Вятърни турбини и паркове

10 евроцента за kWh eлектричество, произведено от вятърни турбини е действащата сега (2010 г.) преференциална цена за задължително изкупуване на 100% генерираното електричество от електроцентралите, работещи с безплатната вятърна енергия. За последните години тази цена се увеличи близо 2 пъти и ежегодно преференциалните условия за ветроенергийните инвеститори се подобряват по Закон. Срокът за изкупуване на електроенергията по посочените преференциални цени по Закон e 15 г., а вятърната електроцентрала се изплаща от продажби на ток за около 7 г.. Само в рамките на предвидения срок за амортизация на турбините тя осигурява над 4 пъти повече пари, околкото вложените в нея. И то без да се отчитат приходите от екологичните ползи - спестените емисии въглероден диоксид (CO2) и др..

Очевидните тенденции за непрекъснато увеличение на цените на електроенергията е глобална тенденция. А дефицитнът на традиционните евергоресурси непрекъснато повишава цената им, особено след най-голямата екокатастрофа в САЩ - необратимото петролно замърсяване на Мексиканския залив. Затова, ускореното увеличение на всички енергийни цени бързо ще достигне нивото на преференциалните такива за енергия от ВЕИ. А това е най-голямата и абсолютна гаранция за инвеститорите във ВЕИ. Между впрочем, изкупните цени на тока от някои наши ТЕЦ отдавна са по-високи от преференциалните изкупни цени за тока от ВЕЦ и са съизмерими с тези на тока от малките вятърни турбини. А токът, изкупуван от градските топлофикационни ТЕЦ-ове е два пъти по-скъп от този от големите ВЕЦ и съизмерими с тока от големите вятърни турбини.

За всички, големи и малки проекти с ВЕИ, е задължителен проектът по Наредба 1627 от януари 2008 г. на МИЕ.

За законовите преференции при инвестициите във ВEИ вижте повече тук

Не всяка вятърна турбина е подходяща за масово използване у нас. Тя трябва да е високопроизводителна при ниски ветрови скорости, каквито преобладават в нашата страна. Много инвеститори у нас закупиха употребявани вятърни турбини от западна Европа. Те се оказаха неефективни, не само, защото са стари и непроизводителни модели, но и защото по принцип не са подходящи за ветроусловията на повечето места, където са монтирани. Затова още през 2007 година стана задължително по Закон предварителното проектиране на вятърни електроцентрали и други на ВЕИ у нас. Така е отпреди и в другите евродържави. Там и у нас е задължително изготвянето на вариантен проект с икономически доклад, съгласно изискванията на Наредба 1627 на Министерството на икономиката и енергетиката. Съгласно Наредбата, този доклад се изисква преди да се започнт всякакви действия и процедури, свързани с инвестиционения процес на електроцентралите на ВЕИ.

С наименованието РОТОДЖЕТ обозначачаваме новоизобретените реактивни вятърни турбини, предназначени за високоефективна работа при ниски ветроскорости. Изобретените нов клас  реактивни турбини се въртят не само заради разликата в налягането на флуида пред и зад лопатите. Но и поради формирането на реактивна струя в периферията на лопатите, която създава реактивна сила, подпомагаща въртенето. Тази сила е за сметка на натиска на флуида върху фронталните стени на лопатите. Част от този натиск се пренасочва за полезно въртене лопатите.

Освен от натиска, периферните реактивни струи се формират и от центробежно изхвърляния флуид при въртенeто, който се пренасочва в периферни реактивни струи. Особеността на използваната центробежна сила за подпомагане на въртеното е фактът, че тази сила не е класическа Нютонова сила, а е наричана от някои физици "феноменална", защото тя съществува не само при ускоряващо се въртене (с положително ъглово ускорение), но и при равномерно въртене (с нулево ъглово ускорение), както и при забавящо се въртене (с отрицателно ъглово ускорение).

