Ветроэнергетическая установка

     На 2010 рік планується провести відбір та дослідження 10 площадок на території АР Крим, для чого планується придбати 10 метеовеж з вітровимірювальними приладами [9,10].

     Кошти державного бюджету в сумі 60,315 млн. дол. спрямовано на підготовку заходів для залучення недержавних інвестицій в сумі 59982,8 млн. дол. [9,10]. В табл. 5.1 наведено показники розвитку вітроенергетики в Україні 2010-2014 рр. 

Таблиця 5.1 - Показники розвитку вітроенергетики в Україні 2010-2014 рр. [9]

     

Джерела фінансування	Обсяги  коштів, млн. грн.	У тому числі  по роках
		2010	2011	2012	2013	2014
Держбюджет	60,315	19,8	14,55	15,475	5,435	5,055
Недержавні інвестиції	59982,8	1,4	352	13674,4	21380,9	24574,1
Усього	60043,12	21,2	366,55	13689,88	21386,34	24579,16

 

     Прогнозовані  показники розвитку вітроенергетики в Україні до 2030 року подано в табл. 5.2. Для досягнення таких показників необхідне формування національної енергетичної політики за допомогою створення законодавчо-правової й нормативно-технічної базі відновлюваної енергетики, в тому числі створення системи її стимулювання. 

Таблиця 5.2 - Показники розвитку вітроенергетики в Україні до 2030 року [11]

Найменування	Одиниці виміру	Рівень  розвитку вітроенергетики
		2001	2005	2010	2015	2020	2025	2030
Встановлені потужності	МВт	38,4	80	750	3490	5440	8090	11290
Обсяги  економії паливно-енергетичних ресурсів	тис. т. у. п./рік	14,4	63	591	2751	4289	6378	8901

 

     Налагодження  виробництва вітротехніки в Україні  призведе до створення нових робочих місць, зниження собівартості генерованої ВЕС електрики, підвищення їх рентабельності, зменшення сум кредитів. Суттєвого зниження капітальних вкладень на спорудження можна досягти також за рахунок спорудження ВЕС поблизу ГЕС, ГАЕС, ТЕС і навіть зупиненої ЧАЕС з метою спільного використання трансформаторних підстанцій, ЛЕП, доріг, ліній диспетчерського зв’язку тощо. За оцінками «Укргідропроекту», спираючись на інфраструктуру ЧАЕС і Київської ГЕС/ГАЕС, на акваторії, островах і в прибережній зоні Київського моря можна спорудити ВЕС загальною потужністю близько 5 тис. МВт [11].

     Зазначимо, що, окрім розвитку комерційної вітроенергетики, в Україні є необхідність розвивати  некомерційну, в першу чергу, «сільську», «фермерську», «для двору». Такі самостійні невеликі системи для живлення віддалених районів служать децентралізації енергопостачання, дозволяють диверсифікувати джерела енергії і можуть зробити більш енергонезалежною Україну та Крим зокрема.

     Термін  окупності вітроенергетичної установки, залежно від місцевості, забезпеченості комунікаціями, потужності установки тощо, становить від 3 до 8 років.

     Питомі  капітальні витрати для станцій  малої потужності становлять 800-1000 доларів за 1 кВт встановленої потужності і зменшуються зі збільшенням потужності установки. Тож капітальні витрати на вітроенергетичну станцію потужністю 250 кВт (Данія) становлять 40 тис. доларів США при терміну окупності 6,7 року [11].

     Важливим  аспектом використання вітроустановок є вартість електроенергії, яка може бути підрахована за виразом 

B=(K∙F):(0,25∙P∙Т),     (5.1) 

   де  К – капітальні витрати, грн. (дол.);

     F – фактор поновлення витрат, за гарантованого терміну дії установки 25 років, F= 0,125;

     Р – потужність установки, кВт

     Т – кількість годин роботи установки на рік, Т = 8760 год. 

     Теоретичні  ресурси, тобто кінетична енергія  вітру в межах території України, перевищують нинішнє виробництво  електроенергії приблизно в 150 разів, а ресурси суші, які реально можна використовувати на сучасному рівні розвитку вітротехніки, перевищують ці обсяги вдвічі. Значно більші ресурси можливо залучити, використовуючи вітроелектричні станції «водного базування, насамперед на морі, де вітри сильніші та стабільніші. Приміром, лише вітровий потенціал Сиваша дозволяє виробляти електроенергії в 1,5-2 рази більше, ніж сучасні обсяги її виробництва в Україні.

     Найбільшу перевагу для будівництва вітроенергетичних  станцій (ВЕС) великої потужності віддають таким регіонам, як Крим, Карпати, узбережжя  Чорного та Азовського морів, Донбас, проте це не означає, що в інших регіонах розвиток вітроенергетики не має великого значення.

     Значною перевагою ВЕС над ТЕС і  АЕС є те, що капітальні витрати  практично не «омертвляються», оскільки вітроустановка починає виробляти електроенергію через 1-3 тижні після її завезення на місце встановлення.

     До  сьогодні держава практично не приділяє належної уваги вітроустановкам  малої потужності через їх начебто  незначний внесок в економію органічного  палива. В Україні сьогодні близько 30 тис. населених пунктів у сільській місцевості. Якби в кожному з них побудувати лише по одному вітроагрегату потужністю всього 1 кВт, то отримали б встановлену потужність 30 МВт [9,11].

