Громадный хозяйственный интерес воображают небольшие перевозные ветронасосные агрегаты для механизации водоснабжения в районах отгонного животноводства в республиках Средней Азии, Казахстана и в южных районах Альянса.
Перевозной ветронасосный агрегат обязан перемещаться совместно со скотом; по прибытии на новое место его собирают и устанавливают у водоисточника.
Таковой ветронасосный агрегат складывается из легкого ветродвигателя, приводной лебёдки и насосного оборудования, при помощи которой качают воду не только от ветродвигателя, но и при помощи животного в периоды долгого затишья.
Таковой ветронасосный агрегат поднимает в час до 1 кубического метра воды с глубины до 30 метров и абсолютно заменяет классическую кавгу — мешок из козлиной кожи, освобождая людей от изнурительного труда при подъеме воды из колодцев.
Много воды в сельском хозяйстве требуется и для полива растений, в особенности в районах с недостаточным увлажнением. В большинстве случаев эти районы имеют достаточно интенсивный ветровой режим со скоростями ветра не меньше 5 метров в секунду. Также, во время засухи, в большинстве случаев, интенсивность ветрового режима улучшается. Таковой темперамент ветрового режима в засушливых районах позволяет применять энергию ветра для механического орошения.
К. А. Тимирязев придавал значение ветродвигателям в деле борьбы с засухой. В собственной хорошей лекции «Борьба растения с засухой» в первой половине 90-ых годов XIX века он писал: «В случае, если голландцы при помощи собственных ветрянок борются с океаном, превращая море в сушу, в случае, если в отечественных городах разные усовершенствованные ветряные двигатели качают воду в верхние этажи домов, по какой причине бы тот же ветер не имел возможности бы поднять воду со дна оврагов до отметки полей? По какой причине не вынудить его возвращать корням ту воду, которую он отнимает у листвы?».
При ответе вопросов применения ветродвигателей для орошения напрашивается идея об устройстве около ветронасосной установки запасного водохранилища, из которого возможно было бы подавать воду на орошаемые участки в периоды безветрия.
Так, типовая схема оросительной совокупности с применением ветродвигателя обязана складываться из ветронасосной установки, расположенной допустимо ближе к водоисточнику; нагнетательного трубопровода либо лотка на эстакаде до водохранилища; распределительной системы и резервного водохранилища в виде открытых земляных каналов либо труб.
Учитывая громадный единовременный расход воды (до 800 кубических метров на гектар) при поливе, для целей орошения должны использоваться более замечательные универсальные ветродвигатели, каковые возможно применять и на вторых работах по окончании окончания поливного сезона.
При помощи многолопастного ветродвигателя ТВ-8 с диаметром ветрового колеса 8 метров возможно оросить участок площадью 5—6 гектаров. Наряду с этим ветродвигатель ТВ-8 возможно соединен как с поршневым насосом при больших подъемах воды, так и с центробежным насосом при водозаборе из открытого водоема и при маленьких высотах подъема воды.
Более большой интерес для механического орошения воображает быстроходный трехлопастный ветродвигатель Д-12 с обычной мощностью до 15 лошадиных сил (рис. 13). Данный ветродвигатель имеет стабилизаторное регулирование числа оборотов ветрового колеса в зависимости от скорости ветра и весьма подходит для работы с центробежными насосами, каковые через ременную передачу смогут быть подключены к приводному шкиву ветродвигателя.
Согласно данным академика А. Н. Костикова, изолированная ветронасосная установка с ветродвигателем Д-12 при работе с центробежным насосом может обеспечить орошение огородных культур на площади до 17 гектаров при наличии резервирующего водохранилища емкостью до 3000 кубических метров.
Громадное значение для механического орошения имеет замечательный современный быстроходный ветродвигатель Д-18 с обычной мощностью до 50 лошадиных сил.
Данный ветродвигатель имеет такую же кинематическую схему, как и ветродвигатель Д-12, но установка его ветрового колеса на ветер производится при помощи виндроз.
Универсальные ветродвигатели, не считая механизации водоподъема для орошения и водоснабжения, с успехом смогут быть использованы для силового обслуживания вторых трудоемких работ в сельском хозяйстве, и для электрификации.