Накратко - центробежната сила винаги косвено подпомага въртеното на турбината, независимо как тя се върти. Именно поради това, новоизобретеният нов клас турбини са значително по-ефективни от всички известни вятърни и хидрокинетични турбини. Това означава, че те в по-висока степен трансформират флуидната кинетична енергия в полезна такава. Анализът на генерираната електрическа мощност показа, че тя се увеличава повече за сметка на увеличения въртящ момент на ротора, и по-малко от повишаването на оборотите. Казаното, приведено към електрически величини, е приблизително равнозначно на увличение на силата на генерирания електрически ток, в по-голяма степен, в сравннеие с нарастването на напрежението. Това е известно от динамиката на електрическите машини, при която напрежението на електрогенератор, независимо дали е ротационен или линеен, расте със честотота на пресичане на силовите линии на електрическите, магнитните и електромагнитните полета. Но когато електрическият товар се увеличава, тогава е необходим много по-голям въртящ момент на вала на електрогенератора. Силата на електрическия ток се увеличава пприблизително пропорционално с ръста на механичния въртящ момент. Но при слаб вятър, например, хоризонтално-осевите конвенционални турбини не могат да самостартират, дори и електрическият товар да е малък, защото механичното съпротивление при старта е голямо и минималният въртящ момент на вала на турбината не е достатъчен тя да се върти под товар. Трудният самостарт на хоризонтално-осевите конвенционални турбини прави практически неоползотворена енергията на вятъра при скорости под 3-4 метра в секунда. Също така ветроенергията е неефективно оползотворена от конвенционалните хоризонтално-осеви турбини и при средни ветроскорости, когато турбините, макар че се въртят, коефициентът им на полезно действие е нисък, поради малкия им въртящ момент.

За съжаление преобладаващите ветроскрости на нашата територия (и не само у нас) са ниски до средни и затова конвенционалните вятърни турбини не са ефективни на голяма част от нашата териотория. Поради това най-големите ветропаркове се концентрирарха в Североизточна България, където за ветроскоростите са по-високи, но пък съществуващата електромрежа е с малък капацитет поради традиционно аграрния характер на района.

Именно ниската ефективност конвенционалните пропелерни ветрогенератори при малки и средни ветроскрости води до редица енергосистемни проблеми не само у нас, в следствие на невъзможността за по-равномерно териториално разпределение на ветро-електрогенерацията с нереактивни турбини. Този съществен недостатък на нереактивните турбини е напълно преодолян при реактивните. Мощността на реактивните турбини е сравнително много по-голяма (до 3 пъти) при по-ниски обороти на лопатите, поради значително увеличения им въртящ момент. А това е благоприятно и за значително намаления шум от тях.

Новопатентована реактивна хоризонтално-осева вятърна турбина вижте на: www.youtube.com/watch#!v=OwkLKdPuJAY&feature=channel

Видео на рефлекторна система за фотоволтаици на двуосни тракери във ветро-фотоволтаичен парк вижте на: www.youtube.com/watch#!v=9S4R_U7RExY&feature=channel 

Новоизобретеният триосен таркер вижте на: www.youtube.com/watch#!v=zA1JMB6bH3Q&feature=channel  

На това видео: www.youtube.com/watch#!v=-PX0wGi3Oag&feature=channel е показана хибридна понтонна електроцентрала с вертикални реактивни хидрокинетични и вятърни турбини. Тя е широко приложима при речни и канални бавни течения, защото новопатентованите кухи роторни лопати формират реактивни струи в изходящия им ръб, което значително увеличава тяхната ефективност и им позволява висока призводителност при ниски скорости на водните и ветровите потоци. А вертикалното положение на лопатите гарантира тяхното непрекъснато въртене, независимо от посоката на водното и вятърното течение. Бавното въртене на лопатите не е пречка, нито за подводните обитатели, нито за птиците. Електроцентралата не може да змърсява околната среда, защото в нейните отделни елементи няма маслонапълнени части или такива с други флуидни замърсители.

Сравнение на работещи конвенционална и реактивна турбина вижте на това видео: http://www.youtube.com/profile?user=miscbeep#p/u/14/bWoLchq3EME

Повече за реактивните турбини вижте тук !
 

