История ветроэнергетики
Энергия ветра использовалась с тех пор, как люди начали пускать паруса по ветру. Ветряные машины, используемые для измельчения зерна и перекачивания воды — ветряная мельница и ветряной насос — были разработаны на территории современного Ирана , Афганистана и Пакистана к 9 веку. [1] [2] Энергия ветра была широко доступна и не ограничивалась берегами быстрых ручьев или позднее требовала источников топлива. Насосы с приводом от ветра осушали польдеры Нидерландов , а в засушливых регионах, таких как Средний Запад Америки или глубинка Австралии , ветряные насосы обеспечивали водой скот и паровые двигатели.
С развитием электроэнергетики энергия ветра нашла новые применения для освещения зданий, удаленных от централизованной генерации. На протяжении 20-го века параллельными путями развивались небольшие ветряные электростанции, подходящие для ферм или жилых домов, а также более крупные ветряные генераторы коммунального назначения, которые можно было подключать к электросетям для удаленного использования энергии. Размеры ветряных генераторов варьируются от крошечных электростанций для зарядки аккумуляторов в изолированных жилых домах до морских ветряных электростанций мощностью около гигаватта , которые обеспечивают электроэнергией национальные электрические сети.
Первая ветряная турбина, вырабатывающая электроэнергию, была установлена австрийцем Йозефом Фридлендером на Венской международной электротехнической выставке в 1883 году. [3] [4] [5] за ними последовали ветряные генераторы, например, в Шотландии в июле 1887 года профессором Джеймсом Блитом из Андерсон-колледжа в Глазго (предшественник Стратклайдского университета ). [6] Ветряная турбина Блита с тканевым парусом высотой 10 метров (33 фута) была установлена в саду его загородного коттеджа в Мэрикирке в Кинкардиншире и использовалась для зарядки аккумуляторов, разработанных французом Камиллой Альфонсом Фором для питания освещения в коттедже. [6] таким образом, это первый дом в мире, электроэнергия которого вырабатывается за счет энергии ветра. [7] Блит предложил жителям Мэрикирка излишки электроэнергии для освещения главной улицы; однако они отклонили это предложение, так как считали электроэнергию «делом дьявола». [6] Хотя позже он построил ветряную турбину для снабжения аварийным электроэнергией местного сумасшедшего дома, лазарета и диспансера Монтроуза , изобретение так и не прижилось, поскольку технология не считалась экономически жизнеспособной. [6]
По ту сторону Атлантики, в Кливленде, штат Огайо , зимой 1887–1888 годов Чарльзом Ф. Брашем была спроектирована и построена более крупная и тщательно сконструированная машина . [8] Он был построен его инженерной компанией у него дома и действовал с 1886 по 1900 год. [9] Ветряная турбина Brush имела ротор диаметром 17 метров (56 футов) и была установлена на башне высотой 18 метров (59 футов). Несмотря на большие размеры по сегодняшним меркам, мощность машины составляла всего 12 кВт. Подключенная динамо-машина использовалась либо для зарядки аккумуляторов, либо для питания до 100 ламп накаливания , трех дуговых ламп и различных двигателей в лаборатории Браша. [10] С развитием электроэнергетики энергия ветра нашла новые применения для освещения зданий, удаленных от централизованной генерации. На протяжении 20-го века параллельные пути создавали небольшие ветряные станции, подходящие для ферм или жилых домов. С 1932 года во многих изолированных объектах недвижимости в Австралии освещение и электрические вентиляторы работали от батарей, заряжаемых ветряным генератором Freelite, производящим 100 Вт электроэнергии при скорости ветра всего лишь 10 миль в час (16 км/ч). . [11]
спровоцировал Нефтяной кризис 1973 года расследование в Дании и США, которое привело к созданию более крупных ветряных генераторов, которые можно было подключать к электросетям для дистанционного использования энергии. К 2008 году установленная мощность в США достигла 25,4 гигаватт, а к 2012 году установленная мощность составила 60 гигаватт. [12] Сегодня ветряные генераторы работают в любом диапазоне размеров: от крошечных станций для зарядки аккумуляторов в изолированных жилых домах до морских ветряных электростанций мощностью в гигаватт , которые обеспечивают электроэнергией национальные электрические сети. К началу 2020-х годов ветер производил 3% мировой первичной энергии. [13] и вырабатывало 7% электроэнергии. [14]
Античность
[ редактировать ]
Парусники и парусные корабли используют энергию ветра уже как минимум 5500 лет. [ нужна ссылка ] и архитекторы использовали естественную вентиляцию с приводом от ветра в зданиях с тех же древних времен. Использование ветра для получения механической энергии появилось несколько позже, в древности.
