Исследовательская работа на тему: "Перспектива использования ветрогенераторов в горах Чеченской Республики"

Научно-исследовательская работа

На тему: «Перспектива использования ветрогенераторов в горах Чеченской Республики»

Выполнил: Ибриев Асхаб Нуридович

ученик 8 класса МБОУ «Лингвистическая школа

им. Ю.Д. Дешериева»

Руководитель: Газбеков Бай-Али Супьянович

учитель физики МБОУ «Лингвистическая школа

им. Ю.Д. Дешериева»

Введение

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращённо ВЭУ, жарг. ветряк) — устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию.

Ветрогенераторы можно разделить на три категории: промышленные, коммерческие и бытовые (для частного использования).

Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в сети, в результате получается ветровая электростанция. Раньше считалось, что они полностью экологичны, чем отличаются от традиционных. Однако лопасти ветрогенератора сделаны из полимерного композита, вторичное использование и переработка которого невыгодны с точки зрения расходов. Сейчас вопрос о переработке лопастей является открытым.

Единственное важное требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра. Мощность современных ветрогенераторов достигает 8 МВт.

Типы ветрогенераторов

Существуют классификации ветрогенераторов по количеству лопастей, по материалам, из которых они выполнены, по оси вращения и по шагу винта^[1].

Существуют два основных типа ветротурбин:

• с вертикальной осью вращения:

• «карусельные» — роторные, в том числе «ротор Савониуса» или «ротор братьев Ворониных». В начале октября 1924 года русские изобретатели братья Я. А. и А. А. Воронины получили советский патент на поперечную роторную турбину, в следующем году финский промышленник Сигурд Савониус организовал массовое производство подобных турбин. За ним и осталась «слава» изобретателя этой новинки;

• «лопастные» ортогональные — ротор Дарье;

• с горизонтальной осью круглого вращения (крыльчатые). Они бывают быстроходными с малым числом лопастей и тихоходными многолопастными, с КПД до 40 %

Устройство

ВЭУ состоит из:

1. ветротурбины, установленной на мачте с растяжками и раскручиваемой ротором либо лопастями;

2. электрогенератора.

Полученная электроэнергия поступает в:

• контроллер заряда аккумуляторов, подключённый к аккумуляторам (обычно на 24 В);

• инвертор (= 24 В - ~ 220 В 50Гц), подключённый к электросети.

Промышленная ветровая установка

Устройство ветрогенератора

Состоит из следующих деталей:

1. Фундамент

2. Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления

3. Башня

4. Лестница

5. Поворотный механизм

6. Гондола

7. Электрический генератор

8. Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)

9. Тормозная система

10. Трансмиссия

11. Лопасти (как правило, три, поскольку роторы с двумя лопастями подвергаются большим нагрузкам в момент, когда пара лопастей вертикальна, а больше трёх лопастей создают избыточное сопротивление воздуха)

12. Система изменения угла атаки лопасти

13. Обтекатель

• Система пожаротушения

• Телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора

• Система молниезащиты

• Привод питча

В последние годы наблюдается активный рост интереса к возобновляемым источникам энергии, среди которых ветряная энергия занимает важное место. Горы Чечни, благодаря своей уникальной географии и климату, представляют собой потенциально выгодный регион для внедрения ветрогенераторов.

Методы исследования

Проект включает в себя анализ ветрового потенциала региона, оценку экологических последствий, а также изучение социальных аспектов внедрения ветряной энергетики. Будут проведены замеры скорости ветра на различных высотах, исследован рельеф и климатические условия, а также консультированы местные сообщества о возможностях и преимуществах.

Среднегодовая скорость ветра в горах Чечни достигает 5–6 м/с в высокогорных районах с открытыми формами рельефа. На открытых равнинах и в широких долинах этот показатель составляет 3–4 м/с, в предгорьях — до 3 м/с, в замкнутых котловинах и в низинных южных районах — не превышает 1–2 м/с. 

В Грозном среднегодовая скорость ветра на высоте 10 метров от поверхности земли в среднем составляет 4,67 м/с. 

Наибольшая скорость ветра, как правило, отмечается весной или зимой, наименьшая — летом и осенью. 

Следует учитывать, что показатели могут отличаться в зависимости от конкретного района.

Согласно программе развития энергетики Чечни на 2011–2030 гг., на Терском хребте республики планировалось построить ветропарк, состоящий из 24 ветроэнергетических установок (ВЭУ) с установленной мощностью 1,5 МВт каждая, с общей мощностью 36 МВт. Создание ветропарка именно на Терском хребте, имеющим высоты над уровнем моря 400–600 м, представляется оптимальным и выгодным решением, ведь согласно исследованиям по ветроэнергетике, энергия ветра на таких высотах больше на 5–10 %, чем энергия ветра на высотах 0–100 м. Годовая выработка электроэнергии в перспективе составляет 72 тыс. кВт·ч.

К сожалению, этот проект в настоящее время в программе не учитывается, так как стоимость проекта с учетом затрат на оборудование и строительство, проектные работы, исследования характеристик ветра, выбора площадки и т.д., необходимые инвестиции составляют 1,5 млрд руб.

Наиболее благоприятной для ветроэнергетики считается северная часть Чеченской Республики, в частности, северо-восток, где наблюдается высокая среднегодовая скорость ветра и относительно низкий уровень сейсмоактивности. 

Развитие ветроэнергетики способствует сокращению выбросов парниковых газов и уменьшению зависимости от традиционных источников энергии. 

Результаты и обсуждение

Предварительные результаты показывают, что среднегодовая скорость ветра в некоторых высокогорных районах превышает 6 м/с, что делает их подходящими для установки ветрогенераторов. Обсуждение будет сосредоточено на экономических выгодах, таких как создание рабочих мест и снижение зависимости от традиционных источников энергии.

Заключение

Внедрение ветрогенераторов в горах Чечни имеет высокий потенциал для устойчивого энергетического развития региона и требует дальнейших исследований и инвестиций.

Дополнительно стоит отметить, что использование ветрогенераторов может способствовать улучшению инфраструктуры региона. Строительство и обслуживание ветряных установок требуют развития дорог, энергетических сетей и коммуникаций, что, в свою очередь, создаст дополнительные рабочие места и привлечет инвестиции. Это может привести к экономическому процветанию и повышению качества жизни местных жителей.

Кроме экономических выгод, важным аспектом является экологическая устойчивость. В отличие от традиционных источников энергии, ветряные установки не производят выбросов парниковых газов, что способствуем охране окружающей среды. Внедрение таких технологий поможет сохранить уникальные природные ландшафты Чечни и сбалансировать потребление энергии с заботой о природе.

Тем не менее, стоит учитывать и возможные риски, связанные с реализацией проекта, такие как влияние на местные экосистемы и культурные особенности. Консультации с местными жителями и специалистами помогут минимизировать негативные последствия и создать проект, который соответствует интересам всех заинтересованных сторон.

В завершающей части исследования будет предложен план по внедрению ветрогенераторов, включая стратегии финансирования и мониторинга, что обеспечит успех и устойчивое развитие проекта в долгосрочной перспективе.