Расстояние между препятствием и вэу

Расстояние между препятствием и ВЭУ очень значимо из-за эффекта "покрытия". Вообще, действие этого эффекта уменьшается по мере отдаления от препятствия подобно тому, как растворяется высоко в небе хвост дыма над дымовой трубой. На территории с очень слабой степенью неровности, например, водная поверхность, влияние препятствия, например острова, может быть ощутимо на расстоянии до 20 км. Если турбина находится на расстоянии меньшем, чем пятикратная высота препятствия, результаты влияния менее предсказуемы, поскольку они зависят от формы препятствия.

 

НЕРОВНОСТЬ

Неровность ландшафта, расположенного между ВЭУ и препятствием, имеет существенное значение, так как она влияет на степень эффекта "покрытия". Более равнинная территория позволяет ветровому потоку, проходящему вне препятствия, легче смешиваться с турбулентным потоком, образующимся позади препятствия, что в свою очередь значительно ослабляет действие и значимость воздушных помех. Практика доказала необходимость оценивать каждое конкретное препятствие, расположенное по отношению к ветротурбине в преобладающих направлениях ветрового потока на расстоянии ближе, чем 1000 м. Остальные имеющиеся препятствия оцениваются согласно классам неровности поверхности.

 

ВЫСОТА ПРЕПЯТСТВИЯ

Чем выше препятствие, тем большими будут воздушные помехи, называемые "воздушным аэродинамическим мешком". Если турбина находится на расстоянии от препятствия ближе, чем его пятикратная высота, или препятствие выше, чем половина высоты установки оси ротора, результаты будут менее точными, так как они будут зависеть от геометрии препятствия. В таком случае, в результатах обследования местности ветровых условий будет соответствующий комментарий, предупреждающий о неточности.

 

ЭФФЕКТ СЛЕДА ОТ ТУРБИНЫ

Так как турбина вырабатывает электроэнергию из энергии ветра, то энергия ветрового потока, "прошедшего через турбину" будет меньше энергии ветрового потока перед турбиной. Это следует из факта, что энергия не может быть создана из ничего или бесследно поглощена. В подветренном от ВЭУ направлении будет всегда образовываться воздушный мешок. Фактически, позади турбины всегда будет турбулентный след, то есть длинный хвост ветрового потока, который является весьма беспорядочным и замедленным по сравнению с прибывающим ветром. На ВЭС ветротурбины стоят друг от друга на расстоянии, равном, по крайней мере, тройной длине диаметра ротора во избежание влияния слишком большой турбулентности вокруг ВЭУ, расположенных в подветренном направлении. В преобладающих направлениях ветра турбины устанавливаются обычно еще более обособленно.

 

ТУРБУЛЕНТНОСТЬ

Турбулентность уменьшает возможность эффективного использования энергии ветра. Она также является причиной ускоренного износа машины. Башни для турбин обычно делают достаточно высокими, чтобы избежать турбулентности, образующейся над поверхностью земли.

 

СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ВЕТРА

Как уже отмечалось выше, чтобы правильно выбрать площадку и размер ВЭУ, необходимо иметь информацию о средней скорости ветра на данном участке. Средняя скорость ветра в течение года используется для характеристики общего ветрового потенциала местности. Данные по более коротким промежуткам времени (ежемесячные, часовые) используются в более точных исследованиях, когда отношение между периодом наличия ветра и потребностью в электроэнергии особенно важно. Временные изменения скорости ветра на конкретном участке описываются относительной вероятностью того, что скорость ветра в любой момент может быть больше или меньше средней. Типичное распределение скорости ветра (зачастую называемое распределением Рэлея, иногда - распределением Вейбулла) обычно обозначает, что существует малая вероятность полного отсутствия ветра; наиболее часто наблюдаемая скорость ветра составляет 75% от средней; скорость ветра, вдвое превышающая среднюю, встречается редко.

 

