УДК 622
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ КУЗБАССА
С. В. ГОРЯИНОВА
С. В. САНАРОВ
А. Д. ЕВТУШЕНКО
КузГТУ
Научный руководитель –
В последние годы тенденция роста использования возобновляемых источников энергии становится достаточно явной. Рассматривая поселения Кузбасса, можно сделать вывод о том, что некоторые из них не имеют связи с общей системой электроснабжения (децентрализованные). Электровыработка в этих населенных пунктах происходит путем установки дизельных электростанций (ДЭС), которые, в свою очередь, вырабатывают электричество необходимое для электроснабжения потребителя.
В данной работе рассматривалась возможность замены ДЭС на ветроэлектрические установки (ВЭУ) в населенных пунктах северной, центральной и южной части Кузбасса, где численность населения не превышает 20 человек. Использование ВЭУ в зависимости от среднегодовой скорости (Vc) можно приближенно оценить следующим образом:
при скорости Vc < 3 м/с – бесперспективные условия; при скорости 3 < Vc < 3,5 м/с – малоперспективные; при 3,5 <Vc <4 м/с – перспективные для ВЭУ малой мощности; при 4 <Vc < 5,5 м/с – перспективные для малой и большоймощности;
при Vc > 5,5 м/с – перспективные для всех ВЭУ.Используя данные гидрометеорологических станций в табл.1, табл.2 и табл.3 приведены основные характеристики населенных пунктов. В табл.4, табл.5 и табл.6 значения среднемесячной скорости ветра. В таб.7, таб.8 и таб.9 значения среднегодовой скорости ветра в населенных пунктах северной, центральной, южной части Кузбасса и теоретически вырабатываемая мощность ветроэлектрической установкой.
Таблица 1
Основные характеристики населенных пунктов северной части Кузбасса.
Район | Наименование населенного пункта | Население, чел. | Координаты |
Яшкинский | Крутовка | 6 | 55° 58′ 50″ N, 85° 49′ 15″ E |
Писаная | 6 | 55° 39′ 43.37″ N, 85° 37′ 50.15″ E | |
Яйский | Майский | 10 | 56°10'32.0"N 86°09'41.1"E |
Пономаревка | 18 | 56°07'22.2"N 86°29'36.3"E | |
Мариинский | Тонгол | 1 | 56°34'26.8"N 88°00'26.9"E |
10-й разъезд | 10 | 56° 8′ 47″ N, 87° 50′ 40″ E | |
Кемеровский | Урманай | 3 | 55° 17′ 6″ N, 86° 22′ 27″ E |
Семеновский | 1 | 55° 29′ 4″ N, 85° 49′ 3″ E |
Таблица 2
Среднемесячная скорость ветра населенных пунктов южной части Кузбасса
Район | Наименование населенного пункта | Население, чел. | Координаты |
Новокузнецкий | Сметанино | 6 | 53° 52′ 28″ N, 86° 58′ 52″ E |
Белорус | 8 | 53° 29′ 52″ N, 87° 4′ 13″ E | |
Верх-Кинерки | 4 | 53° 34′ 42″ N, 86° 56′ 23″ E | |
Жерново | 10 | 54° 10′ 17″ N, 87° 14′ 52″ E | |
Прокопьевский | Матюшино | 8 | 53° 44′ 44″ N, 86° 53′ 6″ E |
Новый путь | 6 | 53° 42′ 59″ N, 86° 43′ 36″ E |
Таблица 3
Среднемесячная скорость ветра населенных пунктов центральной части Кузбасса
Район | Наименование населенного пункта | Население, чел. | Координаты |
