica. La batería se carga a través de un rectificador de corriente continua. Este proceso controla el controlador de carga. La batería necesita para suavizar las fluctuaciones aleatorias de la carga y de la energía eólica. La regulación y la limitación de la velocidad de rotación de la ветродвигателя a altas velocidades de viento (de hasta 40 m/s) se obtiene mediante la electromagnético de frenado generador. Si la batería ya está cargada, generada por el exceso de energía se dispersa en resistentes tubulares электронагревателях (pentrita-ah).

Diagrama de la estructura energética de la instalación
La alimentación de los aparatos electrodomésticos de la tensión alterna De 220 v, 50 hz se realiza de la batería a través de un inversor. En el caso de la falta de viento, se utiliza la reserva de gasolina generador eléctrico. Aunque el generador directamente a alimentar los aparatos eléctricos, de tal modo energéticamente rentable. La mayor parte del tiempo generador de energía de reserva se недогружен debido a la variabilidad de la potencia consumida. Es más rentable cargar de la batería (a través de un rectificador). Con este generador de energía de reserva se encendía de vez en cuando, y brevemente, pero a plena potencia. En este modo, el recurso de horas del motor de gasolina del generador y combustible serán utilizados de la forma más racional.
Cuantificar la variabilidad del viento se caracteriza por los gráficos de densidad de la distribución de la velocidad y автокорреляционной de la función. Hay una vista de среднечасовая velocidad.
La densidad de distribución describe la frecuencia de repetición de varias velocidades. Para el viento caracterizado por un fuerte desequilibrio de la distribución de la velocidad. Adecuado teórica el modelo se considera la distribución de weibull. En la figura siguiente se indica el requerido teórica de la distribución de weibull. La opción a, define несимметрию, aprobado igual a 1,5. La opción b, que define el valor medio de la promulgación de igual a 7 m/s. Esto es típico de los vientos de valores.

La densidad de distribución de la velocidad del viento
Автокорреляционная función refleja la relativa estabilidad de la velocidad del viento en cortos intervalos de tiempo (si en el momento de la calma, es grande la probabilidad de que al cabo de una hora, también se calma). Típico, característico de la hora de la autocorrelación de la velocidad del viento cerca de 10 horas. A intervalos más largos de la interdependencia bruscamente se debilita.

Автокорреляционная función de la velocidad del viento
En la siguiente ilustración se muestra un modelo estadístico de toda la eólica de la instalación (incluyendo la batería y la reserva de un generador de gasolina) en el entorno de una herramienta de software de VisSim. El ritmo de la simulación 1 equivale a 1 hora en tiempo real. La estructura interna de los modelos ocultos dentro de un bloque de Power Installation Model. Retirado de forma de onda de las principales variables del modelo.

Modelado estadístico de la central eléctrica
Generador de la capacidad potencial de la potencia del generador (kw). Esta potencia de un generador puede emitir, si el consumidor puede, a su entera tomar. En caso contrario, realmente generada por la potencia será menor.
Power generation – real generada por la potencia (kw). Se aumenta la demanda de alimentación de la batería y la alimentación de los consumidores.
Power demand requerida por el consumidor de la potencia (kw). Gracias a la presencia de la batería y del generador de respaldo, la necesidad que se satisface en un 100%, es decir, la potencia necesaria, siempre coincide con la realidad, la potencia absorbida. Pero el consumo de energía no coincide con el generado por la potencia de la batería es cargada a la cuenta de exceso de abatimiento de potencia, se descarga para cubrir el exceso de demanda.
Charge – la carga de la batería (kw•h). Varía de 0 a 20 kw•h (es el límite de la capacidad de la batería).
Reserva de energía – potencia de copia de seguridad de gasolina del generador (2,5 kw). De vez en cuando se enciende brevemente al viento débil, cuando el nivel de carga de la batería se acerca a cero y hay que cargar.
Ajuste de la característica de encendido del generador de respaldo, consulte la figura a continuación. Generador de reserva se enciende, si el nivel de carga de la batería cae por debajo de 2 kw·h, y se apaga cuando la carga de la batería llega hasta 7 kw·h.

Ajuste de la característica de encendido del generador de respaldo
El fabricante de aerogeneradores van a estar arriba recomienda utilizar la batería con energía con una capacidad de 20 kw·h (diario la reserva de energía). Es de interés para el estudio de la siguiente pregunta. ¿Se puede prescindir de la copia de seguridad de gasolina del generador, aumentando la capacidad de la batería? A primera vista esto parece posible, ya que el promedio de potencial de potencia de aerogeneradores van a estar arriba supera el promedio de la necesidad. En la siguiente ilustración se muestra la dependencia de la duración de las inclusiones (pv) del generador de reserva de la capacidad de la batería (según los resultados estadísticos de la simulación). En el gráfico se ve que el pv realmente disminuye con увеличиением la capacidad de la batería. Pero incluso cuando четырехкратном mayor capacidad de almacenamiento de hasta 80 kw·h (batería entonces se pesan 2 toneladas!) no se puede llevar el lunes a cero. Por lo tanto, deshacerse de la copia de seguridad de gasolina del generador mediante el aumento de la capacidad de la batería casi imposible.

