Возможности строительства в Туркменистане малых ветровых и гидроэлектростанций

В настоящее время производство и использование экологически чистой электроэнергии стало важной проблемой, которая находится в центре внимания ученых и инженеров многих стран. Вредное воздействие на окружающую среду при производстве электроэнергии традиционными методами, уменьшение запасов природного газа и нефти – основных источников для выработки электроэнергии, а также отсутствие их во многих странах, угрозы, возникающие в период использования некоторых из них (атомных и ядерных электросистем) и т.п. требуют использования возобновляемых источников энергии и работы над современными технологиями производства данных источников энергии. Туркменистан является одним из государств, богатых электроэнергией. В стране работает ряд государственных электростанций. В настоящее время объемы вырабатываемой в нашей стране электроэнергии позволяют экспортировать её в соседние страны. Большой объем электроэнергии поставляется в Иран, Афганистан и другие государства. С учетом путей соблюдения экологических условий безопасности при выработке электроэнергии в условиях, соответствующих географическим особенностям, Туркменистан располагает возможностью строительства ветро- и гидроэлектростанций.

Сначала нужно узнать мощность ветра на месте, где предусмотрено использование ветрогенераторов. Формула для определения мощности ветра следующая:

 (1)

В формуле (1) ρ – плотность воздуха (1,29 кг/м³), S – площадь прохождения ветра через описываемый лопастью ветрогенератора круг в единице времени (м²),  – скорость ветра (м/с). Формулу (1) совершенствуем:

 (2)

В формуле (2) D – диаметр лопасти ветрогенератора,  – скорость ветра.

Выходную мощность ветрогенератора находим по следующей формуле:

                              (3)

Таблица 1.

Сравнительные показатели выходной мощности ветрогенератора и скорости ветра в различных районах Туркменистана

Здесь k – коэффициент полезного действия (КПД). КПД ветрогенератора находится в промежутке от 0,2 до 0,5. При обработке расчетов КПД принимаем за 0,4.

Тогда формула (3) принимает следующий вид:

   (4)

Формула (4) является формулой выходной мощности ветрогенератора.

Например, если расположить вблизи Ашхабад­ского аэропорта в январе месяце ветрогенератор, то его выходная мощность будет равна:

Подобные вычисления выполняем для Ашхабада (аэропорт), Теджена, Ховдана, Туркменабата, Керки, Койтендага, Балканабата, Сердара, Карабогаза, Огурджалы, Мары, Серхетабата за каждый месяц.

А на диаграмме 1 приведена средняя стоимость выходной мощности генератора в случае, если диаметр лопасти ветрогенератора равен 1.

Диаграмма 1. Средняя стоимость выходной мощности генератора в случае, если диаметр лопасти ветрогенератора равен 1

Для использования малых гидроэлектростанций необходимо найти мощность воды в реках. Мощность воды вычисляем по следующей формуле:

        (5)

В этой формуле ρ – плотность воды (1000 кг/м³), Q – полезно расходуемый объем воды в единицу времени (м³/с), – скорость воды, N – мощность воды (Вт). Подставляя мощность воды в формуле (1) получаем:

   (6)

Формула выходной мощности гидрогенератора равен умножению мощности воды на коэффициент полезного действия гидрогенератора:

                                                       (7)

Формулу (1) подставляя в формулу (3) получаем:

Среднее значение коэффициента полезного действия гидрогенератора равно 0,6. Тогда формула (4) приходит к следующему виду:

   (8)

Формула (5) – формула выходной мощности гидрогенератора.

Например, если в январе месяце скорость воды в Амударе в районе Керки будет равна =1 м/с, расход воды – Q = 738 м³/с, то при расположении в данном промежутке малого гидрогенератора, его выходная мощность будет равна:

Вычисления выполняем для рек в промежутке Амударья-Керки, Амударья-Туркменабат, Амударья-Дарганата, Гарагум-969 км, Мургап-Тахтабазар за каждый месяц.

Таблица 2.

Сравнительные показатели скорости, максимального расхода воды и выходной мощности гидрогенераторов в различных районах Туркменистана

Для вычисления мощности электрооборудования, потребляемой человеком в сутки, напишем таблицу мощности, расходуемой электрооборудованием, используемым в домашнем хозяйстве.

Таблица 3.

Показатели мощности, расходуемой домашними электроприборами

В сутки человеку необходимо примерно 20 кВт энергии, а в час – 0,8 кВт. Из вышеизложенных вычислений, видно, что в соответствующих постах указанных рек Туркменистана имеется большая возможность построить малые ГЭС, а также выработки экологически чистой электроэнергии, с учетом выходной мощности 7,4 кВт (если диаметр лопасти ветрогенератора равен 2) и 16,7 кВт (если равен 3).