Быстроходные ветродвигатели типа Д-12 мощностью до 10 киловатт для небольшой электрификации смогут употребляться по следующим двум схемам:
1) работа ветроэлектрической станции с аккумуляторной батареей без резервного двигателя;
2) работа ветроэлектрической установки без аккумулирования, но с резервом, в большинстве случаев в виде теплового двигателя.
Ветроэлектрическая станция без резерва складывается из генератора постоянного тока, к которому подключается аккумуляторная батарея достаточной емкости, а уже с последней соединяются потребители. В этом случае непостоянство ветра по времени и скорости выравнивается достаточно замечательной буферной аккумуляторной батареей.
По данной схеме с чистым электрическим аккумулированием трудятся все современные небольшие ветроэлектрические установки мощностью до 1 киловатта. Это ветроэлектрические установки типа ВЭ мощностью от 100 ватт до одного киловатта конструкции ЦАГИ, каковые активно используются разными ведомствами как для освещения маленьких изолированных построек (клубы, школы, хозяйственные колхозные помещения, ЖД казармы и т. п.), так и для зарядки аккумуляторная батарей автомашин, радио и телефона низовой связи. Питание колхозных радиоузлов с успехом возможно обеспечено при помощи этих ветроэлектрических агрегатов. Громадное значение смогут иметь эти установки и для снабжения электроэнергией разных изыскательских партий и экспедиций.
На базе небольших ветроэлектрических установок трудятся современные дрейфующие автоматические метеостанции, каковые по нескольку месяцев находятся без какого-либо ухода и наблюдения в ожесточённых полярных условиях.
Таковы много возможностей применения небольших ветроэлектрических агрегатов с электрическим аккумулированием.
При работе ветроэлектрической станции с тепловым резервом целесообразно поделить потребителя на две группы, из которых одна требует бесперебойного электроснабжения, а вторая допускает временные перерывы в подаче электричества.
При таковой схеме ветроэлектростанции тепловой резерв может употребляться минимальное время только в периоды продолжительного затишья.
В качестве теплового резерва целесообразно применять локомобильную либо газогенераторную установку на местном горючем.
В Советском Альянсе имеется довольно много районов, имеющих чисто местные энергетические ресурсы, применение которых, но, лишь для тепловых установок скоро приведет к резкому сокращению их запасов. При параллельном же применении местного топлива и энергии ветра запасов последнего хватит на весьма продолжительное время.
К примеру, единственным местным топливным ресурсом Астраханской области есть камыш, в изобилии растущий в Волго-Ахтубинской пойме. Не имеет область и местных гидроэнергетических ресурсов, поскольку строительство гидростанций на бессчётных протоках поймы до тех пор пока нереально. Но камыша не хватит для полной электрификации сельского хозяйства области, а заготовка его сопряжена с расходами и большими трудностями. В это же время ветровой режим Астраханской области очень интенсивен и устойчив, что открывает много возможностей для применения ветряных электростанций, каковые, имея тепловой резерв в виде локомобильной установки, сжигающей камыш, смогут обеспечить бесперебойную подачу энергии потребителям.
В лесистых районах в качестве резерва при ветроэлектростанции возможно газогенераторная установка.
В отдельных районах Столичной, Ленинградской и других областей горючим для резервных установок при ветро-электростанциях может служить торф и местный уголь, остающийся в виде бессчётных перемычек на массивах бывших национальных разработок.
Резервом при ветросиловых установках смогут быть и гидростанции на малых реках, работа которых очень неустойчива по временам года. В большинстве случаев, летом в засушливый период и зимний период при сильных морозах ощущается недочёт воды перед плотиной небольшой гидростанции. Воду приходится экономить и накапливать, трудясь с неполной мощностью либо совсем останавливая турбину. Но этого возможно избежать, в случае, если параллельно с гидростанцией установить один либо пара ветродвигателей, каковые во время рабочего ветра будут подавать электричество потребителям. Сейчас на гидростанции будет накапливаться перед плотиной вода, которую возможно применять в периоды затишья.
Так ветер и вода, удачно дополняя друг друга, смогут обеспечить работу комбинированной энергетической установки по жёсткому графику, не смотря на то, что при раздельном применении ни тот, ни второй энергетический ресурс не в состоянии обеспечить бесперебойного энергоснабжения.
