Недостатки ВЭС остаются в прошлом

Ветроэнергетика привлекательна не только тем, что не наносит вреда природе. ВЭС можно достаточно быстро установить там, где других источников энергии нет. Однако приходится констатировать, что работа ветроагрегатов сопровождается некоторыми неприятными явлениями. Главное из них - шум. На уровне оси ветроколеса в непосредственной близости от ВЭС мощностью 850 кВт уровень шума составляет 104 дБ. Система управления углом атаки способна уменьшить его, но очень незначительно. На расстоянии 300 м шум снижается до 42-45 дБ (на оживленной улице наши уши страдают больше). В "тесной" Европе на таком расстоянии от ближайшего жилья ВЭС уже ставят, в России же мы имеем возможность удалить их от застройки на 700-1000 м.

Помимо шума, воспринимаемого человеческим ухом, вокруг ВЭС возникает опасный инфразвук частотой 6-7 Гц, вызывающий вибрацию. От него дребезжат стекла в окнах и посуда на полках. Кроме того, ВЭС могут затруднить прием телепередач. Так было, например, на Оркнейских островах в Англии, когда в 1986 году там установили экспериментальный ветродвигатель. Тут же от жителей ближайших населенных пунктов начали поступать многочисленные жалобы на ухудшение телевизионного сигнала. Оказалось, что помехи создавали стальной каркас лопастей и имеющиеся на них металлические полоски для отвода ударов молний. Сами же лопасти, сделанные из стеклопластика, распространению телесигнала не мешали. В подобных случаях около ВЭС стали возводить ретрансляторы.

В современных ВЭС воплощено множество технических идей, отвечающих последним достижениям науки. Вот далеко не полный перечень уникальных систем и механизмов, обеспечивающих эффективную и безопасную работу ветроэлектростанций:

Ø система динамического изменения угла атаки (изменяет угол заклинивания лопастей, удерживая тем самым нужный угол атаки);

Ø система динамического регулирования скорости вращения ветроколеса в зависимости от нагрузки и скорости ветра (выбирает оптимальный режим работы);

Ø система управления рысканием - электронный флюгер (поворачивает гондолу с ВЭУ по особому закону с учетом доминирующего направления ветра, его порывов и турбуленции);

Ø система оперативного регулирования магнитного скольжения асинхронного генератора (используются усовершенствованные асинхронные генераторы с ротором "беличья клетка").

Совсем недавно запущена в производство совершенно новая ВЭУ, в которой использован высоковольтный синхронный генератор со статором, имеющим обмотки из кабеля, и многополюсным ротором на постоянных магнитах. Получаемый переменный ток низкой частоты выпрямляется, а затем преобразуется инвертором в переменный ток сетевой частоты. Редуктор генератору не нужен, поскольку он низкооборотный. Такие установки можно использовать на ВЭС мощностью от 500 кВт до 5 МВт и выше.

За состоянием ВЭС и режимами их работы следит бортовой компьютер, куда по модемным каналам поступает вся текущая информация. Если, например, во время работы возникают кратковременные всплески напряжения (так называемый фликкерный эффект), происходящие при коротких, сильных порывах ветра либо при резком изменении нагрузки, их гасят с помощью специальных электронных устройств. Электроника и автоматика надежно защищены от постороннего излучения (в том числе от электромагнитного излучения самой сети и переключающих сетевых устройств) радиотехническим заземлением и экранированием. Важную роль здесь играют современные изоляционные материалы.

Демонстрация

Наглядно покажем получение электроэнергии с помощью ветра.

Возьмем сначала лопасти подуем на них, увидим, что они совершают круговые вращения на стержне.

(см.Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 3, Слайды 7).

Теперь возьмем прибор и пылесос. Направим поток ветра пылесоса на лопасти, лопасти начнут вращаться под потоком ветра. Но этой энергии ветра (потока пылесоса) не хватит, чтобы преобразовать ее в электрическую энергию. Для того чтобы показать, что энергию ветра можем преобразовать в электрическую, крутанем лопасть с большой силой. Результат будет таков: наглядно увидим, что лампочка загорелась, т.е. мы показали преобразование энергии ветра в электрическую энергию.

(см.Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 3, Слайды 8).

  Блок 1/3(1ч)

Тема: Перспективы развития и экология энергии солнца и энергии ветра.

Цель: [I, II, III, IV]

Задачи:[1, 2, 3, 4, 5, 8, В]

Формы работы:проектная деятельность учащихся

Проекты:

Что ждет человечество – энергетический голод или энергетическое изобилие?»

Какое будущее у ветровых электростанций?»

Предмет: физика

Класс: девятый

Тип проектов: исследовательский

Оборудование: ноутбук, слайд – проектор

Цель проектов: рассмотреть перспективы и экологические проблемы СЭС и ВЭС.

Для работы над проектами были сформированы две группы, каждая группа в свою очередь разбивалась еще на две подгруппы. Первая подгруппа искала необходимый материал по теме «Перспективы развития СЭС и ВЭС» анализировала и обрабатывала. Вторая подгруппа искала необходимый материал по теме «Экологические проблемы СЭС и ВЭС», также анализировала и обрабатывала материал, из найденного материала выделяла экологические проблемы и пути их решения. (развитие умений самостоятельного приобретения новых знаний и умений с использованием различных источников информации (энциклопедии, справочники, журналы, газеты, Интернет и т. д.); развитие умений производить обработку материалов и анализировать) Затем подгруппы обменивались найденной информацией, оформляли ее и создавали презентации. В конце всей проделанной работы каждая группа защищала свои проекты. После защиты класс принимал активное участие в обсуждении частей проекта. Учитель в свою очередь задавал возникающие вопросы, советовал, на что еще следует обратить внимание.