La dependencia de la duración de las inclusiones (pv) copia de бензогенератора de la capacidad de la batería
En la figura siguiente se muestra el balance de mediana capacidad aerogeneradores van a estar arriba de los resultados de la simulación. La potencia media del flujo del viento es bastante grande y es de 12 kw. Sin embargo, la actual potencia del viento varía en un muy amplio rango dinámico, de cero a cientos de kilovatios. Es casi imposible crear un generador de viento, efectivamente trabaja en todo este rango de potencias. Por lo tanto, en promedio, la eficiencia de utilización de la energía del viento es baja. Así, la potencia del generador en 4 veces menos, lo que equivale a 3 kw. Esta máxima la potencia eléctrica se puede obtener estable de la velocidad del viento de 11 m/s y la coherencia de la carga. El superávit de potencia a altas velocidades de viento simplemente desaparece. Si tenemos en cuenta la inestabilidad del viento, la media potencial eléctrico de una potencia total de 1 kw (y esto es suponiendo que la carga selecciona toda la dada por la potencia). Si tenemos en cuenta la incoherencia de carga (máximos de consumo no coinciden con los máximos de rendimiento), lo real generada por la potencia y menos aún en 1,6 veces, que es el 0,636 kw (y esto a pesar de la presencia de la batería). El factor de potencia del generador es de sólo 0,636/3 = 0,021 = 21%. En energía eléctrica se transforma todo el 0,636/12 = 0,053 = 5,3% de la energía del viento.

El balance de mediana capacidad
Reserva un generador de gasolina, de vez en cuando de registro de la baja de viento (pv=4,6%), agrega, en promedio, 0,113 kw. Como resultado, obtenemos la media dada por la potencia de 0,75 kw.

El promedio generados por la potencia, kw
Debido a las pérdidas en la batería y el inversor, el verdadero poder, salida al consumidor, será aún menor (1,4 veces) y será de 0,54 kw. Esto corresponde a среднемесячному consumo 0,54·24·30 = 390 kw·h de energía eléctrica. La composición de electrodomésticos y el modo de su utilización debe ser seleccionado, respectivamente. Es modesto, pero lo suficientemente cómoda para el pequeño de la casa individual.
El total de la tarifa mensual por la energía eléctrica de 1500 uah es la suma de las амортизационной de la placa por el equipo 1080 grivnas (período de amortización adoptado el 10 de años) y los gastos de gasolina para realizar бензогенератора 430 uah.

Tarifa mensual de electricidad, uah
El costo de un kilovatio-hora de electricidad se 1500/389 = 3,88 uah, que en un orden de magnitud mayor que el costo de la electricidad de la red.
De energía de la autonomía privada de las viviendas mediante el uso automatizado de aerogeneradores van a estar arriba técnicamente es posible, sin embargo, el pago por la autonomía resulta alta. El costo de ветро-de energía eléctrica, incluso en condiciones de crimea (los mejores en ucrania, la velocidad media del viento de 7 m/s), resulta en un orden de magnitud mayor que cuando se utiliza alimentación de ca.
Eficiencia energética individual aerogeneradores van a estar arriba es muy pequeña. El promedio de consumo de energía eléctrica es de sólo 4.5% de la media de la potencia del flujo del viento que pasa a través de un generador de viento, y el 18% de la potencia instalada de un generador de electricidad.
El principal factor que impide aumentar la eficiencia energética de aerogeneradores van a estar arriba, es la serie de la variabilidad de la potencia del flujo del viento en el amplio rango dinámico (en el orden de tres).
Se recomienda utilizar el generador de viento con un diámetro de palas de 4,5 m, velocidad de 500 rpm, altura del mástil de 10 m, безредукторным simultánea многополюсным generador de imán permanente con una potencia de 3 kw, el paquete de baterías энергоемкостью 20 kw·h, un peso de 500 kg, el бензогенератор de 2,5 kw, el inversor de 4,5 kw. Esta configuración garantiza que el promedio de consumo de energía 390 kwh / mes a un precio de 3,88 uah por kilovatio·hora.
En la facturación el plazo de amortización de 10 años tendrá que tres veces cambiar бензогенератор y una vez que el paquete de baterías. La obra misma aerogeneradores van a estar arriba, se supone sin problemas y no requiere mantenimiento.
Sin copia de бензогенератора no se puede proporcionar un suministro ininterrumpido de energía eléctrica, incluso cuando четырехкратном el aumento de la capacidad de la batería del tipo recomendado. Por lo tanto realmente es alcanzable sólo la autonomía de la red eléctrica, pero no del suministro de combustibles de hidrocarburos.
S. S. Иносов, L., Соболевская, R. S. Чернявский

Fuente: alternativenergy.ru