¿Cuál es la nueva esperanza para los molinos de viento?
Pero desde la crisis mundial del petróleo en 1973, la energía convencional ha estado en crisis. Especialmente en los últimos años, con el desarrollo de la economía industrial mundial, el rápido aumento de la población, el aumento ilimitado de los deseos humanos y la producción y el estilo de vida desenfrenados, el mundo entero ha mostrado una tendencia de rápido crecimiento económico y aumento del consumo de energía. El uso de grandes cantidades de energía fósil ha provocado directamente una contaminación ambiental cada vez más grave. En particular, las emisiones de gases de efecto invernadero, principalmente dióxido de carbono, han aumentado marcadamente, lo que ha provocado un calentamiento global, una reducción de los glaciares y la capa de nieve, un derretimiento de los icebergs polares y un aumento significativo del nivel del mar, lo que ha provocado inundaciones en las zonas costeras y ha afectado el medio ambiente ecológico. En este contexto, cómo abordar el calentamiento global se ha convertido en un tema de preocupación común en todo el mundo y uno de los grandes desafíos que enfrenta toda la humanidad. Como energía renovable y limpia, la energía eólica tiene un enorme potencial de desarrollo y se está volviendo cada vez más popular, especialmente en las islas costeras, las zonas montañosas remotas con transporte inconveniente, los pastizales extensos y escasamente poblados, las zonas rurales y las fronteras alejadas del red eléctrica y de difícil acceso en un futuro próximo. La energía eólica es de gran importancia como forma confiable de producir energía doméstica (Li Li, 2016).
China está situada en el sureste del continente asiático, cerca de la costa oeste del océano Pacífico, y tiene fuertes monzones. El monzón es una característica básica del clima de China. Por ejemplo, el monzón de invierno dura 6 meses en el norte de China, 7 meses en el noreste de China y el monzón del sureste se extiende por toda la mitad oriental de China. Las reservas totales de recursos de energía eólica de China son 1,6×106MW. Aunque la industria de la energía eólica de mi país comenzó tarde, se ha desarrollado rápidamente gracias al apoyo de políticas y fondos nacionales. Hasta ahora, China ha construido múltiples parques eólicos a gran escala en Zhangjiakou, Hebei, Rongcheng, Mongolia Interior, Yingkou, Shandong, Fujin, Liaoning, Dabancheng, Xinjiang, Nanao, Guangdong y Hainan, y planea construir parques eólicos de nivel GW. en Nantong, Guanyun y Yancheng, campo de Jiangsu.
En la actualidad, China ha aumentado su inversión en la utilización y desarrollo de la energía eólica, permitiendo que la energía eólica eficiente y limpia ocupe la posición que le corresponde en el panorama energético de China.
1. Causas y características de la energía eólica
La energía eólica es la energía cinética generada por el flujo de grandes cantidades de aire sobre la superficie terrestre y es una forma de conversión de la solar. energía. Debido a los diferentes cambios de temperatura, el contenido de vapor de agua en el aire después de ser iluminado por el sol es diferente y la presión del aire es diferente en diferentes lugares. El aire de alta presión fluye horizontalmente hacia las áreas de baja presión, formando viento.
La fuerza ejercida por un viento de nivel 5 con una velocidad de viento de 9 ~ 10 m/s sobre la superficie de un objeto es de aproximadamente 0,1 kN por metro cuadrado. Un viento de nivel 9 con una velocidad de 20 m/s puede ejercer una fuerza de aproximadamente 0,5 kN por metro cuadrado sobre la superficie de un objeto. La velocidad del viento de un tifón puede alcanzar 50 ~ 60 m/s, y la presión sobre la superficie de un objeto puede alcanzar más de 2,0 kN por metro cuadrado. Las olas turbulentas son agitadas por el viento y tienen un gran impacto en la costa. , a veces incluso hasta 200 ~ 300 kN por metro cuadrado. Incluso hasta 600 kN por metro cuadrado. Esto demuestra que la energía del viento está más allá de nuestra imaginación.