Ленинск-Кузнецкий | Озёровка | 6 | 54° 46′ 50″ N, 86° 19′ 31″ E |
Устюжанино | 13 | 54° 30′ 19″ N, 86° 1′ 23″ E | |
Топкинский | Подонино | 1 | 55° 34′ 34″ N, 85° 47′ 28″ E |
Таблица 4
Среднемесячная скорость ветра населенных пунктов северной части Кузбасса
Населенный пункт | Среднемесячная скорость ветра, м/с | |||||||||||
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
Крутовка | 4 | 3,8 | 3,7 | 3,7 | 2,8 | 2,3 | 2,5 | 2,8 | 3,7 | 4,1 | 4,2 | 4 |
Писаная | 3-3,8 | 2,9-3,6 | 2,9-3,3 | 3,3-3,8 | 2,6-2,9 | 1,9-2,2 | 2,1-2,4 | 2,3-2,9 | 3,1-3,6 | 3,4-3,9 | 3-4 | 3-3,8 |
Майский | 3,9 | 3,4 | 3,3 | 3,7 | 2,7 | 1,9 | 2,1 | 2,5 | 3,6 | 4,2 | 3,8 | 3,9 |
Пономаревка | 3,9 | 3,4 | 3,3 | 3,7 | 2,7 | 1,9 | 2,1 | 2,5 | 3,6 | 4,2 | 3,8 | 3,9 |
Тонгол | 3,6 | 3,4 | 3,5 | 3,9 | 2,8 | 2 | 2,2 | 2,6 | 3,6 | 4,1 | 3,7 | 3,6 |
10-й разъезд | 3,7 | 3,1 | 3,7 | 3,1 | 2,3 | 2,2 | 2,5 | 2,8 | 3,3 | 3,6 | 3,3 | 3,7 |
Урманай | 3 | 2,9 | 2,9 | 3,3 | 2,6 | 1,9 | 2,1 | 2,3 | 3,1 | 3,4 | 3 | 3 |
Семенов-ский | 3,4 | 3,4 | 3,3 | 3,6 | 2,9 | 2,4 | 2,5 | 2,8 | 3,4 | 3,8 | 3,4 | 3,4 |
Таблица 5
Среднемесячная скорость ветра населенных пунктов южной части Кузбасса
Населенный пункт | Среднемесячная скорость ветра, м/с | |||||||||||
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
Сметанино | 2.8 | 2.6 | 3.1 | 2.8 | 2.7 | 2.8 | 2.3 | 2.5 | 3 | 2,8 | 3,2 | 3 |
Белорус | 4,5 | 3,4 | 3 | 5 | 3.8 | 4.5 | 4 | 3.8 | 3 | 4.8 | 4,2 | 4 |
Верх-Кинерки | 3,9 | 2,8 | 3 | 4 | 3,6 | 2,7 | 3 | 3.6 | 3.2 | 4.5 | 3 | 3,8 |
Жерново | 2.6 | 3 | 3.2 | 3 | 4 | 2.8 | 2.5 | 3 | 2.8 | 3.6 | 2.8 | 3 |
Матюшино | 3 | 3,9 | 4.2 | 3 | 3.2 | 4 | 3.2 | 2.8 | 3 | 4.2 | 3 | 2.8 |
Учулен | 2.5 | 2 | 3 | 3.5 | 4 | 3 | 2.8 | 2 | 3 | 3.8 | 3,4 | 3-4 |
Новый путь | 3.3 | 3 | 2.8 | 3 | 2.6 | 3.2 | 3.4 | 3.2 | 3 | 3,4 | 4 | 2,8 |
Таблица 6
Среднемесячная скорость ветра населенных пунктов центральной части Кузбасса
Населенный пункт | Среднемесячная скорость ветра, м/с | |||||||||||
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
Ивановка | 3 | 3,2 | 4,4 | 4,4 | 4,2 | 3,2 | 2,7 | 3,7 | 3,1 | 4 | 2,4 | 4 |
Ленинка | 2,8 | 3 | 3,2 | 3 | 3 | 2,6 | 2,7 | 2,8 | 2 | 3,5 | 2,8 | 3 |
Озёровка | 3,5 | 3,5 | 3,3 | 4,2 | 3,7 | 3,2 | 3,4 | 3 | 2,6 | 3,4 | 2,5 | 3,3 |
Устюжанино | 4 | 4,5 | 3,4 | 3,8 | 3,5 | 2,7 | 3 | 3,2 | 2,7 | 3,4 | 2,8 | 3,3 |
Расчет мощности ВЭУ выглядит следующим образом:
(1)
где:
с– плотность воздуха, с=1,23
– скорость ветра, м/с;
- коэффициент использования ветра, зависящий от профиля лопастей и других режимных параметров, предельное значение которого равно 0,593, а достигнутое в эксплуатации - 0,4-0,45;
– коэффициент, учитывающий потери при передаче мощности от вала ветроколеса до рабочей машины (К. П.Д. ВЭУ);
где: 
– К. П.Д. редуктора (механический К. П.Д. зр =0,9),
– К. П.Д. генератора (зг=0,9);
S – площадь ветротурбины; S=6,1544.