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ВЕТРА

Нельзя оценивать энергию ветра, не проведя тщательного измерения его скорости, характерной для данной местности. В большинстве случаев 4 месяца - минимальный период наблюдений, хотя период в 1 год более предпочтителен. Если Вы планируете инвестировать большую сумму в ВЭУ, дополнительные 8 месяцев наблюдений могут определить различие между плохим и хорошим капиталовложением. Измерение скорости ветра обычно проводится при помощи чашечного анемометра, представляющего собой три чашки, укрепленные на вертикальной оси. Число оборотов в минуту регистрируется при помощи электронных устройств. Обычно анемометр оснащен флюгером для определения направления ветра. Также есть ультразвуковые и лазерные анемометры, которые определяют перемену фазы звуковой волны или когерентного света, отраженного от молекул воздуха. Спиральные анемометры измеряют скорость ветра через разницу температур с помощью спиралей, помещенных в ветровой поток и в воздушный мешок с подветренной стороны. Преимущество немеханических анемометров состоит в том, что они менее подвержены обледенению. Однако повсеместное применение получили именно чашечные анемометры. В арктических областях используют специальные модели с электрически подогреваемыми валами и чашками.
Определение точной среднегодовой скорости ветра - задача не из легких и, к тому же, этот процесс достаточно дорогой. В конце концов, эти исследования могут быть и ненужными. Для установки малых ВЭУ необходимо лишь получить некоторые данные относительно среднегодовой скорости ветра на данной местности. Для этого достаточно провести наблюдения за некоторыми физическими явлениями, характерными для выбранного участка. Можно начать с визуальных наблюдений, хотя это едва ли можно назвать научным подходом. Затем имеет смысл проверить данные, которые имеются в наличии у служб аэропортов и местных метеостанций. Эти данные могут быть основой для оценки ветровых условий местности. Данные о ветре, регистрируемые метеорологами и службами аэропортов для составления прогнозов погоды, часто используются для получения общего представления о ветровых условиях данной местности, необходимых для ветроэнергетики. Точное измерение скорости ветра не так важно для составления прогнозов погоды, как для планирования ветроэнергетических объектов. На скорость ветра большое влияние оказывают следующие факторы: неровность поверхности участка, находящиеся поблизости препятствия (деревья, маяки, различные строения), а также контуры местного ландшафта. Без корректировки расчетов и учета местных особенностей, при которых были проведены метеорологические измерения, трудно правильно определить ветровой потенциал участка. Причиной не совсем корректных данных является, в первую очередь, то, что метеорологи измеряют скорость ветра на небольшой высоте. Они не делают замеров на высоте 20-30 метров, где обычно находится ротор ВЭУ. Данные, регистрируемые в аэропортах, также не слишком пригодны для ветроэнергетики. Обычно аэропорты находятся на более или менее защищенных от ветра территориях, чтобы снизить риск взлета и посадки во время сильного ветра. "Сырые" данные, полученные от метеостанций или аэропортовых служб, необходимо экстраполировать для местных условий, используя концепцию, известную как "фактор сдвига". Основываясь на полученных данных и учитывая топографические различия или соответствия между участком для ВЭУ и ближайшей метеостанцией или аэропортом, можно теоретически оценить среднюю скорость ветра на нужной высоте в нужном месте. Очень простой анемометр можно сделать самому. Для этого Вам понадобится 5 бумажных чашек, две пластиковые соломинки для воды, ножницы, острый карандаш с ластиком на конце, дырокол, маленький стиплер. Возьмите 4 чашки. Дыроколом пробейте в каждой чашке по отверстию приблизительно на полдюйма ниже края чашки. Возьмите пятую чашку. Пробейте в ней 4 отверстия на одинаковом расстоянии друг от друга на высоте около четверти дюйма ниже края чашки. Затем пробейте отверстие в центре дна чашки. Возьмите чашку №1 из чашек с одним отверстием и вставьте соломинку в отверстие. Согните конец соломинки и прикрепите его стиплером к стороне чашки поперек отверстия. Повторите эту процедуру с чашкой №2 и второй соломинкой. Теперь, продевая соломинку через два противоположных отверстия, прикрепите стиплером чашку №1 с одним отверстием к чашке с четырьмя отверстиями. Конец соломинки проденьте через отверстие чашки №3 с одним отверстием, прикрепив, таким образом, и ее к центральной чашке с четырьмя отверстиями. Таким же образом прикрепите чашки № 2 и №4 к центральной чашке с четырьмя отверстиями. Чашки нужно крепить таким образом, чтобы их отверстия были ориентированы в одном направлении (по часовой стрелке или против относительно центральной чашки). Проденьте прямую булавку через две соломинки в месте их пересечения. Сквозь отверстие в основании центральной чашки проденьте конец карандаша с резинкой. Как можно крепче воткните булавку в резинку карандаша. Ваш анемометр готов к использованию. Он будет вращаться со скоростью ветра. Подобный прибор поможет Вам точно определить скорость ветра. Для этого нужно подсчитать число оборотов в минуту. Затем вычислить длину окружности, по которой вращаются чашки. Умножив число оборотов в минуту на длину окружности, Вы получите скорость ветра в минуту. Анемометр является образцом ветрового прибора с вертикальной осью вращения. Его не нужно направлять на ветер, чтобы он вращался.