La energía eólica no sólo es poderosa, sino que también juega un papel muy importante en la naturaleza. Puede transportar humedad en la superficie. El vapor de agua se transporta principalmente mediante fuertes corrientes de aire, lo que afecta el clima y forma estaciones lluviosas y secas. La energía del viento es mucho mayor de lo que los humanos jamás han podido controlar. Comparada con otras fuentes de energía, la energía eólica tiene ventajas obvias y ciertas limitaciones. Sus características incluyen:
(1) Enorme. Se estima que aunque sólo alrededor del 2% de la energía solar que llega a la Tierra se convierte en energía eólica, la cantidad total es considerable. La energía eólica global es de aproximadamente 2,74 × 109 MW, de los cuales la energía eólica disponible es de aproximadamente 2 × 107 MW. es más que la energía eólica explotable en la tierra. La cantidad total de energía hídrica es 10 veces mayor. La energía que se obtiene de la quema de carbón cada año en todo el mundo es menos del 1% de la energía que la energía eólica proporciona a la Tierra al mismo tiempo.
(2) Las fuentes son ricas e inagotables. Los vientos son causados por ciclos naturales repetidos y están ampliamente distribuidos por toda la Tierra.
(3) Sin contaminación, limpio e inofensivo. La energía eólica en sí es una energía limpia, y la tecnología madura de utilización y conversión de energía eólica también es respetuosa con el medio ambiente y libre de contaminación.
(4) Baja densidad energética. Este es un defecto importante de la energía eólica, porque la energía eólica proviene del flujo de aire y la densidad del aire es muy pequeña, por lo que la densidad de energía de la energía eólica también es muy pequeña.
Como puede verse en la Tabla 4-2, entre las diversas fuentes de energía, la densidad energética de la energía eólica es extremadamente baja, lo que trae ciertas dificultades para su utilización.
(5)Inestabilidad. El flujo de aire cambia con frecuencia y las pulsaciones, los cambios diurnos y estacionales del viento son muy obvios, con grandes fluctuaciones y características estacionales y aleatorias.
(6) Las diferencias regionales son grandes. Debido a los cambios de terreno, las diferencias regionales en energía eólica son muy obvias. La fuerza del viento en áreas adyacentes y terreno favorable puede ser varias veces o incluso decenas de veces mayor que la del terreno desfavorable.
Tabla 4-2 Densidad del flujo de energía de diversas fuentes de energía
2. Distribución de los recursos de energía eólica en China
mi país tiene un territorio vasto, con una Superficie terrestre total de más de 20.000 kilómetros, con una costa de más de 18.000 kilómetros, más de 5.000 islas en el mar marginal y ricos recursos de energía eólica. La velocidad media anual del viento de los parques eólicos existentes en mi país ha alcanzado más de 6 m/s. En términos generales, las condiciones del viento de los parques eólicos se pueden dividir en tres categorías: la velocidad media anual del viento es mejor que 6 m/s. 7 m/s y 8 m/s, basándose en la curva de frecuencia de velocidad del viento y la curva de potencia de la unidad, se puede estimar la generación de energía anual de la unidad en condiciones atmosféricas estándar internacionales. En nuestro país, el área equivalente a 6 m/s o más se limita a unas pocas zonas del país. El interior sólo representa aproximadamente 1/100 de la superficie total del país y se distribuye principalmente en la costa sureste y sus islas entre el río Yangtze y la isla Nan'ao. Estas áreas son las áreas de recursos de energía eólica más grandes de China y son ricas en recursos de energía eólica, incluidas Shandong, la península de Liaodong, la costa del Mar Amarillo, la costa del Mar de China Meridional al oeste de la isla Nan'ao, la isla de Hainan y el Mar de China Meridional. Islas, así como Mongolia Interior y Mongolia Interior desde el norte de las montañas Yinshan hasta el norte de la Gran Cordillera Khingan, Xinjiang.
En tercer lugar, el aprovechamiento de la energía eólica
En principio, cualquier objeto que pueda producir fuerzas asimétricas en el flujo del viento puede producir rotación, traslación o vibración, obteniendo así energía eólica. El primer uso de la energía eólica fueron las velas. En la actualidad, la energía eólica se utiliza principalmente en los siguientes aspectos.
