Розрахунок вітроенергетичної установки для живлення електроенергією навчального корпусу
, асистент, І. М. Дяговченко, студент
Сумський державний університет
в, 40007, м. Суми, Україна, e-mail: *****@***net
Вступ. Вiтроелектроустановки (ВЕУ) перетворюють кінетичну енергію вітру в електричну за допомогою генератора в процесі обертання ротора. Лопаті вітряків використовуються подібно до пропелеру літака для обертання центральної маточини, приєднаної через коробку передач до електричного генератора. За своєю конструкцією генератор ВЕУ нагадує генератори, що використовуються на електростанціях, які працюють за рахунок спалювання органічного палива.
Кінетична енергія вітру, що отримується при взаємодії повітряних потоків з лопатями вітряка, через систему трансмісії передається на електричний генератор. Завдяки трансмісії генератор може працювати ефективно при різних швидкостях вітру. Вироблена електроенергія може використовуватися безпосередньо, надходячи в електромережу або накопичуватися в акумуляторах для подальшого використання.
Мета роботи. Необхідно розрахувати вітроенергетичну установку для живлення електроенергією навчального корпусу університету: вибрати тип та потужність вітрогенератора, акумулятор, кабельну лінію.
Матеріал і результати дослідження. В якості вихідних даних перераховуємо все навантаження змінного струму чотириповерхового навчального корпусу університету, знаючи його номінальні потужності та кількість годин роботи за тиждень. Отримуємо загальну середньодобову потужність змінного струму, що складає близько 25 кВт.
За даними Сумської метеорологічної станції отримані параметри вітру: частка вітрів, придатних для потреб вітроенергетики по місяцях року, середні швидкості вітру по місяцях, повторюваності напрямку вітру по румбах, прогноз вітрової активності. Для розрахунку використовувалася також карта енергетичного потенціалу вітру на території України: за допомогою карти можна визначити кількість енергії, яку можна одержувати щорічно за допомогою вiтроенергетичного агрегату (кВт∙год за рік на один кВт встановленої потужності).
В роботі розрахована швидкість вітру, яка залежить від висоти, при цьому відомі значення швидкості вітру на вихідній висоті. Використавши показники вітротурбін в залежності від швидкості вітру, знайдено ймовірний ефект роботи вітрового колеса при різних швидкостях. Знайдена необхідна потужність генератора з врахуванням 10 % перевантаження від сумарної потужності – близько 28 кВт. За знайденою потужністю генератора, обираємо необхідний нам вітряк.
Виходячи з отриманих розрахунків, логічно було б зробити вибір на користь вітряка EuroWind 30 (потужність – 30 кВт). Проте в даному випадку слід врахувати той факт, що цей вітрогенератор починає виробляти енергію за умови наявності вітру швидкістю 3 м/с, а за даним Сумського Гідрометцентру протягом року має місце значна частка вітрів, швидкість яких менша, ніж 3 м/с. Тому вирішено зупинити вибір на генераторах EuroWind 10 (початкова швидкість вітру – 2 м/с, продуктивність – Вт, напруга – 240 В, максимальна сила струму – 54,2 А, рекомендовані акумулятори – 20 шт. по 12В, 200Ач, напруга після інвертора – 220/380 В) та EuroWind 20 (початкова швидкість вітру – 2 м/с, продуктивність генератора – Вт, напруга – 360 В, максимальна сила струму – 73,6 А, рекомендовані акумулятори – 30 шт. по 12В, 200Ач, напруга після інвертора – 380 В), сумарна потужність яких складе 30 кВт. При цьому обидва ці генератори починають віддавати енергію в мережу вже при швидкості вітру 2 м/с.
В роботі також здійснено вибір акумулятора для вітряка, що залежить від тривалості періоду безвітря. Через те, що іноді дуже важко заздалегідь точно визначити кількість послідовних безвітряних днів, акумулятор вітряка повинен бути розрахований на більше число днів.
Для живлення навчального корпусу електроенергію від ВЕУ необхідно передавати лінією електропередачі. В роботі розрахований переріз кабельної лінії за економічною щільністю струму та перевірений на мінімум провідникового матеріалу, розраховані допустимі втрати напруги в мережі.
Насамкінець, в роботі виконано розрахунок терміну окупності ВЕУ. За критерій доцільності застосування ВЕУ беремо річний економічний ефект, який залежить від вітрових умов місця, де застосовуватиметься ВЕУ. За базу порівняння при розрахунку економічного ефекту, одержуваного від вітрогенераторів EuroWind 10 та EuroWind 20, призначених для вироблення електроенергії, прийнята тарифна величина забезпечення електричною енергією від загальної мережі. Термін окупності склав близько десяти років.
Висновки. В роботі виконано розрахунок вітроенергетичної установки для живлення електроенергією навчального корпусу університету. На основі статистичних даних гідрометцентру вибрано два вітрогенератора EuroWind 10 та EuroWind 20, встановлено акумуляторну батарею, лінію електропередачі, що живить корпус.
ЛІТЕРАТУРА
1. http://*****/bofort
2. http://futenergy. .
3. http://ecost. .
4. http://*****/
Розрахунок вітроенергетичної установки для живлення електроенергією навчального корпусу
, асистент, І. М. Дяговченко, студент
Сумський державний університет
в, 40007, м. Суми, Україна, e-mail: *****@***net
Анотація. В роботі виконано розрахунок вітроенергетичної установки для живлення електроенергією навчального корпусу університету. На основі статистичних даних гідрометцентру вибрано два вітрогенератора EuroWind 10 та EuroWind 20. Також встановлено акумуляторну батарею, розраховано лінію електропередачі, що живить корпус.
Calculation of wind power installations for electricity academic building
S. M. Lebedka, assistant, I. M. Dyahovchenko, student
Sumy State University
str. R.-Korsakov, 2, 40007, Sumy, Ukraine, e-mail: *****@***net
Abstract. In this paper the calculation of wind power installations for electricity academic building of the University. Based on the statistical data of Meteorology selected two turbine EuroWind 10 and EuroWind 20. Also, the battery pack is designed transmission line that feeds the body.
