Використання вітрових установок сільськими жителями:
- підйом води і отримання повітря під тиском;
- виробництво електроенергії (сприяючи розвитку сучасних технологій, що працюють на електриці);
- здійснення механічного приводу.
Підйом води
Енергія вітру завжди широко використовувалася людством для підйому води. В даний час більше 100 тисяч водяних насосів, що працюють за рахунок енергії вітру, встановлено в світі.
Більшість з них розташована в сільських неелектрифікованих районах. Вони використовуються фермерами в першу чергу для забезпечення питною водою, а також водою, необхідною для господарських потреб. Водяні насоси, що працюють за рахунок вітру, широко використовуються жителями країн, що розвиваються, в яких інтерес до цієї технології дуже високий із-за важливості забезпечення водою сільськогосподарських районів, а також завдяки простоті в обслуговуванні.
Як правило, вітряк застосовуються в комбінації з іншими джерелами енергії, що є в наявності у кожному окремому випадку.
Це означає, що для забезпечення водою, як питною, так і господарською для іригаційних або дренажних робіт, необхідно встановити відповідну комбінацію різних насосних систем, а також систему зберігання води. При необхідності щоденного підйому води об"ємом до 10 м3 системи ручних (або ножних) насосів, лебідок, а інколи і насоси, що працюють за рахунок енергії Сонця, є прекрасним доповненням для насоса, що працює за рахунок енергії вітру. Але, якщо щоденна потреба у воді збільшується, дизельні або електричні насоси стають більш конкурентоздатними.
Питання вибору правильної комбінації насосних систем з точки зору економіки і місцевих умов залежить від різноманітності фізичних, соціально-економічних і соціально-культурних умов, характерних для даної місцевості. Це має велике значення при планеруванні водопостачання сільських районів. Причини невдало проведених проектів по впровадженню водяних насосів, що працюють за рахунок енергії вітру, полягають в недотриманні одного або більшої кількості цих умов або передумов.
Так, наприклад, комбінація вітрового і ручного насосів може бути правильним рішенням для постачання водою населення за умови, що в цьому районі вітровий потенціал протягом року достатній для роботи вітряка. Якщо необхідна невелика іригаційна система, то невеликий пересувний дизельний насос, яким можуть користуватися декілька фермерів, є найбільш зручним доповненням до вітряка.
Ще один чинник, що впливає на широкомасштабне впровадження вітрових насосних установок, - це фінансова і технічна можливість потенційних споживачів, як, втім, і наявність маркетингових і сервісних служб на конкретному ринку.
Зараз на ринку існують декілька виробників вітрових насосних установок. Ці системи призначені для підйому води при швидкості вітру 2-4 м/сек зі свердловин глибиною до 1000 метрів. Типова вітрова насосна установка, що має 3-х метровий ротор, може підняти до 2000 літрів води в годину з глибини до 10 м при швидкості вітру, рівній 3 м/сек. Вітряк з 7-метровим ротором може “підняти” до 8000 літрів води в годину за тих же умов. Подібні агрегати можна використовувати для іригації під час робіт по відновленню грунту або для водопостачання віддалених районів. Вітряки легко встановлюються і прості в обслуговуванні.
Іригація
Використання енергії вітру для іригаційних цілей здається проблематичним, оскільки потреба у воді і наявність необхідних вітрових умов схильні до сильних змін протягом року. Хороший і, найголовніше, постійний вітровий потенціал необхідний для того, щоб використання вітряків в іригаційних роботах було доцільним. В цілому середня річна швидкість вітру, рівна 4 м/сек, є необхідною передумовою для того, щоб використання вітрової насосної установки в іригаційних роботах було рентабельне.
Типовий проект по використанню вітрової насосної установки для іригації був реалізований в Індонезії. Сезон дощів в цій області короткий, і традиційно фермери збирають один урожай рису в році. Під час сухого сезону, який триває близько 75% часу, рисові плантації використовуються до якості пасовищ для великої рогатої худоби. Багато територій володіють значними грунтовими водними ресурсами, які можна використовувати для іригації землі. В більшості випадків для підйому води використовуються маленькі гасові насоси потужністю 5 кінських сил. Ці насоси недороги, а витрати на паливо частково субсидуються урядом. Проте термін їх служби складає всього декілька років і працюють вони з малою ефективністю, так що загальні витрати за весь період їх роботи вельми високі. Первинна вартість малих ВЕУ вища, але загальні витрати по їх експлуатації протягом всього терміну служби досить низькі.