(1) Bombeo de agua por viento
El bombeo de agua por viento, como principal método de utilización de la energía eólica, tiene una larga historia. Durante miles de años, ha sido una tecnología sencilla y práctica para resolver los problemas de drenaje y riego agrícola, agua potable para personas y ganado en zonas de pastoreo, cría en estanques y producción de sal en playas costeras, especialmente en muchas zonas remotas y costeras. En las islas donde la red eléctrica no es tan buena, es muy importante para ahorrar energía convencional. Es de gran importancia práctica para mejorar el entorno ecológico y promover el desarrollo sostenible de la economía y la sociedad locales. Ya en la dinastía Ming, las "Claves de la física" de Fang Yizhi registraron que "se usaban seis velas para irrigar los campos, todas usando el mar de Huaiyang", describiendo la escena en ese momento cuando la gente usaba velas para impulsar ruedas hidráulicas para irrigar los campos. (Liu Huimin et al., 2011).
Según las diferencias en elevación y flujo, las unidades modernas de elevación de agua eólica se pueden dividir en tres tipos (Tabla 4-3): Una es del tipo de alta elevación y de bajo flujo. La rueda de este tipo de unidad generalmente mide menos de 6 m, con una elevación de 20 ~ 100 m. Se utiliza principalmente para bombear agua subterránea de pozos profundos. Convierte el movimiento de rotación del eje de la turbina eólica en un movimiento lineal alternativo del pistón. bomba para operaciones de bombeo; el segundo tipo es de elevación media y flujo grande. El diámetro de la rueda de viento de este tipo de unidad de bomba de agua es generalmente de 5 a 8 m, la elevación es de 10 a 20 m a 20 m y el caudal es de 15 a 25 m3/h. Se utiliza principalmente para bombear agua subterránea. Este tipo de bomba de agua impulsada por el viento es generalmente una pala moderna y aerodinámica con alta eficiencia, rendimiento avanzado y gran aplicabilidad, pero el costo es más alto que las bombas de agua tradicionales impulsadas por el viento. El último es el del tipo de baja altura y gran flujo. La altura de este tipo de unidad es generalmente de 0,5 ~ 3 m, el caudal es de 50 ~ 100 m3/h y el diámetro de la rueda de viento de la unidad es de 5 ~ 7 m. Puede extraer agua superficial como agua de río, agua de lago o agua de mar para riego y drenaje de tierras agrícolas, producción de sal en campos de sal y acuicultura. La potencia del eje de la turbina eólica se transmite a la rueda hidráulica o bomba de tornillo a través del engranaje cónico. Generalmente, se utiliza un mecanismo automático de barlovento para ajustar la dirección del viento de la rueda de viento, y un mecanismo de regulación de velocidad de contrapeso de ala se utiliza para la regulación automática de la velocidad.
Tabla 4-3 Varias bombas eólicas domésticas de uso común y sus tablas de rendimiento (según Liu Huimin et al., 2011)
(2) Los veleros son útiles para la navegación
Los seres humanos llevan mucho tiempo utilizando la energía eólica como propulsión de barcos. La navegación a vela apareció en el antiguo Egipto y Babilonia a. C., y China tiene registros de navegación ya en las dinastías Qin y Han. Ya a principios del siglo XV, la famosa flota Zheng He de la dinastía Ming era una gran flota de vela. A finales del siglo XVI, los grandes barcos mercantes y de guerra propulsados por velas eran muy comunes en Europa. No fue hasta que se utilizaron hélices como hélices y aparecieron las máquinas de vapor que los antiguos veleros desaparecieron gradualmente del escenario de la historia.
Los principios de uso de las tablas de vela modernas y de las antiguas son completamente diferentes.
En primer lugar, el windsurf antiguo era impulsado por la tabla de windsurf como principal potencia de propulsión, mientras que el windsurf moderno es impulsado por el motor como principal potencia de propulsión y la tabla de vela como medio de propulsión. No solo puede aprovechar el ahorro de energía. y las características respetuosas con el medio ambiente de la tabla de windsurf, pero también minimizan las limitaciones medioambientales de su tabla de windsurf. En la actualidad, los buques de carga de 10.000 toneladas utilizan velas controladas por computadora para ayudar a la navegación y la tasa de ahorro de combustible alcanza el 15%.
(3) Calefacción eólica
En los últimos años, con la mejora del nivel de vida de las personas, la demanda de energía térmica en los hogares está aumentando, especialmente en algunas zonas de latitudes altas. En Europa y América del Norte, el consumo de energía para calentar y hervir agua es relativamente alto. Para satisfacer las necesidades de energía térmica doméstica e industrial de baja calidad, la calefacción eólica ha logrado grandes avances.
