Сафонов Владимир Александрович, д.т.н., профессор кафедры «Возобновляемые источники энергии, электрические системы и сети» Института ядерной энергии и промышленности Севастопольского государственного университета (Севастополь) «Интегрированные интеллектуальные энергетические системы: тенденции, перспективы, идеология»

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ
РОТОРНОЙ ВЕТРОУСТАНОВКИ
С ВИНТОВЫМИ ЛОПАСТЯМИ
НА СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
ООО «ЭНЕРДЖИ СЕВАСТОПОЛЬ»
В.А. Сафонов, Н.И. Варминская, А.А. Восканян
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Севастопольский государственный университет»,
г. Севастополь
Международная научно-техническая конференция
«Системы контроля окружающей среды – 2016»
24-27 октября 2016, Севастополь

3. Общий вид ветрогенератора

4. Методика снятия мощностной
характеристики экспериментальной ВЭУ
V
A
n1 n2 n3 n4 n5
Г
Измерительная схема
Характеристики ветрогенератора
при скорости ветра 2 м/с
Количество
ламп / Вт
Ток I,
А
Напряже-
ние U, В
Мощность
N, Вт
1/15 0,01 25 0,25
2/215 0,07 9,5 0,67
3/275 0,14 5,5 0,77
4/575 0,21 4,3 0,9
5/875 0,43 3,1 1,35
при скорости ветра 6 м/с
Количество
ламп / Вт
Ток I,
А
Напряже-
ние U, В
Мощность
N, Вт
1/15 0,05 99 4,95
2/215 0,45 62 27,7
3/275 0,75 54 40,5
4/575 1,1 44 48,4
5/875 1,5 39 58,5

5. ВАХ и мощностная характеристика
исследуемой модели (при V = 6 м/с)
Мощность N, Вт Коэффициент
использования ветра Ср
1,35 0,16
5,1 0,17
15,9 0,23
36,25 0,27
58,5 0,25
Зависимость Ср от вырабатываемой мощности
при полной нагрузке

6. Коэффициент
использования
ветра Ср
Коэффициент
быстроходности
Z
0,16 0,19
0,17 0,37
0,23 0,39
0,27 0,47
0,25 0,59
Экспериментальный и осредненный характер
зависимости коэффициента использования ветра
от быстроходности ветроколеса
Зависимости Ср ветроустановок
с различным числом лопастей
и значения Ср, полученные
в результате исследований
Коэффициент быстроходности ротора
59,0
6
75,071,4



V
R
Z

данная ветроустановка не попадает ни на одну характеристику,
имеет маленькую быстроходность, но в исследуемом диапазоне
скоростей ее Ср в 2-3 раза выше, чем у пропеллерных ветроустановок!

7. Мощность ВЭУ в зависимости от скорости
ветра
V, м/с 2 3 4 5 6
N, кВт 0,0026 0,0088 0,02 0,04 0,07
Расчетная мощностная характеристика
исследуемой ветроустановки при Ср = 0,3

8. Вероятность скорости ветра
по градациям (% от общего числа случаев)
V,
м/с
2 3 4 5 6
Пi, % 31 29 24 13 3
Расчет энерговыработки
по градациям скорости ветра
V, м/с 2 3 4 5 6
N, кВт 0,0026 0,0088 0,02 0,04 0,07
Пi, % 0,31 0,29 0,24 0,13 0,03
Ei,
кВт·ч
6,8 21,5 40,4 43,8 17,7
Годовой объем производства электрической энергии с 1 м2: NУД = 73,6 кВт·ч/м2
Безусловно, в зимний период, когда скорости ветра возрастают,
этот показатель значительно вырастет, возможно, пропорционально V3,
и, предположительно, пропорционально Ср, значение которого также
возможно возрастет, однако, это заслуживает дополнительного исследования.
Расчет энерговыработки

9. ВЫВОДЫ
 Исследована роторная ветроустановка с винтовыми лопастями, получена
ее мощностная характеристика, рассчитаны энергетические показатели в
летнее время.
 В результате, ветроустановка вырабатывает при ветре 6 м/с
максимально 70 Вт·ч, что равно годовой выработке в 130,2 кВт·ч. Ветер
скоростью 6 м/с имеет 3% повторяемости от общего количества ветров на
данной местности.
 По полученным результатам можно судить, что мощности данной
установки недостаточно для того, чтобы вносить весомый вклад в
дополнительную выработку электроэнергии солнечной станции в летнее
время. Подобного типа установки применимы для использования на
крышах домов бытовых потребителей и, возможно, для промышленного
использования в определенных условиях, когда вопросы применимости
будут определяться ценовой политикой в области производства установок
и стоимости электроэнергии.
 Малая выработка ВЭУ в летнее время позволяет незначительно догрузить
инверторы, сети, подстанции, а малая выработка солнечной энергии
зимой, можно ожидать, догрузит инверторы и прочее оборудование
выработкой ВЭУ. Т.е. комплексное использование ВЭУ и солнечной
станции приведет к очевидным преимуществам.