На данный момент Всесоюзный НИИ электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) создал надежную схему, снабжающую параллельную работу одного либо нескольких ветродвигателей Д-18 с любой неветровой электростанцией либо энергосистемой. Это открывает широкие возможности для применения современных замечательных ветродвигателей для целей электрификации по большей части сельскохозяйственных отдаленных районов.
В случае, если с тепловым резервом смогут трудиться ветро-электростанции с ветродвигателями Д-12 и Д-18, то для параллельной работы с гидростанциями нужно устанавливать более замечательные ветросиловые агрегаты типа Д-30 с диаметром ветрового колеса 30 метров (рис. 15) и обычной мощностью до 100— 150 киловатт а также типа Д-50 мощностью до 1000 киловатт (рис. 14).
Но гидроаккумулирование непостоянной энергии ветра содержится не только в параллельной работе гидростанции с ветросиловой установкой. Возможно целый движение рабочих скоростей ветра в разрешённом районе использовать для перекачивания воды ветронасосными установками из нижнего бьефа в верхний у тех гидростанций, каковые испытывают недочёт в воде для работы с постоянной мощностью.
В районах с пересеченным рельефом местности и при наличии громадных водных ресурсов целесообразно устраивать верхние водоемы — аккумуляторная батареи, в каковые вода подается ветрснасосными установками и после этого срабатывается чтобы получить электроэнергию от гидростанции.
В некоторых случаях более целесообразно осуществлять подъем воды лишь в периоды весьма сильного ветра, в то время, когда имеется излишняя мощность у ветро-электростанции, которая обслуживает потребителей конкретно от собственного генератора. В этом случае гидростанция включается в работу лишь при наступлении долгого затишья. Для электрификации Крыма был создан проект с применением энергии ветра с гидроаккумулированием. Для этого в нагорной части Крыма должны быть установлены группы ветродвигателей для работы на сеть параллельно с гидравлическим аккумулятором, применяя для этого разность уровней между яйлой и Чёрным морем, которая достигает 1200 метров. По предварительным подсчетам озеро морской воды площадью зеркала около 3 квадратных километров, средней глубиной 15—20 метров, которое может вместить в себя имеющаяся на Яйле в районе Ай-Петри котловина, обеспечит двухмесячный запас воды для работы гидростанции.
Непременно, что и в других местах Альянса имеются очень подходящие рельефные и гидрологические условия для постройки комбинированных силовых установок на базе применения энергии ветра и воды.
Изучения доктора наук Н. В. Красовского говорят о том, что в равнинных условиях, при параллельной работе кустов больших ветроэлектрических установок на энергосистему вместе с каскадом средних и малых гидростанций, выясняется вероятным мощность и годовую выработку энергосистемы расширить многократно относительно с годовой выработкой и мощностью лишь каскада гидростанций на том же водотоке.
Таковы возможности широкого применения комбинированных ветро- и гидросиловых установок в районах с разнообразным рельефом земной поверхности.
Но для этих целей требуются уже замечательные ветросиловые агрегаты типа Д-30 и Д-50. Советские инженеры являются пионерами в строительстве и разработке замечательных ветро-электрических агрегатов.
Так, еще в первой половине 30-ых годов двадцатого века была спроектирована и выстроена недалеко от Севастополя ветряная электростанция ЦАГИ Д-30 мощностью до 100 киловатт, которая трудилась на неспециализированную сеть замечательной тепловой станции.
Экспериментальные работы, совершённые на данной установке, явились отправным материалом для проектирования более замечательной и идеальной ветроэлектростанции ЦВЭИ Д-50 мощностью до 1000 киловатт.
Строительство первых десяти ветряных электростанций Д-50 намечалось осуществить недалеко от Кольского полуострова либо Мурманска для параллельной работы с уже выстроенными гидростанциями.
На этих установках предполагалось проверить два главных условия, нужных для технически верной и удачной их работы:
1) надежность отдельного агрегата, сводящаяся к минимуму затрат на ремонт и простой ветродвигателя;
2) надежность полной автоматизации пуска, регулирования и остановки отдельного ветродвигателя с диспетчерским управлением.
Тщательная проработка проекта ветроэлектростанции Д-50 позволила группе конструкторов по заданию Главэнерго осуществить проект уникальной сверхмощной ветроэлектрической станции, строительство которой предполагалось в районе Ай-Петри в Крыму на плоскогорье со средней высотой 1200—1300 метров над уровнем моря.