El llamado calentamiento eólico consiste en convertir la energía eólica en energía térmica. Hay tres formas de calentar el viento: primero, la turbina eólica genera electricidad y luego convierte la energía eléctrica en energía térmica a través de cables de resistencia. Aunque la eficiencia de convertir energía eléctrica en energía térmica es del 100%, la eficiencia de convertir energía eólica en energía eléctrica es muy baja, por lo que desde la perspectiva de la utilización de energía, este método no es aconsejable. En segundo lugar, la energía eólica se convierte en compresión de aire; la energía a través de turbinas eólicas luego se convierte en energía térmica, es decir, la turbina eólica acciona el compresor centrífugo para comprimir adiabáticamente el aire y liberar la energía térmica. El tercer método es utilizar turbinas eólicas para convertir directamente la energía eólica en energía térmica; (Wang Qi et al., 2015). Obviamente, el tercer método tiene la mayor eficiencia de calentamiento y, por tanto, es el más utilizado. Hay muchas formas de convertir la energía eólica directamente en calor con turbinas eólicas. El método más sencillo y práctico es agitar el líquido y calentarlo, es decir, el generador eólico hace girar el agitador para calentar el líquido. Además, hay calentamiento por fricción sólida y calentamiento por corrientes parásitas.
(4) Generación de energía eólica
En los últimos años, la generación de energía eólica se ha convertido gradualmente en la principal forma de utilización de la energía eólica. Todos los países conceden gran importancia a la generación de energía eólica y a su uso. La velocidad de desarrollo es extremadamente rápida.
1. Principio de la generación de energía eólica
El principio de la generación de energía eólica es utilizar la energía eólica para hacer girar las aspas del molino de viento y luego aumentar la velocidad mediante un aumentador de velocidad para impulsa el generador para generar electricidad (Figura 4-4). Según la tecnología actual de los molinos de viento, la generación de energía puede iniciarse a una velocidad de brisa de aproximadamente 3 metros/segundo. La generación de energía eólica se está convirtiendo en una moda en todo el mundo porque la generación de energía eólica no requiere el uso de combustible y no produce radiación ni aire. contaminación.
Figura 4-4 Aerogenerador
2. Formas de generación de energía eólica
1) Aplicación fuera de la red
La aplicación de turbinas eólicas a la red Hay muchos tipos de aplicaciones de turbinas eólicas, que se dividen principalmente en las siguientes categorías:
(1) Carga de baterías: esta aplicación se refiere principalmente a pequeñas turbinas eólicas para residencias unifamiliares. A esta categoría pertenecen las turbinas eólicas con un diámetro de rotor de 3 m (rango de potencia 40 ~ 1000 W).
(2) Proporcionar energía confiable a áreas remotas: incluidas turbinas eólicas pequeñas y desatendidas. Las turbinas eólicas suelen estar conectadas a baterías, pero también pueden conectarse a otras fuentes de energía, como células fotovoltaicas o generadores diésel. Los usos típicos incluyen la alimentación de equipos de navegación marina y equipos de telecomunicaciones.
(3) Abastecimiento de agua y calefacción: Este sistema se utiliza mayoritariamente en viviendas particulares. El uso típico es conectar la turbina eólica directamente a un calentador de inmersión o a un calentador radiante eléctrico.
(4) Otros usos en áreas remotas: incluido el suministro de energía rural, el suministro de energía para sistemas de redes pequeñas, el sistema de refrigeración comercial y el suministro de energía para equipos de desalinización de agua de mar (o agua salobre).
En aplicaciones de generadores fuera de la red, domina el uso de turbinas eólicas para cargar baterías. El diámetro del rotor de este tipo de turbina eólica suele ser inferior a 5 m y la potencia nominal es inferior a 1000 W.
2) Aplicaciones de red
(1) Turbina eólica única: Estos generadores pueden proporcionar energía para aplicaciones residenciales, comerciales, industriales o agrícolas. Su carga eléctrica se aproxima a la capacidad de un aerogenerador y además se puede conectar a la red. En la mayoría de los casos, los aerogeneradores se instalan cerca de una granja o de un grupo de viviendas. La potencia de estos aerogeneradores es generalmente de 10 ~ 100 kW.
(2) Parque eólico: Es una instalación centralizada, de distribución unificada y gestión centralizada de múltiples aerogeneradores mediante un centro de control. La energía generada se transmite principalmente a través de la red eléctrica y no sirve específicamente a uno. área. La potencia de estas turbinas eólicas suele oscilar entre 50~50~500kW.
