20
Голландияда жел қондырғылары 500 жылдан астам уақыт суды
құдықтан тарту үшін пайдалануда. 1890 жылы Данияда бірінші рет жел
қондырғылары электр энергиясын өндіру үшін пайдаланылды. Қазіргі таңда
Данияда электр энергияның 12%, Голландияда және Германияда 10% жел
электр станцияларында өндіріледі. Ең қуатты жел қондырғысының роторының
диаметрі 112 метрге жетеді. 2002 жылы жел энергетикасына инвестиция 32 %
құрады. Жел электр станциясында электр энергияның өндірілуі желдің
жылдамдығына тікелей тәуелді. Желдің жылдамдығы 5-25м/с (Бофорттың
шкаласы бойынша 3-9 балл) жеткен кезде жел электр станциялары тиімді
жұмыс жасайды.
1.1.1 Жел генераторлары
Жел генераторларының жұмыс істеу принципі жел энергиясын электр
энергиясына түрлендіруге негізделген. Желдің әсерінен желдөңгелегі
айналады, генератор инвертормен байланысқан аккумуляторлық батареяға
берілетін электрлік токты өндіреді, содан шығысында 220/380 В аламыз.
Желдің кинетикалық энергиясы генератордың роторын айналдыратын қалақ
қозғалысқа келтіреді [5]. Жел генераторының жүйесіне кіретін негізгі
компоненттеріне мыналар кіреді:
Генератор - аккумуляторлық батареяны қоректендіру үшін керек. Оның
қуаттылығы
аккумуляторлық
батареяның
қоректену
жылдамдығын
анықтайды. Генератор айнымалы токты өндіру үшін қажет. Генератордың ток
күші мен кернеуі желдің жылдамдығына және тұрақтылығына байланысты
болады.
Қалақ – желдің кинетикалық энергиясының әсерінен генератордың
білігін қозғалысқа келтіреді.
Діңгек – діңгек биік болған сайын жел күші жоғарылап, тұрақтылығы
артады. Діңгектердің биіктіктері мен формалары өте көп.
Контроллер – жел қондырғысының көптеген үрдістерін басқарады.
Мысалы: қалақты бұру, аккумуляторды қоректендіру, қорғаныш функциялары
және т.б. Ол генератор өндіретін айнымалы токты аккумуляторды
қоректендіру үшін тұрақты токқа айналдырады.
Аккумуляторлық батарея – желсіз күндері тұтынушыны электр
энергиясымен қамтамасыз ету үшін электр энергиясын сақтайды. Және олар
генератордан шығатын кернеуді түзейді және тұрақтандырады.
Анемоскоп және жел бағытын анықтайтын датчик – жел жылдамдығы
мен бағыты жайлы ақпаратты жинайды.
АВР – қоректендіру көзін автоматты түрде ауыстыратын ауыстырғыш.
Негізгі қоректендіру көзінен энергия өндірілмеген жағдайда басқа энергия
көзіне 0,5 секунд ішінде ауыстырады. Осы құрылғы жел қондырғысы мен
басқа да энергия көздерін бірлестіріп жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
21
1.1 сурет – Жел генераторының компоненттері
Инвертор – аккумуляторлық батареяда жиналатын айнымалы токты
көптеген электр қондырғылары пайдаланатын тұрақты токқа айналдырады.
1.2 сурет – Жел генераторының құраушылары
Жел электр станциясының қуаттылығы көптеген факторларға тәуелді
болады: мачтаның биіктігіне, ротордың, диаметріне, ротордың айналу
жылдамдығына.
22
1.3 сурет – Жел генераторының жұмыс істеу сұлбасы
1.4 сурет – Жел электр станциясының өндіретін электр энергиясының
көлемінің ротордың айналу жылдамдығына тәуелділік графигі
23
1.5 сурет – Жел электр станциясының өндіретін электр энергиясының
көлемінің ротордың диаметріне тәуелділік графигі
1.6 сурет – Жел электрстанциясының өндіретін электр энергиясының
көлемінің мачтаның биіктігіне тәуелділік графигі
24
Жел қондырғыларының роторларының орналасуына байланысты екі
түрін ажыратуға болады: тік және көлденең. Егер желдің жылдамдығы және
пайда болу мүмкіндігі төмен болса көлденең роторлы жел қондырғыларын
пайдаланған жөн. Өйткені көлденең роторлы жел қондырғыларының пайдалы
әсер коэффициенттері жоғары болады. Тік роторлы жел қондырғылары әлемде
кеңінен таралған.
Қозғалыстағы ауаның кинетикалық энергиясы мынаған тең:
(1.1).
S aймақ арқылы өтетін ауаның қуаты мынаған тең:
(1.2).
Жел
энергетикалық
қондырғысы
арқылы
ауа
қозғалысының
энергиясының жартысы ғана механикалық энергияға айналады. Ауа
қозғалысының кинетикалық энергиясының жел электр қондырғысы арқылы
механикалық энергияға түрлендірілген ауа энергиясына қатынасы жел
энергиясының пайдаланылу коэффициенті деп аталады.
(1.3)
Жел энергиясын пайдалану коэффициентін ескере отырып жел
қондырғысының қуаттылығын мына формула бойынша есептейді:
(1.4)
1.1.2 Аккумуляторлық батареялар
Аккумуляторлық батареяларды дұрыс орналастыру және пайдалану
үшін төмендегідей ережелерді сақтау керек:
батареямен клеммалар арасында қысқа тұйықталулар шынжырын
құрмау керек, өйткені қабілетті қысқа тұйықталулар тогы
контактының клеммасын ерітеді және термиялық күйікке әкеледі;
аккумуляторлық батареяларды қуаты таусылған күйінде сақтауға
болмайды. Осы кезде электродтардың сульфатациясы болады және
батареялар өзінің сиымдылығын азайтады;
аккумуляторлық батареяны құрылғыға полярлығын дұрыс қосу керек.
Қуатталған батарея көп энергияны сақтауды және полярлықтары
дұрыс қосылмаған жағдайда құрылғыны істен шығарады;