Вавилонский . император Хаммурапи планировал использовать энергию ветра для своего амбициозного ирригационного проекта в 17 веке до нашей эры [16]
Герой Александрии первого века (Цапля) в римском Египте описал нечто похожее на ветряное колесо, приводящее в движение машину. [15] [17] Его описание ветряного органа не представляет собой практическую ветряную мельницу, а было либо ранней ветряной игрушкой, либо концепцией дизайна ветряной машины, которая могла быть, а могла и не быть рабочим устройством, поскольку в этом есть двусмысленность. текст и проблемы с оформлением. [18] Еще одним ранним примером ветряного колеса было молитвенное колесо , которое, как полагают, впервые было использовано в Тибете и Китае , хотя существует неопределенность относительно даты его первого появления, которое могло быть либо около 400 г., либо в 7 веке. , [19] или позже. [18]
Раннее средневековье
[ редактировать ]
Ветряные машины, используемые для измельчения зерна и перекачивания воды, ветряные мельницы и ветряные насосы , были разработаны на территории современного Ирана , Афганистана и Пакистана к 9 веку. [1] [20] Первые практические ветряные мельницы использовались в Систане , регионе Ирана, граничащем с Афганистаном, по крайней мере, в 9 веке, а возможно, уже в середине-конце 7 века. Эти ветряные мельницы Панемоне были горизонтальными. [примечание 1] которые имели длинные вертикальные карданные валы с шестью-двенадцатью прямоугольными парусами, покрытыми тростниковой циновкой или тканью. [1] Эти ветряные мельницы использовались для перекачки воды , а также в мукомольной и сахарной промышленности. [21] Использование ветряных мельниц получило широкое распространение на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а затем распространилось на Китай и Индию . [22] Вертикальные ветряные мельницы позже широко использовались в Северо-Западной Европе для помола муки, начиная с 1180-х годов, и многие примеры существуют до сих пор. [23] К 500 году нашей эры ветряные мельницы использовались для перекачки морской воды для производства соли в Китае и на Сицилии. [24]
Ветряные автоматы известны с середины VIII века: ветряные статуи , которые «вращались ветром над куполами четырех ворот и дворцовым комплексом Круглого города Багдада ». «Зеленый купол дворца» был увенчан статуей всадника, несущего копье, которое, как считалось, было направлено в сторону врага. Это публичное зрелище статуй, приводимых в движение ветром, имело свой частный аналог во дворцах Аббасидов , где использовались автоматы различных типов. преимущественно отображается». [25]
Позднее Средневековье
[ редактировать ]
Первые ветряные мельницы в Европе упоминаются в источниках, датируемых двенадцатым веком. Эти ранние европейские ветряные мельницы представляли собой затопленные столбовые мельницы . Самое раннее достоверное упоминание о ветряной мельнице датируется 1185 годом в Уидли, Йоркшир, хотя также был приведен ряд более ранних, но менее датированных европейских источников XII века, относящихся к ветряным мельницам. [26] Хотя иногда утверждается, что крестоносцы могли быть вдохновлены ветряными мельницами на Ближнем Востоке, это маловероятно, поскольку европейские вертикальные ветряные мельницы имели существенно другую конструкцию, чем горизонтальные ветряные мельницы в Афганистане. Линн Уайт-младший, специалист по средневековым европейским технологиям, утверждает, что европейская ветряная мельница была «независимым изобретением»; он утверждает, что маловероятно, чтобы горизонтальная ветряная мельница в афганском стиле распространилась так далеко на запад, как Левант, в период крестоносцев. [27] В средневековой Англии права на гидроэлектростанции часто принадлежали дворянству и духовенству, поэтому энергия ветра была важным ресурсом для нового среднего класса. [28] Кроме того, ветряные мельницы, в отличие от водяных, не выходили из строя из-за замерзания воды зимой.
К 14 веку голландские ветряные мельницы использовались для осушения участков дельты реки Рейн .
18 век
[ редактировать ]Ветряные мельницы использовались для перекачки воды для производства соли на острове Бермудские острова и на Кейп-Коде во время американской революции. [24] На Миконосе и других островах Греции ветряные мельницы использовались для помола муки и использовались до начала 20 века. [29] Многие из них сейчас отремонтированы и пригодны для проживания. [30]
19 век
[ редактировать ]
Первая ветряная турбина, используемая для производства электроэнергии, была построена в Шотландии в июле 1887 года профессором Джеймсом Блитом из Андерсон-колледжа в Глазго (предшественник Университета Стратклайда ). [6] Ветряная турбина Блита высотой 10 м с тканевым парусом была установлена в саду его загородного коттеджа в Мэрикирке в Кинкардиншире и использовалась для зарядки аккумуляторов, разработанных французом Камиллой Альфонсом Фором , для питания освещения в коттедже. [6] Таким образом, это первый дом в мире, электричество в котором вырабатывается за счет энергии ветра. [31] Блит предложил жителям Мэрикирка излишки электроэнергии для освещения главной улицы, однако они отклонили это предложение, поскольку считали электричество «работой дьявола». [6] Хотя позже он построил ветряную турбину для снабжения аварийным электроэнергией местного сумасшедшего дома, лазарета и диспансера Монтроуза , изобретение так и не прижилось, поскольку технология не считалась экономически жизнеспособной. [6]
По ту сторону Атлантики, в Кливленде, штат Огайо, была спроектирована и построена более крупная и тщательно сконструированная машина между 1887 и 1888 годами Чарльзом Ф. Брашем . [32] он был построен его инженерной компанией у него дома и работал с 1888 по 1900 год. [33] Ветряная турбина Brush имела ротор диаметром 17 м (56 футов) и была установлена на башне высотой 18 м (60 футов). Несмотря на большие размеры по сегодняшним меркам, мощность машины составляла всего 12 кВт; он вращался относительно медленно, поскольку имел 144 лопасти. Подключенная динамо-машина использовалась либо для зарядки аккумуляторов, либо для питания до 100 ламп накаливания , трех дуговых ламп и различных двигателей в лаборатории Браша. Машина вышла из употребления после 1900 года, когда на центральных станциях Кливленда стало доступно электричество, и от нее отказались в 1908 году. [34]
В 1891 году датский учёный Поуль ла Кур сконструировал ветряную турбину для выработки электроэнергии, которая использовалась для производства водорода. [6] методом электролиза сохранить для использования в экспериментах и для освещения Асковской народной школы . Позже он решил проблему обеспечения стабильного энергоснабжения, изобретя регулятор Кратостате, а в 1895 году превратил свою ветряную мельницу в прототип электростанции, которая использовалась для освещения деревни Асков. [35]
К 1900 году в Дании насчитывалось около 2500 ветряных мельниц, которые использовались для механических нагрузок, таких как насосы и мельницы, и производили, по оценкам, совокупную пиковую мощность около 30 МВт.