Este mercado descentralizado y en red de turbinas eólicas se ve afectado por las políticas energéticas nacionales. Los Países Bajos, Estados Unidos, Dinamarca y Alemania han permitido que particulares conecten turbinas eólicas privadas a la red y permitan que el exceso de energía se venda a las autoridades eléctricas locales. Actualmente existe una tendencia hacia el desarrollo a gran escala.
3. Estado actual del desarrollo de la energía eólica en el país y en el extranjero
China es el país con la mayor proporción de recursos de energía eólica en el mundo y también es uno de los primeros países. en el mundo para utilizar la energía eólica. Según las estadísticas, los recursos totales de energía eólica de mi país a una altura de 10 metros son 3226 GW, de los cuales los recursos totales de energía eólica desarrollable en tierra son 253 GW. Incluyendo los recursos de energía eólica marina, los recursos de energía eólica disponibles en mi país son casi 1.000 GW. Si la tasa de desarrollo del recurso de energía eólica alcanza el 60%, la energía eólica por sí sola puede satisfacer todas las necesidades eléctricas actuales de China.
Sin embargo, la utilización de la energía eólica en China comenzó tarde. En comparación con los países desarrollados en energía eólica del mundo (como Alemania, Estados Unidos, España, etc.). ), todavía hay una gran brecha. Hasta ahora, mi país ha construido varios parques eólicos a gran escala en Zhangjiakou, Hebei, Rongcheng, Mongolia Interior, Yingkou, Shandong, Fujin, Liaoning, Dabancheng, Xinjiang, Nanao, Guangdong y Hainan, y planea construir 1 mil millones de vatios de energía eólica en los campos de Nantong, Guanyun y Yancheng, Jiangsu. Según datos pertinentes, a finales de 2003, la capacidad mundial de energía eólica instalada había superado los 4.000 × 104 kW, y la energía eólica representaba el 0,5% del suministro mundial de energía. A finales de 2013, la capacidad instalada acumulada mundial de electricidad alcanzó los 3,18×105MW, y el mercado mundial de energía eólica se expandió casi 2×105MW durante el período 2009-2013. Sin embargo, la capacidad de energía eólica instalada aumentó en 3,55×104MW en 2013, aproximadamente 104MW menos que en 2012. En abril de 2014, la capacidad instalada acumulada de energía eólica mundial alcanzó los 3.654×105MW, un aumento interanual del 14,9%. La nueva capacidad instalada fue de 4,73×104MW, con una tasa de crecimiento del 34% (Zhu Xiao, 2014).
Según datos de finales de 2003, Europa era la región con mayor desarrollo de la energía eólica y mayor capacidad instalada del mundo en ese momento. A finales de 2003, la capacidad instalada acumulada de energía eólica en Europa era de 2,93×104 MW, lo que representa el 73% de la capacidad total de energía eólica instalada en el mundo. A finales de 2003, la capacidad de energía eólica instalada en los Estados Unidos alcanzó los 690×104kW, lo que representa el 17% de la capacidad de energía eólica instalada total en el mundo. En 2003, la generación de energía eólica en Asia era todavía relativamente lenta en comparación con los Estados Unidos y Europa. A excepción de la India, otros países tienen una capacidad instalada de energía eólica muy pequeña. En ese momento (a finales de 2003), los cinco países principales eran Alemania (14.612 MW), España (6.420 MW), Estados Unidos (6.361 MW), Dinamarca (3.076 MW) e India (2.120 MW).
Esta situación cambió en cierta medida a finales de 2013. Según datos relevantes, a finales de 2014, la nueva capacidad instalada de China era de 16.088,7 MW (excluyendo la provincia de Taiwán), un aumento interanual del 24,1 %, y la capacidad instalada acumulada era de 9.142,4 × 65.438. Tanto la nueva capacidad instalada como la capacidad instalada acumulada ocupan el primer lugar en el mundo. Aunque la industria de la energía eólica de mi país comenzó tarde, la energía eólica se ha desarrollado rápidamente gracias al apoyo de políticas y fondos nacionales. El desarrollo de la energía eólica en América avanza de manera constante, mientras que la capacidad instalada de energía eólica terrestre en Europa se ha convertido gradualmente en un cuello de botella y la energía eólica marina se ha convertido gradualmente en un nuevo punto de crecimiento. En Asia, además de China, donde la energía eólica se está desarrollando rápidamente, no se puede subestimar el desarrollo de la energía eólica en la India. A finales de 2013, los cinco principales países con capacidad acumulada de energía eólica instalada eran China (91.424 MW), Estados Unidos (61.091 MW), Alemania (34.250 MW), España (22.959 MW) e India (2.065.438+).