Вятърни паркове

Ефективното преобразуване на вятърна енергия чрез вятърни електрогенератори и турбини, работещи самостоятелно или обединени във вятърeн парк, задължително изисква професионален анализ на ветроусловията, последван от енерготехнически проект с избор на най-подходящите ветро турбини. Всяка неточност, както при ветроенергийния одит, така и при избора на подходящи турбини, може да доведе до значителна надценка/подценка на годишната електропроизводителност. Тази чувствителност, към точността на ветроенергийния одит и избора на съответния вятърен генератор, се дължи на факта, че при двойно увеличение на ветроскоростта, мощността се увеличава 8 пъти, а при тройно - 27 пъти. Затова е много важен предварителният избор на място за фундиране ня всяка турбина, защото дори и над малък хълм, с височина спрямо околния терен около 50 метра, скоростта на вятъра на хълма е 2 - 2,5 пъти по-висока, отколкото в равнинния терен под него. Т.е. подценяването / надценяването на годишното електропроизводството на вятърен електрогенератор, в разглеждания случай, може да бъде в граници от 8 до 14 пъти ! За съжаление, през последните години видяхме редица примери за неудачен избор както на място, така и на вятърен електрогенератор за него. Как да се оцени ветропотенциала е описано тук. Задължителният обхват на проектирането на електроцентралите, работещи с ВЕИ вижте тук.

България има едни от най-добрите условия за ветроенергетика в Източна Европа. У нас разполагаме с множество подходящи места за ветрогенератори. Но те имат свои специфични ветроклиматични условия. За всяко място може да се избере най-подходящата вятърна турбина. Грешна е тезата, че ако вятърът е слаб, то печалбата от вятърните централи е малка. съвременните мегаватови турбини имат модели на водещи фирми, които са подходящи и за работа при по-малки ветроскорости. Всъщност, изборът на подходящите ветрогенератори, е предмет на проекта по Наредба 1627.

На горните снимки виждате ветро-фотоволтаични електроцентрали, които могат да се използват и за зареждане на акумулаторите на електрическите и  plug-in хибридите. Пирамидалната структура под турбините има две функции: първата е поддържане на фотоволтаиците в оптимален наклон за максимален добив на електроенергия и втората - да ускорява и насочва вятъра към ротора на хибридната електроцентрала. Това може да увеличи добива на електричество с над 30%, в сравнение със случая на турбина без усилвател на вятъра. Една такава патентована станция може да видите и на това видео  http://www.youtube.com/watch?v=KNptaLkgjYI  

Снимки и видео на новоизобретените реактивни и торнадо турбини вижте тук.

Фотоволтаичните панели за неголеми инсталации, както и за фотоволтаични паркове, могат да се комбинират с вятърни турбини с прозрачни лопати, работещи при ниски ветроскорости, както и с патентованата рефлекторна система за двойно увеличение на електропроизводителността им - вижте видео на www.youtube.com/watch?v=XE-mOgND07I . Така печалбата се увеличава значително.

Изграждането на фотоволтаични системи на сгради, в дворове и на други подобни места става по много бърза и опростена процедура, за която не е необходим инвестиционен проект, а само проект по наредба 1627, която може да видите тук.

Съгласно действащото законодателство преференциалните цени за изкупуване на произведената електрическа енергия са:
 - за фотоволтаични системи с мощност до 5 kWp: 0.793 лв. без ДДС за kWh (киловат час)
 - за системи по-големи от 5 kWp: 0.728 без ДДС за kWh
 - срокът за изкупуване на електроенергията по посочените преференциални цени по Закон e 25 г., а фотоволтаичната електроцентрала се изплаща от продажби на ток за около 6 г. Само в рамките на предвидения законен срок тя осигурява четири пъти повече пари, околкото вложените в нея и то без да се отчитат приходите от екологичните ползи - спестените емисии въглероден диоксид (CO2) и др..

За законовите преференции при инвестициите във ВEИ вижте повече тук

Изтеглете брошури с патентовани проекти:

Еко-автомобили и соларни фотоволтаични проекти

Вятърни и хидро-кинетични реактивни турбини

Патентовани интелигентни ПЛЮС енергийни сгради

Хибридна автоматизирана система за климатизация и елзахранване на сгради

Повече за проучването, проектирането и изграждането на вятърни електроцентрали и паркове вижте на http://star.tonchev.org

Допълнителна информация за патентованите турбини и други машини, работещи на ВЕИ може да намерите тук