На Среднем Западе Америки между 1850 и 1900 годами на фермах было установлено большое количество небольших ветряных мельниц, около шести миллионов, для работы ирригационных насосов. [36] Такие фирмы, как Star, Eclipse, Fairbanks-Morse и Aeromotor , стали известными поставщиками в Северной и Южной Америке.
20 век
[ редактировать ]Развитие в ХХ веке можно было бы разделить на периоды:
- 1900–1973 годы, когда широкое использование индивидуальных ветрогенераторов конкурировало с установками, работающими на ископаемом топливе, и централизованно вырабатываемой электроэнергией.
- С 1973 г. и далее, когда кризис цен на нефть стимулировал исследования ненефтяных источников энергии.
1900–1973
[ редактировать ]Датская разработка
[ редактировать ]В Дании энергия ветра была важной частью децентрализованной электрификации в первой четверти 20-го века, отчасти благодаря Пулю ла Куру, который начал свою первую практическую разработку в 1891 году в Аскове. К 1908 году существовало 72 ветряных электрогенератора мощностью от 5 до 25 кВт. Самые большие машины имели башни высотой 24 м (79 футов) с четырехлопастными роторами диаметром 23 м (75 футов). [37] В 1957 году Йоханнес Юул установил в Гедсере ветряную турбину диаметром 24 м , которая работала с 1957 по 1967 год. Это была трехлопастная турбина с горизонтальной осью, направленной против ветра и регулируемой свалкой, аналогичная тем, которые сейчас используются для коммерческого развития ветроэнергетики. [37]
Фермерская энергия и изолированные растения
[ редактировать ]В 1927 году братья Джо Джейкобс и Марселлус Джейкобс открыли фабрику Jacobs Wind в Миннеаполисе по производству ветряных генераторов для использования на фермах. Обычно они используются для освещения или зарядки аккумуляторов на фермах, находящихся вне досягаемости центральных электростанций и распределительных линий. За 30 лет фирма произвела около 30 000 небольших ветряных турбин , некоторые из которых в течение многих лет работали в отдаленных местах Африки и в экспедиции Ричарда Эвелин Берда в Антарктиду . [38] Многие другие производители производили небольшие ветряные турбины для того же рынка, в том числе компании Wincharger, Miller Airlite, Universal Aeroelectric, Paris-Dunn, Airline и Winpower.
В 1931 году была изобретена ветряная турбина Дарье , чья вертикальная ось обеспечивала иное сочетание конструктивных решений, чем обычная ветряная турбина с горизонтальной осью. Вертикальная ориентация позволяет принимать ветер любого направления без необходимости регулировки, а тяжелое генераторное и редукторное оборудование может располагаться на земле, а не на вершине башни.
К 1930-м годам ветряные мельницы широко использовались для выработки электроэнергии на фермах в США, где системы распределения еще не были установлены. Эти машины, используемые для пополнения аккумуляторных батарей, обычно имели генерирующую мощность от нескольких сотен ватт до нескольких киловатт. Помимо обеспечения электроэнергией фермы, они также использовались для изолированных целей, таких как электрификация мостовых конструкций для предотвращения коррозии. В тот период высокопрочная сталь была дешевой, и ветряные мельницы размещались на сборных открытых стальных решетчатых башнях .
Наиболее широко используемым небольшим ветрогенератором, произведенным для американских ферм в 1930-х годах, был двухлопастной двигатель с горизонтальной осью производства Wincharger Corporation. Его пиковая мощность составляла 200 Вт. Скорость лопастей регулировалась изогнутыми пневматическими тормозами рядом со ступицей, которые срабатывали при чрезмерных скоростях вращения. Эти машины все еще производились в Соединенных Штатах в 1980-х годах. В 1936 году в США начался проект электрификации сельской местности , который уничтожил естественный рынок энергии, вырабатываемой ветром, поскольку сетевое распределение электроэнергии обеспечивало ферму более надежной полезной энергией при определенном объеме капиталовложений.
