Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [26]
Опорно-поворотный узел выполнен в виде полой оси из ст.45, двух радиально упорных подшипников и внешней обечайки, имеющей возможность свободно вращаться вокруг оси. Ось со своим фланцем крепится к мачте, а к внешней обечайке крепится гондола ВЭС. За счет поворота опорно-поворотного узла ветроколесо всегда устанавливается со своей плоскостью вращения перпендикулярно к ветровому потоку, что обеспечивает максимальную эффективность ветроколеса.
В гондоле расположены магнитоэлектрический генератор переменного тока, планетарный редуктор, главный вал из ст. 45 на двух радиально упорных подшипниках и провода для передачи электроэнергии от генератора на токосъемник, расположенный в опорно-поворотном узле. Обмотки генератора выполнены из электротехнической меди.
В ступице расположен пружинный механизм регулирования оборотов ветроколеса. С его помощью поддерживаются постоянные обороты ветроколеса в пределах 30 ±10 об/мин во всем диапазоне рабочих скоростей ветра: от 3 м/с до 25 м/с.
Регулирование скорости вращения ветроколеса осуществляется путем изменения продольных углов установки лопастей. Это, в свою очередь, позволяет ВЭС защищаться от ураганных ветров, не прекращая вырабатывание электроэнергии.
Ветроэлектрические установки M1-М5 предназначены для выработки электроэнергии за счет ветрового потока. Они могут использоваться в отдаленных и изолированных местах, в различных климатических районах с благоприятными ветровыми условиями, где отсутствует централизованное электроснабжение или его подача нерегулярна.
Например, М-1-24 обеспечивает потребителей электроэнергией для питания ламп освещения, бытовых приборов, линий теле- и радиокоммуникаций, устройств спутниковой и сотовой связи компьютера, устройств бытовой и специальной связи, передвижных и стационарных пунктов навигационных и метеорологических постов, радиостанций, маяков и радиомаяков, медицинской и научной аппаратуры, водяных насосов, для обеспечения зарядки аккумуляторов и т. д.
Наличие аккумуляторной батареи обеспечивает электропитание потребителей и их работоспособность при отсутствии ветра. Подключение инвертора к блоку управления позволяет преобразовать постоянное напряжение 24 В в переменное 220 В.
М-1000-24 автономная, надежная, автоматическая установка, не требует дежурного персонала в процессе эксплуатации и предназначена для автономного энергообеспечения индивидуальных потребителей (фермеров, садоводов, дачников, вахтовиков, охотников, рыболовов, геологических экспедиций), а также навигационных, метеорологических, радиорелейных и других постов в обеспечении бесперебойным питанием в полевых условиях. Характеристики ветроэлектрических установок M1-М5 приведены в табл. 1.4.
Количество вырабатываемой электроэнергии М-1-24 при средней скорости ветра:
5 м/с — 340 Вт х 24 ч = 8,2 кВт-ч в сутки;
6 м/с — 400 Вт х 24 ч = 9,6 кВт-ч в сутки;
7 м/с — 500 Вт х 24 ч = 12,0 кВт-ч в сутки.
Чтобы чувствовать себя уверенно и комфортно семье из трех человек, проживающих в загородном доме, расход электроэнергии должен быть не менее 2 кВт-час в сутки (по данным ЮНЕСКО).
Ниже в приведено реальное потребление электроэнергии в сутки семьей из трех человек. Как видно из табл. 1.5 количество электроэнергии, вырабатываемой электростанцией М-1000-24 за сутки при средней скорости 4 м/с вполне хватает для обеспечения потребностей семьи из трёх человек в освещении и других бытовых нуждах.
Глава 2
ИСПОЛЬЗУЕМ СОЛНЕЧНОЕ ТЕПЛО ДЛЯ НАГРЕВА ВОДЫ
2.1. Солнечные коллекторы промышленного изготовления
Простейшим способом утилизации солнечной энергии является использование ее для нагрева. Все знают, как нагреваются на солнце различные предметы. И чем темнее поверхность, тем больше нагрев. Именно на этом и основан принцип работы солнечного коллектора — солнечное тепло поглощается темной поверхностью (абсорбером) и передается теплоносителю. Далее полученное тепло либо накапливается:
♦ либо в специальном теплоаккумуляторе;
♦ либо сразу используется для нагрева.
Солнечный коллектор — установка для прямого преобразования энергии Солнца в тепловую энергию.
Принципы солнечного отопления известны на протяжении тысячелетий. Люди нагревали воду при помощи Солнца до того, как ископаемое топливо заняло лидирующее место в мировой энергетике. Солнечный коллектор — наиболее известное приспособление, непосредственно использующее энергию Солнца, они были разработаны около двухсот лет назад.
Немного истории. Самый известный из коллекторов — плоский — был изготовлен в 1767 году швейцарским ученым по имени Гораций де Соссюр. Позднее им воспользовался для приготовления пищи сэр Джон Гершель во время своей экспедиции в Южную Африку в 30-х годах XIX века.
Чтобы коллектор отдавал основную часть поглощенного тепла теплоносителю, его надо, по возможности, изолировать от окружающей среды.
Можно выделить несколько основных типов солнечных коллекторов: плоские, вакуумные, концентраторы.
В плоских солнечных коллекторах за плоским абсорбером (чаще всего это металлическая пластина с темным поглощающим покрытием) находится система трубок, по которым пропускается теплоноситель. Чтобы предотвратить потери энергии в окружающую среду обратная сторона и торцы такого коллектора закрываются теплоизолирующим материалом.
