СУЩЕСТВУЮЩИЕ ГИБРИДНЫЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ НА БАЗЕ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

СУЩЕСТВУЮЩИЕ ГИБРИДНЫЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ НА БАЗЕ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Зражевский Александр Викторович

инженер, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова,

РФ, г. Новочеркасск

Кравцов Андрей Геннадьевич

бакалавр, Южный университет Института управления, бизнеса и права,

РФ, г. Ростов-на-Дону

EXISTING HYBRID POWER SYSTEMS BASED ON WIND GENERATORS AND PROSPECTS FOR THEIR APPLICATION

Alexander Zrazhevskiy

Engineer, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI),

Russia, Novocherkassk

Andrey Kravtsov

Bachelor, Southern University IMBL

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной работе описываются существующие системы гибридных электростанций с основным элементом энерговыработки в виде ветрогенератора с подключенным к нему дополнительным источником энергии, что сделано для сглаживания поступления энергии в систему. Обоснована возможность применения указанных конструкций для домохозяйств, поселков, небольших городов.

ABSTRACT

This paper describes the existing systems of hybrid power plants with the main power generation element in the form of a wind generator with an additional power source connected to it, which is done to smooth out the energy input into the system. The possibility of using these structures for households, villages, small towns has been substantiated.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии; ветрогенератор, солнечная панель, офшорная ветроэнергетика, топливный генератор энергии.

Keywords: renewable energy sources; wind generator, solar panel, offshore wind power, fuel energy generator.

Гибридные электростанции – это энергетические установки для производства электрической энергии из двух или более источников. В настоящее время одним из основных источников “зеленой” энергии как для промышленного, так и для частного пользования являются ветрогенераторы различных мощностей и конфигураций [1]. Однако, независимо от размера энергосистемы, с целью обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии в безветренные периоды времени целесообразно устанавливать ветрогенераторы в одной системе с другими источниками энергии.

Основным нормативным документом, который регламентирует использование электростанций на базе возобновляемых источников энергии, является группа стандартов ГОСТ 56124:2014, который является аналогом международного регламентирующего документа IEC/TS 62257-1:2003. Известны случаи установки в рамках одной энергетической системы таких элементов как:

1. Ветрогенератор и солнечные батареи [2]

Сглаживание поступающей в сеть энергии и получение энергии даже в безветренные дни являются основными целями разработки совместных гелиоветровых установок. Основная перспектива использования подобных систем — обеспечение электроэнергией частных хозяйств, небольших сел и поселков или нескольких населенных пунктов, которые не присоединены к общей энергетической сети. В сочетании с топливными генераторами это дает возможность обеспечить непрерывную подачу энергии потребителям независимо от силы ветра, погодных условий и других факторов.

2. Ветрогенератор и топливный генератор [4]

Основным преимуществом дополнительных генераторов является их независимость от сезонных изменений и погодных колебаний. К недостаткам мощных генераторов топливного типа относится очень сильный шум устройства и необходимость хранить у себя на участке значительные запасы топлива для его работы. Также топливные генераторы выделяют большое количество загрязняющих веществ, что негативно сказывается на здоровье людей, эксплуатирующих данные установки.

Рисунок 1. Солнечные энергоресурсы России [3]

Обычно используют генераторы трех типов – бензиновый, газовый или дизель-генератор. Расход топлива дизельного генератора меньше бензинового. Поэтому бензиновые генераторы чаще используют для кратковременной работы. Дизельные генераторы могут быть основным источником энергии, работая длительное время и потребляя при этом меньше топлива.

В последнее время все большее распространение получают газовые генераторы. Они дороже бензиновых или дизельных, но дешевле в эксплуатации. Их недостаток заключается в том, что большинство генераторов этого типа требует подключения к газовой сети [5, 6]. Установка подобного агрегата осуществляется только на основании пакета разрешительных документов и при обязательном участии в монтаже бригады мастеров из местного газораспределительного предприятия. Существуют автономные газовые генераторы, но большинство из них работают от обычных газовых баллонов, то есть в течение очень ограниченного периода времени.

Совместное применение ветрогенератора и топливного генератора оптимально в частных хозяйствах, селах, поселках, удаленных от централизованных энергосетей регионов с высокими среднегодовыми показателями скорости ветра.

3. Ветрогенератор и электролизная система по производству водорода (для случая морских ветряных турбин) [7, 8]

Офшорная ветроэнергетика – идеальная технология для производства водорода методом электролиза. В то же время, поставка электроэнергии от удалённых морских ветровых электростанций на сушу для последующего производства водорода - достаточно дорогостоящий процесс. Дешевле производить водород на месте и транспортировать его на берег по единому магистральному трубопроводу, к которому газ стекается от отдельных офшорных станций и морских/островных электролизных установок.

Электролизёр должен быть спроектирован так, чтобы его можно было интегрировать с морским ветрогенератором и чтобы он смог следовать за профилем выработки турбины. Кроме того, система должна включать процессы опреснения и очистки воды, что позволит использовать морскую воду в качестве сырья для процесса электролиза.

Быстрые темпы развития “зеленой” энергетики и увеличение количества частных потребителей ветровой энергии невозможны без постоянных улучшений технологии – повышения КПД установок, снижения эксплуатационных затрат и затрат на первоначальное приобретение конструкций, внедрения новых методов сборки, ускоряющих и удешевляющих производство [9]. Тем не менее, ветрогенераторы более эффективно использовать в сочетании с другими источниками энергии – солнечными панелями, топливными генераторами, электролизными системами. Это позволяет сгладить поступление энергетического ресурса и обеспечить любое количество потребителей – от частных домохозяйств, до крупных поселков и городов – дешевой и доступной энергией независимо от погодных условий.

Список литературы:

1. Vadim Khudoyarov, Dmitry Samsonenko, Artyom Nikulin, Nikolai Barbashov and Leila Abdullina, The optimal profile of wind generator blade modelling with CFD-method // Journal of Physics: Conference Series, Volume 1679, Issue 5, 2020.
2. Ищук Я. О., Сандюк А. П., Тодорцев Ю. К. Исследование эффективности использования ветрогенератора и солнечной батареи, как вспомогательных источников электрической энергии // ТАРП. 2014. №2 (18).
3. Татьяна Ланьшина, Ветроэнергетический рынок России: Потенциал развития новой экономики // Изменение климата, энергия и окружающая среда, 48 с., март 2021.
4. Степаненко В.П. К вопросу повышения ресурсосбережения на автономных электростанциях в республике Саха Якутия // ГИАБ. 2018. №6.
5. Зражевский А.В. Способы монтажа печатных плат на установочный автомат на базе дельта-робота // Сборник избранных статей по материалам научных конференций ГНИИ «Нацразвитие» – СПб, 2021 – 95-97 с.
6. Зражевский А.В. Оценка точности перемещений дельта-робота для 3Д печати // Поколение будущего: сборник избранных статей Международной студенческой научной конференции – СПб, ГНИИ «Нацразвитие», 2021 – 70-73 с.
7. Гриценко А. В., Соловей В. В., Внукова Н. В. Снижение эмиссии диоксида углерода на основе использования ветроводородных технологий // Вестник ХНАДУ. 2014. №64.
8. Абдуллина Л.Р., Подольский А.И. Обзор методик расчета углеродного следа // Высокие технологии и инновации в науке. Санкт-Петербург, 2020. С. 80-82.
9. Зражевский А.В. Актуальность использования методов имитационного моделирования технологических процессов // Сборник избранных статей по материалам научных конференций ГНИИ «Нацразвитие» – СПб, ГНИИ «Нацразвитие», 2021 – 18-20 с.