Данный район отличается очень интенсивным ветровым режимом со среднегодовой скоростью ветра 8,3 метра в секунду.
Ветряная электростанция должна была отдавать электричество в так именуемое «южное кольцо», обслуживающее самые густонаселённые и промышленные районы Крыма.
Но ветер непостоянен кроме того на той высоте, на которой предполагалось строительство ветроэлектростанции, не смотря на то, что по большому счету с высотой постоянство и скорость ветра возрастают.
Предполагалось, что станция сможет трудиться с полной мощностью 2500 часов в году. Это имело возможность дать 25 миллионов киловатт-часов энергии в год. Дабы повысить выработку станции, проектом предусматривался уникальный метод аккумулирования энергии на периоды затишья ветра.
Замечательные пласты плотного известняка, на котором намечалось строительство станции, пронизаны глубокими и широкими пещерами, каковые появились в следствии продолжительного действия воды. В случае, если изолировать определенное пространство этих вакуумов, то их возможно перевоплотить в необычный огромный резервуар для сжатого воздуха, что будет накачиваться в том направлении за счет излишней энергии станции. В периоды безветрия генераторы станции будут приводиться в перемещение особыми турбинами, трудящимися на сжатом воздухе из этих естественных резервуаров.
В этом случае мы имеем новый вид аккумулирования энергии ветра при помощи запасания сжатого воздуха. Пневматическое аккумулирование воображает громадной технический интерес и в некоторых случаях может с успехом употребляться для выравнивания непостоянной энергии ветра.
Вопрос о постройке замечательных ветряных электростанций на данный момент получает громадное значение в связи с большими работами по электрификации народного хозяйства.
Необыкновенный интерес для применения на практике воображает водородный метод аккумулирования энергии ветра, что создан советскими конструкторами.
Ветряная электростанция с водородным аккумулированием складывается из быстроходного ветродвигателя, что вращает электрический генератор постоянного тока. Электричество от генератора поступает к электролизеру (электролизер — аппарат, в котором вода разлагается на кислород и водород). Полученные таким методом газы планируют в газгольдерах (газгольдер — хранилище для громадных количеств газа) и в будущем являются топливом для газового двигателя.
Предварительные опыты продемонстрировали надёжность работы и техническую возможность комбинированной силовой совокупности по обрисованной схеме.
Экспериментальная ветряная электростанция трудится на базе быстроходного ветродвигателя Д-18 мощностью до 50 лошадиных сил, но имеется техвозможность для получения более замечательных установок методом агрегатирования нескольких ветродвигателей на неспециализированный электролизер.
Так ветер из воды делает необходимое количество горючего для тепловой станции, отдающей энергию потребителям по твёрдому графику.
Для увеличения коэффициента нужного действия ветроэлектростанции с водородным аккумулированием и повышения выработки установки в районах интенсивного ветрового режима целесообразно электричество от ветроэлектростанции отпускать конкретно потребителям и только избыточную мощность применять на электролиз воды.
При данной схеме тепловая установка на водородном горючем преобразовывается в резервный агрегат для работы лишь в периоды затишья.
Изучения продемонстрировали, что сжатый водород возможно передавать на громадные расстояния при помощи узких металлических трубок, и это оказывается дешевле, чем передавать эквивалентную электричество по проводам.
Это открывает занимательную техническую проблему о создании «единой водородной сети большого давления» для применения водорода конкретно у потребителей.
В этом случае ветросиловые установки по добыче водорода смогут устанавливаться в районах с самый выгодным ветровым режимом.
Широкое развитие высоковольтных закольцованных линий электропередач открывает новые возможности для работы замечательных ветросиловых установок в единой энергетической совокупности. Наряду с этим кусты замечательных ветродвигателей устанавливаются в самые благоприятных топографических и аэрологических районах и, трудясь на неспециализированную сеть, в значительной мере смогут расширить выработку всей энергосистемы без затраты топливных ресурсов либо эквивалента гидроэнергии.
Таковы заманчивые и в полной мере настоящие возможности широкого применения энергии воздушного океана.
конструкторы и Советские учёные сделали солидной вклад как в теорию ветротехники, так и в дело разработки уникальных способов и конструкций ветродвигателей их рационального применения. Так передовая советская наука и техника подошли прикасаясь к освоению неисчерпаемых запасов «голубого угля».