4. Generación de energía eólica marina
En el proceso de desarrollo continuo de la tecnología de generación de energía eólica, países de todo el mundo han visto una clara transición de la generación de energía eólica terrestre a la energía eólica marina. generación (Figura 4-5). En comparación con la generación de energía eólica terrestre, los recursos de energía eólica marina son mayores. La velocidad del viento marino a la misma altura es generalmente un 20% mayor que la de la tierra y la capacidad de generación de energía es un 70% mayor. Y con mares menos tranquilos, las turbinas eólicas se pueden utilizar de manera más eficiente. En la actualidad, la capacidad unitaria promedio de las turbinas eólicas marinas es de alrededor de 3 MW, y la capacidad máxima ha alcanzado los 6 MW. Al mismo tiempo, la rugosidad de la superficie del agua de mar es baja y la fricción al nivel del mar es pequeña, por lo que la cizalladura del viento, es decir, el cambio en la velocidad del viento con la altura, es pequeña y no hay necesidad de una torre muy alta. , lo que puede reducir el coste de la turbina eólica. La intensidad de la turbulencia del viento marino es baja, la diferencia de temperatura entre la superficie del mar y la superficie del mar es menor que la diferencia de temperatura entre la tierra y la tierra, y no hay influencia del terreno complejo en el flujo de aire, por lo tanto, la fatiga. Se reduce la carga que actúa sobre la turbina eólica, lo que puede prolongar la vida útil de la turbina eólica. La vida útil de diseño de las turbinas eólicas terrestres es generalmente de 20 años, y la vida útil de diseño de las turbinas eólicas marinas puede alcanzar más de 25 años.
Al mismo tiempo, la energía eólica marina no ocupa terreno y es más adecuada para países o regiones con poblaciones relativamente concentradas, superficies terrestres relativamente pequeñas y cercanas al mar. El desarrollo y utilización de la generación de energía marina no causará contaminación del aire ni sustancias nocivas, y puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, con poco impacto negativo en el medio ambiente y el paisaje. Además, las turbinas eólicas marinas están menos sujetas a restricciones de ruido y sus velocidades de rotación son generalmente un 10 % más altas que las de las instalaciones terrestres. La eficiencia de utilización de las turbinas eólicas aumenta correspondientemente entre un 5 % y un 6 %. Sin embargo, el desarrollo de la generación de energía eólica marina también tiene sus desventajas, como la dificultad técnica de construcción y mantenimiento, los altos costos de construcción y la relativa dificultad de la transmisión de energía a larga distancia y la conexión a la red. En definitiva, en el mar existen abundantes recursos de energía eólica. Combinada con la viabilidad de la tecnología actual, la energía eólica marina se convertirá en una nueva dirección de generación de energía eólica (Zhang Hongyang, 2016).
Figura 4-5 Diagrama esquemático de la generación de energía eólica marina
5. Oportunidades y desafíos que enfrenta la generación de energía eólica
Según la previsión de desarrollo de la energía eólica en China, para fines de 2020, la capacidad instalada total de China alcanzará 1,2 × 105 MW, y para fines de 2050, la capacidad instalada total de China alcanzará 5 × 105 MW. El desarrollo a gran escala de la energía eólica mejorará aún más varios indicadores técnicos y económicos. La competitividad y la rentabilidad de las empresas de energía eólica han mejorado significativamente. Después de 2020, los recursos de combustibles fósiles disminuirán y los costos de la energía térmica aumentarán. La energía eólica tendrá competitividad en el mercado y se desarrollará más rápidamente. Para 2030, la mayoría de los recursos hidroeléctricos estarán explotados y la energía eólica marina entrará en un período de desarrollo a gran escala, que probablemente dará lugar a una situación de transmisión de energía de este a oeste. Con sus buenos beneficios ambientales y la reducción gradual de los costos de generación de energía, la energía eólica se convertirá en una importante fuente de energía en China en el siglo XXI. Sin embargo, el coste de comercializar la energía eólica en China sigue siendo elevado. Cómo mejorar la tecnología de generación de energía eólica y reducir los costos de desarrollo comercial es un desafío importante al que se enfrenta la generación de energía eólica.