(2)
где:
D - диаметр ротора =2,8м.
По формулам (1), (2) были рассчитаны теоретически возможные значения мощности, которые представлены в табл. 7, таб.8, табл.9.
Таблица 7
Среднегодовые теоретически возможные значения мощности в населенных пунктах северной части Кузбасса
Район | Наименование населенного пункта | Среднегодовая скорость ветра, м/с | Мощность N, Вт*ч |
Яшкинский | Крутовка | 3,4 | 71,46 |
Писаная | 2,8-3,3 | 49,09 | |
Яйский | Майский | 3,2 | 59,57 |
Пономаревка | 3,2 | 59,57 | |
Мариинский | Тонгол | 3,3 | 65,33 |
10-й разъезд | 3 | 49,09 | |
Кемеровский | Урманай | 2,8 | 39,91 |
Семеновский | 3,2 | 59,57 | |
Сутункин Брод | 2,8 | 39,91 |
Таблица 8
Среднегодовые теоретически возможные значения мощности в населенных пунктах южной части Кузбасса
Район | Наименование населенного пункта | Среднегодовая скорость ветра, м/с | Мощность N, Вт*ч |
Новокузнецкий | Сметанино | 2,8 | 40 |
Белорус | 4 | 116,35 | |
Верх-Кинерки | 3.7 | 92,09 | |
Жерново | 3 | 49,09 | |
Таштагольский | Усть-Кезес | 3 | 49,09 |
Учулен | 3.2 | 59,57 | |
Верх-Нымзас | 2 | 14,5 | |
Прокопьевский | Матюшино | 3,4 | 71,4 |
Ускат | 2.4 | 25,1 | |
Новый путь | 3 | 49,09 |
Таблица 9
Среднегодовые теоретически возможные значения мощности в населенных пунктах южной части Кузбасса
Район | Наименование населенного пункта | Среднегодовая скорость ветра, м/с | Мощность N, Вт*ч |
Крапивинский | Ивановка | 3,5 | 78 |
Ленинка | 3 | 49 | |
Ленинск-Кузнецкий | Берёзовка | 2,8 | 35,7 |
Озёровка | 3,3 | 65,3 | |
Устюжанино | 3,4 | 71,4 | |
Топкинский | Подонино | 3,4 | 71,4 |
Анализируя данные полученные в таблицах, мы можем сделать вывод, что в населенных пунктах, которые имеют наибольшие теоретически возможные значения мощности, целесообразно использовать минимум 1 ветряк с номинальной мощностью 0,5-1 кВт на 1 человека для обеспечения населения дополнительным источником электроэнергии совместно с другими электроустановками.
Список литературы
, , , Перспективы возобновляемой энергетики Кемеровской области, Научно-практическое издание. – Кемерово: отпечатано: ООО “АРФ”, . 2008. – 236с. Журавлев Г. Г., Оценка ветро-энергетического потенциала Кемеровской области. 2013.