В Австралии корпорация Dunlite построила сотни небольших ветрогенераторов для обеспечения электроэнергией изолированных почтовых станций и ферм. Эти машины производились с 1936 по 1970 год. [39]
Бытовые турбины
[ редактировать ]
Предшественником современных бытовых ветряных генераторов с горизонтальной осью был WIME D-30, находившийся в эксплуатации в Балаклаве , недалеко от Ялты , СССР , с 1931 по 1942 год. Это был генератор мощностью 100 кВт на башне высотой 30 м (100 футов), подключенный к местная распределительная сеть 6,3 кВ. Он имел трехлопастной 30-метровый ротор на стальной решетчатой башне. [41] Сообщается, что годовой коэффициент загрузки составляет 32 процента, [42] мало чем отличается от нынешних ветряных машин. [43]
В 1941 году первая в мире ветряная турбина мощностью в мегаватт была подключена к местной системе распределения электроэнергии на горе, известной как Дедушка-Ноб в Каслтоне, штат Вермонт , США. Он был разработан Палмером Косслеттом Патнэмом и изготовлен компанией S. Morgan Smith . Эта турбина Смита-Патнэма мощностью 1,25 МВт проработала 1100 часов, прежде чем лопасть вышла из строя в известном слабом месте, которое не было усилено из-за нехватки материалов во время войны. Ни одно подразделение аналогичного размера не смогло повторить этот «смелый эксперимент» в течение примерно сорока лет. [40]
Топливосберегающие турбины
[ редактировать ]Во время Второй мировой войны небольшие ветрогенераторы использовались на немецких подводных лодках для подзарядки батарей подводных лодок в качестве меры экономии топлива. В 1946 году маяк и жилые дома на острове Нойверк частично питались от ветряной турбины мощностью 18 кВт и диаметром 15 метров для экономии дизельного топлива. Эта установка проработала около 20 лет, прежде чем была заменена подводным кабелем, ведущим на материк. [44]
На станции d'Etude de l'Energie du Vent в Ножан-ле-Руа во Франции с 1956 по 1966 год эксплуатировалась экспериментальная ветряная турбина мощностью 800 кВА. [45]
1973–2000
[ редактировать ]развитие США
[ редактировать ]С 1974 по середину 1980-х годов правительство США работало с промышленностью над развитием технологии и созданием крупных коммерческих ветряных турбин. были Ветряные турбины НАСА разработаны в рамках программы создания в США индустрии ветряных турбин промышленного масштаба. При финансировании Национального научного фонда , а затем Министерства энергетики США (DOE), в общей сложности было введено в эксплуатацию 13 экспериментальных ветряных турбин. эксплуатации в четырех основных конструкциях ветряных турбин. Эта программа исследований и разработок положила начало многим технологиям турбин мощностью в несколько мегаватт, которые используются сегодня, в том числе: стальные трубчатые башни, генераторы с регулируемой скоростью, композитные материалы лопаток, управление частичным шагом, а также аэродинамическое, структурное и акустическое инженерное проектирование. возможности. Большие ветряные турбины, разработанные в рамках этих усилий, установили несколько мировых рекордов по диаметру и выходной мощности. В 1981 году кластер ветряных турбин MOD-2 из трех турбин выработал 7,5 мегаватт электроэнергии. В 1987 году MOD-5B была крупнейшей одиночной ветряной турбиной, действующей в мире, с диаметром ротора почти 100 метров и номинальной мощностью 3,2 мегаватта. . Он продемонстрировал готовность на уровне 95 процентов, беспрецедентный уровень для новой ветровой турбины первого агрегата. MOD-5B имел первую крупномасштабную трансмиссию с регулируемой скоростью и секционированный двухлопастный ротор, который позволял легко транспортировать лопасти. WTS-4 мощностью 4 мегаватта удерживал мировой рекорд по выходной мощности более 20 лет. Хотя более поздние модели продавались на коммерческой основе, ни одна из этих двухлопастных машин так и не была запущена в массовое производство. Когда с 1980 по начало 1990-х цены на нефть упали в три раза, [46] многие производители турбин, как крупные, так и мелкие, ушли из бизнеса. Коммерческие продажи NASA/Boeing Mod-5B, например, прекратились в 1987 году, когда компания Boeing Engineering and Construction объявила, что «планирует уйти с рынка, поскольку низкие цены на нефть делают ветряные мельницы для производства электроэнергии неэкономичными». [47]
Позже, в 1980-х годах, Калифорния предоставила налоговые скидки на ветроэнергетику. Эти скидки профинансировали первое крупное использование энергии ветра для производства электроэнергии. Эти машины, собранные в больших ветропарках, таких как Альтамонт-Пасс, по современным стандартам развития ветроэнергетики будут считаться маленькими и неэкономичными.
Датская разработка
[ редактировать ]
первая в мире ветряная турбина мощностью несколько мегаватт Гигантские перемены произошли в 1978 году, когда была построена . Она стала пионером во многих технологиях, используемых в современных ветряных турбинах, и позволила компаниям Vestas, Siemens и другим получить необходимые им детали. Особенно важной была новая конструкция крыла с помощью немецких специалистов по воздухоплаванию. Силовая установка имела мощность 2 МВт, имела трубчатую башню, крыло с регулируемым шагом и три лопасти. Его построили учителя и ученики школы «Твинд». Перед завершением этих «любителей» много высмеивали. Турбина работает до сих пор и выглядит почти идентично новейшим и современным мельницам.