En cuarto lugar, el desarrollo del uso de la energía eólica
(1) Desventajas del uso de la energía eólica
Aunque la energía eólica es una energía renovable y limpia, todavía existen algunos Hay deficiencias innegables.
1. Emisiones contaminantes
Las turbinas eólicas producirán algunos problemas de contaminación durante el proceso de construcción y operación, y también existen problemas de emisiones indirectas. Los diferentes sistemas energéticos tienen diferentes emisiones de CO2 durante la extracción de combustible, la construcción y el funcionamiento del sistema. Durante todo el período de funcionamiento, la cantidad total de dióxido de carbono emitido por la generación de energía eólica es muy pequeña, sólo alrededor del 1% de la de los sistemas de generación de energía a carbón.
2. Problema de ruido
El ruido de la generación de energía eólica incluye el ruido mecánico y el ruido aerodinámico, donde el ruido aerodinámico es función de la velocidad del viento. Los resultados del análisis muestran que el ruido generado por las turbinas eólicas con diámetros de rotor inferiores a 20 m es principalmente ruido mecánico; las turbinas eólicas con diámetros de rotor más grandes generan principalmente ruido aerodinámico; Los problemas de ruido afectarán la utilización de algunas áreas potenciales de instalación de turbinas eólicas, especialmente en áreas densamente pobladas.
Daños a las Aves
El funcionamiento de los aerogeneradores puede causar algunos daños a las aves. Cuando los pájaros golpean la torre o las alas, mueren. Al mismo tiempo, el funcionamiento de las turbinas eólicas también obstaculizará la reproducción y el hábitat de las aves cercanas. Por lo tanto, el uso de energía eólica debería restringirse en áreas a lo largo de las rutas de vuelo de las aves migratorias.
4. Interferencias en las comunicaciones
La generación de energía eólica se convertirá en un obstáculo para la propagación de ondas electromagnéticas. Debido a la influencia de las turbinas eólicas, las ondas electromagnéticas se reflejan, dispersan y difractan, lo que significa que las turbinas eólicas pueden interferir con las comunicaciones por radio.
5. Problemas de seguridad
Aunque los accidentes de seguridad rara vez ocurren con las turbinas eólicas, todavía ocurren de vez en cuando. La mayoría de estos accidentes se produjeron cuando los técnicos intentaban detener las turbinas. Desde una perspectiva operativa, tal accidente no debería ocurrir.
Influencia en la apariencia
Aunque la estética no es una cuestión importante, también es una limitación, especialmente en lugares pintorescos y zonas densamente pobladas. El público está frustrado y harto del creciente número de atracciones con turbinas eólicas. Por lo tanto, si la gente quiere aceptar visualmente las turbinas eólicas, no sólo pueden utilizar el método de disponerlas de forma ordenada, sino también adoptar un tamaño y diseño unificados para aumentar el nivel estético.
(2) Perspectivas de desarrollo de la energía eólica
En la actualidad, la capacidad instalada de energía eólica de mi país es relativamente grande, pero su proporción en la capacidad total de suministro de energía instalada del país es todavía muy pequeña. . Todavía hay perspectivas de desarrollo considerables. Hay cuatro razones principales.
1. Abundantes recursos de energía eólica natural y de energía eólica industrial
Según encuestas y estudios pertinentes, los recursos de energía eólica natural de baja altitud (es decir, dentro de los 10 m) disponibles actualmente en mi país (incluidos los recursos de energía eólica terrestre) y los recursos de energía eólica marina) son muy abundantes, alrededor de 10 × 108 kW. Los recursos de energía eólica a gran altitud son más abundantes y alcanzan los 20 × 108 kW. Al mismo tiempo, la energía eólica industrial también tiene buenas perspectivas de utilización. La energía eólica industrial es más cómoda de utilizar, puede contribuir a la industria energética y aumentar los beneficios corporativos.
