Presa de viento. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Dispositivo y principio de funcionamiento. La presa eólica (ver figura) es un sistema de conductos eólicos 1 situados radialmente y estrechados en dirección a la central eléctrica, formados por tabiques 2 situados radialmente o tangencialmente con respecto a la rueda eólica 3, que representan plantaciones forestales.

El uso de plantaciones forestales como particiones puede reducir significativamente el costo de construcción de una presa eólica y, en última instancia, reducir el costo de la electricidad producida.

El dispositivo funciona de la siguiente manera. El flujo de viento pasa a través de conductos de viento formados por plantaciones forestales y se concentra en las aspas de la rueda eólica. Al mismo tiempo, según el conocido principio de Bernoulli, el flujo del viento se acelera, por lo que la central produce más energía. Así como una presa hidroeléctrica recoge la energía del flujo de agua en las palas de una turbina, una presa eólica recoge la energía del flujo de aire en las palas de una rueda de viento.

Los conductos de viento pueden tener diferentes longitudes. Dado que la máxima eficiencia de una central eléctrica es posible dentro de un cierto rango de velocidades del viento, es deseable reducir este rango. Esto es posible en la etapa de concentración del viento. La velocidad media anual del viento varía en diferentes direcciones. Si configura la longitud de los conductos de viento para que sea inversamente proporcional a la velocidad promedio del viento en una dirección determinada, el flujo del viento será más uniforme. De este modo se consigue una mayor eficiencia de la turbina eólica. En zonas con una dirección de viento pronunciada (brisas, vientos de valles montañosos, monzones), una presa de viento puede constar de 1 o 2 conductos de viento.

Ventajas técnicas y económicas

1. La presa eólica propuesta está diseñada para la generación de energía a escala industrial. La generación de energía industrial plantea una serie de desafíos. Es obvio que la potencia máxima recibida en el eje de la rueda de viento es proporcional al área de la sección transversal del flujo de aire capturado por la rueda de viento durante la rotación, es decir, el cuadrado del radio de la rueda de viento. De este modo, es posible la producción industrial de electricidad para una instalación de energía eólica con una rueda eólica de gran diámetro. Pero existen limitaciones puramente físicas en cuanto al tamaño de la rueda de viento. Además, una central eólica con una gran rueda eólica y una torre alta es una estructura costosa de construir y operar. Cuanto mayor sea el tamaño de la rueda de viento, mayor será el límite inferior del rango de velocidad del viento en funcionamiento, es decir con vientos débiles la rueda de viento no gira. Por tanto, el tiempo de inactividad de los aerogeneradores debido a vientos débiles es mucho mayor en el caso de los aerogeneradores grandes. Reemplazar una rueda eólica grande por un complejo de rueda eólica + presa eólica de tamaño mediano prácticamente elimina estos problemas, aumentando así significativamente la eficiencia de un parque eólico.

2. La presa eólica no se construye en forma de estructuras artificiales, sino en forma de plantaciones de árboles. Esta solución permite reducir en un orden de magnitud los costes de creación y operación de una presa eólica. La zona ocupada por la presa eólica permanece abierta al uso agrícola. Si se utilizan álamos como plantaciones de árboles (cuyo crecimiento para algunas variedades es de 2 a 3 m por año), se puede contar con un efecto beneficioso en 5 a 6 años, lo que es bastante comparable en tiempo a la construcción de estructuras artificiales de este tipo. tamaños. Con el cuidado adecuado de las plantaciones (riego, fertilización, estimulantes del crecimiento), se puede lograr un efecto beneficioso mucho antes.

3. La presa eólica propuesta permite aumentar la capacidad del parque eólico. Nuestros cálculos preliminares muestran que una presa eólica con un radio de 150 m aumenta la potencia entre 5 y 7 veces. Si se utiliza en combinación con una rueda de viento con un radio de 20 m, igual a la altura de las plantaciones (una rueda de viento de este tamaño suele tener una potencia de 50 kW y cuesta unos 50000 dólares), entonces la potencia del viento La rueda de viento aumentará y será de unos 300 kW, lo que equivale a que una rueda de viento cueste 300000 dólares. Una simple estimación ya muestra que el coste de la electricidad será aproximadamente 6 veces más bajo de lo habitual y la energía eólica será más competitiva.

4. La durabilidad de una presa eólica es de varias décadas, no de 20 años como una rueda de viento.

Propiedades ecológicas únicas

Impacto ambiental de una presa eólica de 300 kW durante 1 año de funcionamiento

producido:

• oxígeno - 8,7 toneladas;
• fitoncidas que destruyen patógenos;
• bacterias y microbios - 0,09 t.

Demorado:

• polvo - hasta 1,7 toneladas;
• compuestos de azufre - 0,12 toneladas;
• cloruros - 0,03 t;
• fluoruros - 0,006 toneladas;

Dióxido de carbono absorbido - 11,22 toneladas.

No hay problemas con la eliminación de residuos. Se reduce la cantidad de materiales necesarios para la construcción de una central eólica.

Resultado:

La creación de oasis del tipo descrito anteriormente en la zona de la estepa, que tiene un efecto beneficioso sobre la ecología del medio ambiente, determina la formación de un hábitat confortable para los animales pequeños y las aves y es un factor positivo en la solución del problema de la protección y Restauración de flora y fauna. El aire limpio y los hermosos paisajes tienen un efecto beneficioso sobre el sistema nervioso humano y son una especie de reflexología.

Impacto ambiental de las centrales térmicas al generar la misma potencia durante 1 año de operación

Carbón quemado - 1314 toneladas

Oxígeno quemado - 2724 toneladas

Entra en la atmósfera:

• hollín - 13 toneladas;
• ceniza - 87 toneladas;
• compuestos de azufre - 77 toneladas;
• óxidos de nitrógeno - 25 toneladas;
• dióxido de carbono - 3733 toneladas.

Residuos sólidos formados (cenizas y hollín) - 175 toneladas.

Resultado:

1. Aumento de la morbilidad y mortalidad de la población.

2. Se causan daños a la flora y fauna.

3. "Lluvia ácida", pérdidas en la agricultura y la silvicultura, contaminación de cuerpos de agua, daños causados ​​a edificios, puentes y otras estructuras susceptibles a la corrosión por la sedimentación de partículas de hollín y gases.

4. Cambio climático como consecuencia del efecto invernadero.

5. Reducir el contenido de oxígeno en la atmósfera

Presa eólica y agricultura.

1. La mayor parte de la superficie ocupada por el dique eólico permanece abierta para uso agrícola.

2. La presa eólica tiene un efecto beneficioso sobre la fertilidad del suelo:

• sirve como un poderoso regulador del balance hídrico, retrasando la precipitación;
• crea un microclima favorable, hidratando y refrescando el aire aproximadamente el doble que una piscina de agua de la misma zona;
• es un biotopo para las aves, que desempeñan un papel importante en la destrucción de plagas de insectos;
• protege los suelos de la erosión eólica, aumentando la velocidad del viento en un área pequeña y reduciéndola a una distancia de hasta 1300 m detrás de la presa.

Una presa contra el viento puede actuar como cortavientos y utilizarse en su lugar.

Autores: N. G. Makarenko, A. N. Makarenko

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