Проект в Оєсао, де грунтові води знаходяться на глибині всього 2-5 м, заснований на вживанні ВЕУ, що приводить в рух відцентровий насос, встановлений на поверхні землі. Насос працює від змінного струму, а його швидкість змінюється відповідно до зміни швидкості ротора вітряної турбіни. Максимальне навантаження - 3 л/сек. Система не вимагає палива і регулярного обслуговування. Гасовий насос використовується у вигляді запасного. Система в Оєсао була встановлена в 1992 році у вигляді експериментального демонстраційного проекту. З тих пір в Індонезії було встановлено ще 15 подібних систем. У країні планується установка великої кількості малих ВЕУ для іригаційних робіт.
Телекомунікації
Вітер є чудовим джерелом енергії для телекомунікаційних об'єктів, оскільки висота і розташування майданчиків, відповідних для установки антен, також підходять і для вітроустановок. Але вітряки, які використовуються в подібних місцях, мають бути особливо міцними із-за суворих кліматичних умов в горах.
Заряджання акумуляторів
Вельми зручно використовувати малі вітрогенератори для зарядки акумуляторів і їх використання для освітлення і роботи побутової техніки. Зберігання виробленої за допомогою вітру електроенергії в акумуляторах дає можливість домовласникові використовувати цю енергію тоді, коли це необхідно.
Багато моделей малих вітряків дають напругу від 14 до 28 В. Деякі моделі виробляють вищу напругу. Напруга в 12-24 В може використовуватися безпосередньо для приладів постійного струму або інвертуватися в 220 В змінного струму. Для живлення стандартних побутових приладів краще спочатку зарядити акумулятор, аби уникнути навантаження на вітряк, оскільки при низькій швидкості вітру може зупинитися ротор.
Збереження тепла
Якщо існує потреба в гарячій воді, то її можна нагрівати за допомогою спеціального нагрівача, що працює на електроенергії, виробленій за рахунок енергії вітру. Нагрівач забезпечує стандартний резервуар гарячою водою. Зберігати електроенергію в акумуляторі дорожче, ніж отримати гарячу воду. Проста система для нагріву води включає термостат, що запобігає закипанню води. Нагрівач повинен відповідати параметрам вітряка: якщо використовується 1 кВт енергії, то нагрівач також має бути потужністю в 1 кВт.
Комбінування систем "Вітер - тепловий насос"
Вітер і грунтовий тепловий насос можуть працювати за умови використання акумуляторних батарей, і забезпечення високої якості електроенергії на вході в тепловий насос. Компресори теплових насосів чутливі до якості електроенергії. Взимку існують найбільші вітру, і необхідна найбільша кількість тепла для опалювання. З'єднання вітряка з тепловим насосом може дати дорогу, але повністю автономну систему электро- теплопостачання об'єкту.
Комбінування систем "Вітер - сонце"
Вітер і сонце можуть відмінно доповнювати один одного: взимку, коли часто дме вітер, комбіновані системи “вітер-сонце” можуть, наприклад, опалювати приміщення, а влітку, коли в надлишку сонячної енергії - нагрівати воду. Подібні гібридні системи особливо привабливі для автономного електропостачання. Ці системи є автономними станціями, не приєднаними до загальної енергосистеми. Продуктивність фотоелектричної батареї досить висока влітку і відносно низька взимку. Це означає, що для річного енергозабезпечення робота автономної сонячної батареї характеризуватиметься надвиробництвом літом, і до того ж необхідно організувати зберігання виробленої енергії. Проте обоє ці рішення є дуже дорогими. У свою чергу, забезпечення електроенергією, виробленою за рахунок енергії вітру, в літній час є проблематичним із-за частих безвітряних днів. Тому переваги гібридної системи “вітер-сонце” стає очевидним.
На важливе питання про процентне співвідношення між потужностними характеристиками вітряка і сонячної батареї в комбінованій системі повинен відповісти розробник даного об'єкту. Природно, що при виборі багато що залежить від необхідного річного об'єму електроенергії і існуючих місцевих кліматичних умов.
|