2. La demanda de energía limpia por parte de la sociedad está aumentando.
Por un lado, el progreso de los tiempos ha hecho que el concepto de protección del medio ambiente sea más popular y la gente presta cada vez más atención a la limpieza, el ahorro de energía y la sostenibilidad en el uso de la energía. atención a la generación de energía eólica y están empezando a tender a utilizar nuevas energías limpias. Por otro lado, el rápido desarrollo de la economía social también ha provocado un aumento de la demanda de electricidad. El uso de la energía eólica para generar electricidad puede aliviar eficazmente la escasez de recursos energéticos.
3. China tiene buenas condiciones para la implementación de la red eléctrica.
La economía en las zonas costeras orientales está relativamente desarrollada y se ha instalado una red de transmisión de alto voltaje relativamente completa. La construcción de energía eólica es relativamente difícil y la implementación es razonable. Para algunas áreas del interior con abundantes recursos eólicos pero con un desarrollo económico relativamente atrasado, el estado aumentará la inversión financiera y el apoyo político a la construcción de energía eólica para reducir en gran medida la dificultad de la construcción.
4. Una buena base de desarrollo para la industria de fabricación de energía eólica
En la actualidad, la inversión de mi país en la construcción de energía eólica continúa aumentando y la industria de fabricación de energía eólica también ha logrado grandes logros. desarrollo, que puede proporcionar a la construcción de energía eólica el equipo de construcción y soporte técnico correspondientes. China ha podido producir en masa turbinas eólicas de 2 MW y 1,5 MW y seguirá produciendo generadores de 3 MW, 5 MW y más.
La industria internacional de la energía eólica se está desarrollando en la dirección de la integración, la internacionalización y el desarrollo a gran escala. Tiene altos requisitos técnicos, turbinas eólicas confiables y largos ciclos de vida, por lo que requiere alta precisión y. funcionalidad de los componentes. Con el desarrollo de la tecnología de generación de energía eólica, los principios y estructuras de las turbinas eólicas también están cambiando, y las futuras turbinas eólicas se están desarrollando hacia estructuras simplificadas y volúmenes reducidos. Los dos componentes principales de un sistema de energía eólica son la turbina eólica y el generador. Las turbinas eólicas se están desarrollando hacia una tecnología de ajuste de paso variable y los generadores se están desarrollando hacia una tecnología de generación de energía de frecuencia constante y velocidad variable. Esta es la tendencia de desarrollo de la tecnología de generación de energía eólica y también es la tecnología central de la generación de energía eólica actual.
En el futuro, el desarrollo de turbinas eólicas a gran escala en mi país se centrará en dominar las tecnologías clave centrales de las turbinas eólicas a gran escala, incluido el diseño general, la tecnología de ensamblaje y la tecnología de diseño y fabricación de componentes clave. . La ruta técnica de toda la máquina será principalmente el generador asíncrono de doble alimentación de velocidad variable y paso variable y el generador síncrono de imán permanente de baja velocidad, populares en los países europeos. En la actualidad, el más producido en China es el ventilador de caja de cambios, que es un ventilador desarrollado en Europa alrededor del año 2000. Aunque algunas empresas dominan inicialmente la tecnología de imanes permanentes de accionamiento directo, no la han promovido en toda la cadena industrial. Desde la perspectiva de los beneficios a largo plazo, las turbinas eólicas de imanes permanentes de accionamiento directo tienen una alta eficiencia de conversión, requieren menos mantenimiento, tienen un amplio rango de velocidades y eliminan la necesidad de voluminosas cajas de engranajes que aumentan la velocidad. El eje del generador está conectado directamente al eje de la turbina eólica. La velocidad del rotor cambia con la velocidad del viento y la frecuencia de su corriente alterna también cambia en consecuencia. A través de convertidores electrónicos de alta potencia colocados en el suelo, la corriente alterna con una frecuencia incierta se convierte en corriente continua y luego se convierte en corriente alterna con la misma frecuencia que la red eléctrica. Esta es la dirección de desarrollo de la tecnología de generación de energía eólica en. el futuro.
Con el agotamiento de las fuentes de energía convencionales como el carbón, el petróleo y el gas natural, el deterioro del medio ambiente, el calentamiento global y el arraigado concepto de bajas emisiones de carbono, la energía eólica se está desarrollando a un ritmo acelerado. ritmo rápido. En las próximas décadas o incluso cientos de años, China mejorará su tecnología de utilización de la energía eólica, se centrará en cultivar talentos innovadores, acelerará el desarrollo de la energía eólica y permitirá que el "gran molino de viento" nos traiga más esperanza y sorpresas.