Развитие коммерческой ветроэнергетики в Дании подчеркивало постепенное повышение мощности и эффективности на основе обширного серийного производства турбин, в отличие от моделей развития, требующих значительных шагов по увеличению размера установки, основанных, главным образом, на теоретической экстраполяции. Практическим следствием является то, что все коммерческие ветряные турбины напоминают датскую модель , легкую трехлопастную конструкцию, направленную против ветра. [48]
Все основные турбины с горизонтальной осью сегодня вращаются одинаково (по часовой стрелке), чтобы представить целостное представление. Однако ранние турбины вращались против часовой стрелки, как старые ветряные мельницы, но с 1978 года и далее произошел сдвиг. Индивидуалистически настроенный поставщик лопастей Økær принял решение сменить направление, чтобы отличаться от коллектива Tvind и их небольших ветряных турбин. Некоторыми из заказчиков блейдов были компании, которые позже превратились в Vestas , Siemens , Enercon и Nordex . Общественный спрос требовал, чтобы все турбины вращались одинаково, и успех этих компаний сделал вращение по часовой стрелке новым стандартом. [49]
Самодостаточность и возвращение на землю
[ редактировать ]В 1970-е годы многие люди начали стремиться к самодостаточному образу жизни. Солнечные элементы были слишком дорогими для мелкомасштабной генерации электроэнергии, поэтому некоторые обратились к ветряным мельницам. Сначала они строили специальные конструкции, используя дерево и автомобильные детали. Большинство людей обнаружили, что надежный ветрогенератор — это инженерный проект средней сложности, далеко превосходящий возможности большинства любителей. Некоторые начали искать и восстанавливать фермерские ветрогенераторы 1930-х годов, из которых особым спросом пользовались машины компании Jacobs Wind Electric Company. Сотни машин Jacobs были отремонтированы и проданы в 1970-е годы. [ нужна ссылка ]
Основываясь на опыте восстановления ветряных турбин 1930-х годов, новое поколение американских производителей начало строить и продавать небольшие ветряные турбины не только для зарядки аккумуляторов, но и для подключения к электрическим сетям. Первым примером может служить корпорация Enertech из Нориджа, штат Вермонт, которая начала производство моделей мощностью 1,8 кВт в начале 1980-х годов.
В 1990-х годах, когда эстетика и долговечность стали более важными, турбины размещали на трубчатых стальных или железобетонных башнях. Маленькие генераторы подключаются к башне на земле, затем башню поднимают на место. Генераторы большего размера поднимаются на вершину башни, а внутри башни есть лестница или лестница, позволяющая техническим специалистам добраться до генератора и обслуживать его, защищая при этом от непогоды.
21 век
[ редактировать ]
В начале 21-го века ископаемое топливо все еще было относительно дешевым, но растущая обеспокоенность по поводу энергетической безопасности , глобального потепления и возможного истощения ископаемого топлива привела к расширению интереса ко всем доступным формам возобновляемой энергии . Зарождающаяся коммерческая ветроэнергетика начала расширяться устойчивыми темпами роста около 25% в год, что обусловлено доступностью крупных ветровых ресурсов и снижением затрат из-за совершенствования технологий и управления ветряными электростанциями. [50]
Устойчивый рост цен на нефть после 2003 года привел к усилению опасений, что пик добычи нефти неизбежен, что еще больше увеличило интерес к коммерческой ветроэнергетике. Несмотря на то, что энергия ветра генерирует электричество, а не жидкое топливо, и, таким образом, не является непосредственной заменой нефти в большинстве применений (особенно на транспорте), опасения по поводу нехватки нефти только усиливают необходимость расширения ветроэнергетики. Ранее нефтяные кризисы уже заставили многих коммунальных и промышленных потребителей нефти перейти на уголь или природный газ . Ветроэнергетика продемонстрировала потенциал для замены природного газа при производстве электроэнергии по затратам.
К 2021 году энергия ветра произвела 4872 тераватт-час, что составляет 2,8% от общего первичной энергии. производства [51] и 6,6% от общего производства электроэнергии. [52] Технологические инновации продолжают стимулировать новые разработки в области применения энергии ветра. [53] [54] К 2015 году самой крупной ветряной турбиной была Vestas V164 мощностью 8 МВт для использования на море. К 2014 году в мире работало более 240 000 ветряных турбин коммерческого размера, производивших 4% мировой электроэнергии. [55] [56] Общая установленная мощность превысила 336 ГВт в 2014 году, при этом лидировали по количеству установок Китай, США, Германия, Испания и Италия.
В Соединенных Штатах ветроэнергетика получила поддержку благодаря государственной налоговой льготе на производство (PTC), продвигающей ветроэнергетику, однако с тех пор срок их действия истек, и по состоянию на 2022 год они не продлевались. С точки зрения ценообразования General Electric (производитель ветровой энергии) турбинные технологии) отметил рост цен на сталь, что отрицательно сказалось на поставках ветровой энергии в результате инфляции. [57] PTC имеет льготу в течение 10 лет с даты строительства в размере от 1 цента до 1,9 цента за кВтч. Кредит предполагался как временный, но продлевался 13 раз. В некоторых штатах, таких как Небраска, на местном уровне наблюдается сопротивление ветроэнергетическим проектам, когда местные группы отвергают проекты ветроэнергетики. [58] [59] В результате ветер обеспечивает более 8% электроэнергии Соединенных Штатов и достиг рекордного пика в 24,5% доли электроэнергии. [60] [61] Требуются крупные проекты для доставки энергии ветра на рынки, где она необходима. В Колорадо . компания Xcel Energy одобрила проект стоимостью 1,7 миллиарда долларов по прокладке линии электропередачи протяженностью 560 миль [62]
В Европе ветроэнергетика столкнулась с аналогичным давлением со стороны мировых цен на сталь, а также с давлением, вызванным войной России в Украине . В результате европейские производители оригинального ветроэнергетического оборудования (OEM) столкнулись с проблемами рентабельности из-за перемещения доли рынка в Китай. [63] По оценкам Министерства энергетики США, от 60% до 75% башен и от 30% до 50% лопастей и ступиц производятся внутри страны. [61]
Технология плавающей ветряной турбины
[ редактировать ]Морская ветроэнергетика начала выходить за рамки мелководных турбин с фиксированным дном, начиная с конца первого десятилетия 2000-х годов. Первая в мире действующая глубоководная большой мощности плавучая ветряная турбина Hywind была введена в эксплуатацию в Северном море у берегов Норвегии в конце 2009 года. [64] [65] стоимость долларов США ). строительства и развертывания составила около 400 миллионов крон (около 62 миллионов [66]
Эти плавучие турбины представляют собой совершенно другую технологию строительства — они скорее ближе к плавучим нефтяным вышкам, чем традиционные мелководные моносвайные фундаменты используются в других крупных морских ветряных электростанциях с фиксированным дном, которые до сих пор .