 

6 ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ 

     Метою даної роботи є розробка вітроенергетичної системи електропостачання сільської садиби. В нашому випадку споживачем є двоповерховий дачний будинок з чотирма особами, який знаходиться у Кіровоградській обл. Потрібно розрахувати необхідну кількість енергоспоживання, враховуючи побутові та господарські витрати.

     Принципова  схема електропостачання наведена на рис. 6.1. 

Рисунок 6.1 – Принципова схема електропостачання 

     Вихідні дані для визначення технологічних  показників автономної вітроелектричної системи наведені у табл. 6.1

Таблиця 6.1 - Розрахунок використання електроенергії у домі

Електроприлади у домі	Кількість	Потужність,Вт	Ранок	День	Вечір	Ніч
Телевізор	2	185	0	185	370	0
Магнітофон	1	120	120	0	0	0
Комп’ютер	1	80	0	0	80	80
Електроплита	1	1200	1200	1200	1200	0
Мікрохвильова піч	1	1300	0	1300	0	0
Холодильник	1	125	125	125	125	125
Бойлер	1	1200	1200	0	1200	0
Насос	1	300	300	300	300	0
Електрочайник	1	1200	1200	0	1200	0
Електродриль	1	250	250	0	0	0
Праска	1	1000	1000	0	0	0
Енергозберігаючі  лампи	7	18	18	18	126	54
Обігрівач	2	1200	0	0	1200	2400
Всього:		9671	5413	3128	5801	2659

 
 

 

      7 МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ  УСТАНОВКИ 

     1-й  крок - розрахунок максимального використання електроенергії.

Для початку  перечислимо прилади, які знаходяться  біля місцевості, де збираємось поставити  вітроустановку. В інструкції по експлуатації знайдемо потужності усіх приладів, які використовуються у домі та розрахуємо мінімальне та максимальне використання електроенергії в залежності від доби. Дані наведено у табл. 6.1.

     Як  бачимо «пік» використання енергії  5,8 кВт – коли на протязі 1-2 год. увімкнені майже усі прилади. Однак насправді в житті такого не буває. Інколи ми можемо увімкнути електрочайник на 5 хв., на 30 хв. увімкнути праску (а в цей час не працює мікрохвильова піч), або, наприклад, магнітофон ніколи не увімкнений одночасно із телевізором. Навіть при наявності безкоштовної енергії не варто тримати увімкненими усі електроприлади, так як це може призвести до руйнування приладів. Якщо ви розумно віднесетесь до використання енергії, то можете вибрати собі менш потужну, а отже, менш дорогу ВЕУ для своїх потреб. 

     2-й  крок - визначення швидкості вітру на місцевості.

     Швидкість вітру є визначальною при обчисленні потужності вітроустановки. Для точності даних необхідно проаналізувати період протягом року і визначити  середню швидкість вітру. Для аналізу місцевості своєї сільської садиби вибираємо період 2009 року і заносимо дані в табл. 7.1. 

Таблиця 7.1 - Швидкість вітру протягом 2009 року

Дата	Швидкість вітру, м/с
	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	3	5	6	3	3	1	5	4	3	4	3	8
2	2	3	7	4	6	5	2	4	3	3	2	6
3	3	4	4	2	4	6	2	2	3	2	5	4
4	6	7	3	3	3	3	3	3	3	2	6	4

Продовження табл. 7.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
5	2	1	7	3	2	2	0	4	4	4	4	4
6	2	3	8	3	3	4	2	3	4	1	4	3
7	3	5	7	3	4	8	5	4	6	5	7	4
8	5	7	4	4	5	4	4	3	6	5	6	4
9	5	5	4	3	3	2	2	3	6	4	5	3
10	6	3	4	4	3	2	2	3	5	3	5	1
11	3	3	1	6	1	4	3	3	3	5	5	2
12	4	8	3	5	5	4	2	2	3	3	2	6
13	4	6	3	6	7	4	1	4	3	7	3	6
14	6	4	4	4	5	0	5	4	2	6	3	2
15	4	4	5	3	5	0	6	2	2	6	1	3
16	2	5	3	5	3	0	4	3	3	3	2	7
17	5	4	2	2	5	0	4	3	2	4	2	8
18	5	4	4	6	5	3	5	2	3	3	5	5
19	3	4	2	5	2	5	2	4	5	4	4	5
20	1	4	4	3	2	4	5	5	4	4	4	4
21	6	5	5	5	3	4	3	4	2	2	2	4
22	8	4	5	1	2	5	3	5	1	1	2	6
23	7	2	3	1	6	3	3	3	3	5	3	8
24	6	3	6	3	5	3	4	2	2	3	3	3
25	5	3	2	3	4	5	4	3	2	4	3	5
26	4	2	3	2	4	6	4	2	2	4	2	5
27	3	2	3	1	2	6	4	1	2	2	2	2
28	3	2	1	4	1	4	3	3	3	2	2	6
29	4		6	5	3	5	4	2	4	5	2	10
30	6		7	3	2	5	4	3	2	5	4	6
31	4		4		3		4	5		2		5
Середня швидкість	4,2	4	4,2	3,5	3,6	3,6	3,4	3,2	3,2	3,6	3,4	4,8