|
сооружение. Даже самая маленькая космическая электростанция должна весить
десятки тысяч тонн. И эту гигантскую массу необходимо будет запустить на
удаленную от Земли орбиту.
Современные средства выведения в состоянии доставить на низкую – опорную
– орбиту необходимое количество блоков, узлов и панелей солнечных батарей.
Чтобы уменьшить массу огромных зеркал, концентрирующих солнечный свет, можно
делать их из тончайшей зеркальной пленки, например, в виде надувных конструкций.
Собранные фрагменты солнечной космической электрической станции нужно
доставить на высокую орбиту и состыковать там. А долететь к «месту работы»
секция солнечной электростанции сумеет своим ходом, стоит только установить на
ней электроракетные двигатели малой тяги.
Но это в будущем. Пока же солнечные батареи с успехом питают космические
станции.
Ветроэлектростанции
Запасы ветровой энергии, по сути дела, безграничны. Эта энергия
возобновляема, и в отличие от тепловых станций ветроэнергетика не использует
богатства недр, а ведь добыча угля, нефти, газа связана с огромными затратами
труда. К тому же тепловые станции загрязняют окружающую среду, а плотины ГЭС
создают на реках искусственные моря, нарушая природное равновесие. С другой
стороны, ветроэлектростанция такой же мощности, как ГЭС или АЭС, по сравнению с
ними занимает гораздо большую площадь. И справедливости ради надо сказать, что
ветроэлектростанции не совсем безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых,
шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему
телепередач в близлежащих населенных пунктах.
Обычно рабочим органом ветродвигателя служат лопасти воздушного винта,
который и называют ветроколесом. Теорию его еще в начале XX века разработал
известный русский ученый Н.Е. Жуковский. Для описания явлений, связанных с
прохождением воздушного потока через колесо, он применил теорию подъемной силы
крыла самолета и определил значение максимально возможного коэффициента
использования энергии ветра идеальным колесом. Коэффициент полезного действия
оказался равным 59,3 процента.
Ветер – стихия весьма капризная то он дует с одной стороны, через
некоторое время – с другой. Чтобы колесо эффективно использовало энергию
воздушного потока, его необходимо каждый раз разворачивать против ветра. Для
этой цели служат специальные устройства – хвостовая пластина (флюгер) или
небольшое ветровое колесо (виндроза).
Ветер редко дует с постоянной скоростью. Изменилась его скорость –
замедлилось или ускорилось вращение колеса и связанного с ним вала, через
который вращение колеса передается электрическому генератору. Чтобы вал
вращался с постоянной частотой, применяют разные приспособления.
Для получения энергии ветра используются разные конструкции. Это
многолопастные «ромашки» и винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и
даже одной лопастью. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер
любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру. Такой
вертикальный ротор напоминает разрезанную вдоль и насаженную на ось бочку.
Встречаются и оригинальные решения. Например, тележка с парусом ездит по кольцу
из рельсов, а ее колеса приводят в действие электрогенератор.
Наиболее распространенным типом ветровых энергоустановок (ВЭУ) является
турбина с горизонтальным валом и числом лопастей от 1 до 3. Турбина,
мультипликатор и электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху
мачты. В последних моделях ВЭУ используются асинхронные генераторы переменной
скорости, а задачу кондиционирования вырабатываемой электроэнергии выполняет
электроника.
Ветровые электростанции выгодны, как правило, в регионах, где
среднегодовая скорость ветра составляет 6 метров в секунду и выше и которые
бедны другими источниками энергии, а также в зонах, куда доставка топлива очень
дорога. В России это, в первую очередь, Сахалин, Камчатка, Арктика, Крайний
Север и т д.
При среднегодовой скорости ветра около 7 метров в секунду и среднем числе
часов работы на полной мощности 2500 часов в год такая установка вырабатывает
электроэнергию стоимостью 78 центов/кВч. Сегодня наиболее распространены ВЭУ
единичной мощностью 100–500 кВт, хотя построены и эксплуатируются агрегаты
единичной мощностью в несколько мегаватт.
Малые ВЭУ (мощностью менее 100 кВт) обычно предназначаются для автономной
работы. Системы, которым они выдают энергию, привередливы, требуют подачи
энергии более высокого качества и не допускают перерывов в питании, например, в
периоды безветрия. Поэтому им необходим «дублер», то есть резервные источники
энергии, например, дизельные двигатели той же, как у ветроустановок, или
меньшей мощности.
Что касается более мощных ветроустановок (свыше 100 кВт), то они
применяются как электростанции и включаются обычно в энергосистемы. Обычно на
одной площадке устанавливается достаточно большое количество ВЭУ, образующих
так называемую ветровую ферму. На одном краю «фермы» может дуть ветер, на
другом в это время тихо. Ветряки нельзя ставить слишком тесно, чтобы они не
загораживали друг друга. Поэтому «ферма» занимает много места. Такие «фермы»
есть в США, во Франции, в Англии, а в Дании «ветряную ферму» разместили на
прибрежном мелководье Северного моря – там она никому не мешает и ветер
устойчивее, чем на суше. В Калифорнии (США) на одной из них размещено около
|
|