К концу 2011 года Япония объявила о планах построить многоблочную плавучую ветряную электростанцию с шестью турбинами мощностью по 2 мегаватта у побережья Фукусимы на северо-востоке Японии, где цунами 2011 года и ядерная катастрофа создали дефицит электроэнергии. [67] Первоначальный этап оценки должен был быть завершен в 2016 году: «Япония планирует построить до 80 плавучих ветряных турбин у Фукусимы к 2020 году». [67] стоимостью около 10–20 миллиардов иен. [68] Однако в конечном итоге японское правительство потратило около 60 миллиардов иен на тестовые ветроэнергетические проекты на Фукусиме в период с ноября 2013 года по декабрь 2020 года, когда было решено, что сочетание технических проблем и отсутствия коммерческой выгоды оправдывает закрытие и вывод из эксплуатации сооружений с апреля 2021 года. [69]
Бортовые турбины
[ редактировать ]В бортовых ветроэнергетических системах используются аэродинамические профили или турбины, поддерживаемые в воздухе за счет плавучести или аэродинамической подъемной силы. Цель состоит в том, чтобы исключить затраты на строительство башни и позволить извлекать энергию ветра из более устойчивых и быстрых ветров, находящихся выше в атмосфере. Пока еще не построено никаких сетевых электростанций. Было продемонстрировано множество концепций дизайна. [70] [71] [72]
См. также
[ редактировать ]- Энергия ветра в Огайо – история
- Growian - экспериментальная турбина 1980-х годов, на тот момент самая большая из когда-либо построенных.
- Хронология солнечных батарей
- Развитие энергетики
- Очерк энергии
- Исследование умных сетей
- Хронология исследований устойчивой энергетики с 2020 г. по настоящее время # Ветроэнергетика
- Список лет в науке
Примечания
[ редактировать ]- ^ Термины «горизонтальный» и «вертикальный» относятся к плоскости вращения парусов. Современные ветряные турбины обычно называют плоскостью вращения главной оси (ветрового вала). Таким образом, горизонтальную мельницу можно также описать как «ветряную мельницу с вертикальной осью», а вертикальную мельницу также можно описать как «ветряную мельницу с горизонтальной осью».
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Ахмад И. Хасан , Дональд Рутледж Хилл (1986). Исламские технологии: иллюстрированная история , с. 54. Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-42239-6 .
- ^ Лукас, Адам (2006), Ветер, Вода, Работа: древние и средневековые технологии фрезерования , Brill Publishers, стр. 65, ISBN 90-04-14649-0
- ^ «Австриец был первым, кто разработал ветряную турбину, а не Бит или де Гойон» . ВЕТРОВЫЕ РАБОТЫ . 25 июля 2023 г. Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ Ветроэнергетика, ИГ (2 августа 2023 г.). «Сенсация: австрийцы построили первую ветряную турбину 140 лет назад» . www.igwindkraft.at (на немецком языке) . Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ «Международная электротехническая выставка в Вене в 1883 году: с особым вниманием к организации, а также конструктивным и механическим системам / Э. Р. Леонхардт» . www.e-rara.ch . 1884 год . Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Прайс, Тревор Дж. (3 мая 2005 г.). «Джеймс Блит – первый современный британский инженер по ветроэнергетике». Ветротехника . 29 (3): 191–200. дои : 10.1260/030952405774354921 . S2CID 110409210 . [ мертвая ссылка ]
- ^ Шеклтон, Джонатан. «Первая в мире Шотландия дает студенту-инженеру урок истории» . Университет Роберта Гордона. Архивировано из оригинала 17 декабря 2008 года . Проверено 20 ноября 2008 г.
- ^ Анон. Ветряная мельница мистера Браша «Динамо». Архивировано 7 июля 2017 года в Wayback Machine , Scientific American , Vol. 63 № 25, 20 декабря 1890 г., с. 54.
- ^ Пионер ветроэнергетики: Чарльз Ф. Браш. Архивировано 8 сентября 2008 года в Wayback Machine , Датская ассоциация ветроиндустрии. По состоянию на 2 мая 2007 г.
- ^ «История ветроэнергетики» в Энергетической энциклопедии Катлера Дж. Кливленда (ред.) . Том. 6, Эльзевир, ISBN 978-1-60119-433-6 , 2007 г., стр. 421–22
- ^ « Фрилайт » . Лидер Лонгрича . Том. 11, нет. 561. Квинсленд, Австралия. 16 декабря 1933 г. с. 5 . Проверено 26 марта 2023 г. - из Национальной библиотеки Австралии.
- ^ «История ветроэнергетики США» . Energy.gov.ru . Архивировано из оригинала 15 декабря 2019 года . Проверено 10 декабря 2019 г.
- ^ Ричи, Ханна ; Розер, Макс . «Производство и потребление энергии» . Наш мир в данных . Проверено 17 марта 2023 г.
- ^ Ричи, Ханна; Розер, Макс. «Электромикс» . Наш мир в данных . Проверено 17 марта 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Дитрих Лорманн, «От восточной к западной ветряной мельнице», Архив истории культуры , том 77, выпуск 1 (1995), стр. 1–30 (10 и далее).
- ^ Сатьяджит, Мэтью (2006). Ветроэнергетика: основы, анализ ресурсов и экономика . Шпрингер Берлин Гейдельберг . стр. 1–9. ISBN 978-3-540-30905-5 .
- ^ Драхманн, А.Г. , «Ветряная мельница Героя», Центавр , 7 (1961), стр. 145–151.
- ^ Jump up to: а б Шепард, Деннис Г. (декабрь 1990 г.). «Историческое развитие ветряной мельницы». Отчет подрядчика НАСА (4337). Корнеллский университет . CiteSeerX 10.1.1.656.3199 . дои : 10.2172/6342767 . hdl : 2060/19910012312 .
- ^ Лукас, Адам (2006). Ветер, вода, работа: древние и средневековые технологии фрезерования . Издательство «Брилл». п. 105. ИСБН 90-04-14649-0 .
- ^ Лукас, Адам (2006), Ветер, Вода, Работа: древние и средневековые технологии фрезерования , Brill Publishers, стр. 65, ISBN 90-04-14649-0
- ^ Лукас, Адам (2006). Ветер, вода, работа: древние и средневековые технологии фрезерования . Издательство «Брилл». п. 65. ИСБН 978-90-04-14649-5 .
- ^ Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64–69. (см. Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение», архивировано 25 декабря 2007 г. в Wayback Machine )
- ^ Дитрих Лорманн, «От восточной к западной ветряной мельнице», Архив истории культуры , Том 77, выпуск 1 (1995), стр. 1–30 (18 и далее).
- ^ Jump up to: а б Марк Курлански, Соль: всемирная история , Penguin Books, Лондон, 2002 г. ISBN 0-14-200161-9 , стр. 419
- ^ Мери, Йозеф В. (2005). Средневековая исламская цивилизация: Энциклопедия . Том. 2. Рутледж . п. 711. ИСБН 978-0-415-96690-0 .
- ^ Линн Уайт-младший, Средневековые технологии и социальные изменения (Оксфорд, 1962), с. 87.
- ^ Линн Уайт-младший. Средневековые технологии и социальные изменения (Оксфорд, 1962), стр. 86–87, 161–162.
- ^ История ветроэнергетики в Энергетической энциклопедии, том. 6 , стр. 420
- ^ Администратор. «Ветряные мельницы Миконоса» . mymykonos.eu . Проверено 8 февраля 2016 г.
- ^ «Ветряные мельницы Миконоса» . mykonos-tours.gr . Проверено 8 февраля 2016 г.
- ^ Шеклтон, Джонатан. «Первая в мире Шотландия дает студенту-инженеру урок истории» . Университет Роберта Гордона. Архивировано из оригинала 17 декабря 2008 года . Проверено 20 ноября 2008 г.
- ^ [Анон, 1890, 'Mr. Ветряная мельница Браша «Динамо», Scientific American, том 63, вып. 25, 20 декабря, с. 54]
- ^ Пионер ветроэнергетики: Чарльз Ф. Браш. Архивировано 8 сентября 2008 года в Wayback Machine , Датская ассоциация ветроиндустрии. По состоянию на 2 мая 2007 г.
- ^ История ветроэнергетики в Катлере Дж. Кливленде, (редактор) Энциклопедия энергетики, том 6 , Elsevier, ISBN 978-1-60119-433-6 , 2007 г., стр. 421–422
- ^ Уорнс, Кэти. «Пуль ла Кур стал пионером ветряных мельниц в Дании» . История, потому что она есть . Архивировано из оригинала 29 января 2013 года . Проверено 20 января 2013 г.
- ^ История ветроэнергетики в Энергетической энциклопедии , стр. 421
- ^ Jump up to: а б История ветроэнергетики в Энергетической энциклопедии Vol. 6 , стр. 426
- ^ История ветроэнергетики в Энергетической энциклопедии, том. 6 , стр. 422
- ^ http://www.pearen.ca/dunlite/Dunlite.htm Страница истории Dunlite Проверено 28 ноября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Возвращение ветроэнергетики в Дедушку Ноб и округ Ратленд. Архивировано 28 августа 2008 года в Wayback Machine , Noble Environmental Power, LLC, 12 ноября 2007 года. Получено с веб-сайта Noblepower.com 10 января 2010 года. Комментарий: это настоящее горы название турбина была построена, если вам интересно.
- ^ Эрих Хау, Ветряные турбины: основы, технологии, применение, экономика , Биркхойзер, 2006 г. ISBN 3-540-24240-6 , стр. 32, с фото
- ^ Алан Вятт, Электроэнергетика: проблемы и выбор (1986), Book Press Ltd., Торонто, ISBN 0-920650-00-7 , стр. NN
- ^ См. также Роберт В. Райтер. Энергия ветра в Америке: страница истории 127, где дается немного другое описание.
- ^ Дмитрий Р. Штайн, Пионер в Северном море: турбина Insel Neuwerk 1946 года , в журнале IEEE Power and Energy Magazine , сентябрь/октябрь 2009 г., стр. 62–68.
- ^ Кэви, Жан-Люк (2004). «Лучший 800 кВА – цыганский аэрогенератор» . Проверено 26 ноября 2008 г.
- ^ Цена на нефть ,
- ^ http://www.seattlepi.com/archives/1987/8701230009.asp [ постоянная мертвая ссылка ] Гавайцы получили последний ветрогенератор Boeing. Макани Хо'Олапа обеспечит электроэнергией 1140 жилых домов, 1987 г.
- ^ Пол Гайп. Энергия ветра достигает зрелости , Джон Уайли и сыновья, 1995. ISBN 0-471-10924-X , Глава 3
- ^ Гроув-Нильсен, Эрик. Окэр Ветроэнергетика 1977–1981 Ветры перемен . Дата обращения: 1 мая 2010 г.
- ^ «BTM прогнозирует 340 ГВт ветровой энергии к 2013 году» . Renewableenergyworld.com. 27 марта 2009 года . Проверено 29 августа 2010 г.
- ^ Ричи, Ханна; Розер, Макс. «Производство и потребление энергии» . Наш мир в данных . Проверено 17 марта 2023 г.
- ^ Ричи, Ханна; Розер, Макс. «Электромикс» . Наш мир в данных . Проверено 17 марта 2023 г.
- ^ Клайв, П.Дж.М., Windpower 2.0: технологии принимают вызов. Архивировано 13 мая 2014 г. в веб-сайте Wayback Machine Environmental Research Web, 2008. Проверено: 9 мая 2014 г.
- ^ Клайв, П.Дж.М., Появление эоликов , TEDx Университет Стратклайда (2014). Проверено 9 мая 2014 г.
- ^ Ветер в цифрах , Глобальный совет по ветроэнергетике
- ^ Всемирная ассоциация ветроэнергетики (2014 г.). Отчет за полугодие 2014 года . WWEA. стр. 1–8.
- ^ Брайс, Роберт. «Ветровые проекты отклонены в Небраске и Огайо, всего с 2015 года в США отклонено 328 проектов» . Форбс . Проверено 19 июля 2022 г.
- ^ Брайс, Роберт. «Ветровые проекты отклонены в Небраске и Огайо, всего с 2015 года в США отклонено 328 проектов» . Форбс . Проверено 19 июля 2022 г.
- ^ «WINDExchange: Налоговый кредит на производство и инвестиционный налоговый кредит для ветроэнергетики» . Windexchange.energy.gov . Проверено 19 июля 2022 г.
- ^ «Содействие росту ветроэнергетической отрасли США: федеральные стимулы, финансирование и возможности партнерства» (PDF) . Министерство энергетики США . Июнь 2021 года . Проверено 13 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Кесслер, Ричард (12 июля 2022 г.). «Ветер и солнечная энергия заряжают свинец, поскольку возобновляемые источники энергии встряхивают электроэнергетический сектор США рекордными поставками: EIA | Recharge» . Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Проверено 19 июля 2022 г.
- ^ « Это наш новый товарный урожай»: корпоративная лихорадка за использование возобновляемых источников энергии преобразует Восточные равнины» . Колорадо Сан . 19 июня 2022 г. Проверено 19 июля 2022 г.
- ^ Радовиц (b_radowitz), Бернд (5 апреля 2022 г.). « У нас всех проблемы» | Производители ветряных турбин продают в убыток и находятся в «саморазрушающемся цикле», признают боссы | Подзарядка» . Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Проверено 19 июля 2022 г.
- ^ Мадслиен, Йорн (8 сентября 2009 г.). «Плавучий вызов морской ветряной турбине» . Новости Би-би-си . Проверено 14 сентября 2009 г.
- ^ Рэмси Кокс (февраль – март 2010 г.). «Энергия воды + энергия ветра = победа!» . Новости Матери-Земли . Проверено 3 мая 2010 г.
- ^ «Statoil использует опыт морской добычи нефти для разработки первой в мире плавучей ветряной турбины» . Журнал «Новые технологии». 8 сентября 2009 года . Проверено 21 октября 2009 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б «Япония планирует построить плавучую ветряную электростанцию» . Брейкбалк . 16 сентября 2011 года. Архивировано из оригинала 21 мая 2012 года . Проверено 12 октября 2011 г.
- ↑ Йоко Кубота Япония планирует плавучую ветряную электростанцию для побережья Фукусимы Reuters , 13 сентября 2011 г. Доступ: 19 сентября 2011 г.
- ^ «Авария первой в мире морской плавучей ветряной электростанции в Фукусиме разочаровала 3.11 выживших — Майничи» . Майнити Дейли Ньюс . 5 марта 2021 г.
- ^ Гриффит, Сол (23 марта 2009 г.). «Высотная энергия ветра от воздушных змеев! (видео)» . Проверено 5 марта 2014 г.
- ^ Гольдштейн, Лео. «Почему воздушная ветроэнергетика» . Архивировано из оригинала 11 августа 2014 года . Проверено 5 марта 2014 г.
- ^ Energy Kite Systems http://www.energykitesystems.net
Внешние ссылки
[ редактировать ]
