переработку какого-либо продукта впрок (например, переработку кормов в запас на животноводческих фермах), либо запасание воды в баках с тем, чтобы обеспечить хозяйство этими продуктами и водой на период безветрия.

Механические аккумуляторы, как правило, представляют собой установки, использующие потенциальную энергию поднятого на некоторую высоту тела, потенциальную энергию сжатой пружины или кинетическую энергию быстровращающихся дисков (маховиков).

Общим недостатком, присущим механическим аккумуляторам, рассчитанным на длительное запасание энергии ветра (часы, сутки), является их громоздкость, большая металлоемкость и низкий к. п. д. Для запасания энергии даже на несколько минут некоторые из подобных аккумуляторов получаются весьма громоздкими и экономически невыгодными.

Например, И. А. Позинич предлагает устройство для аккумулирования энергии ветра, состоящее из нескольких зубчатых пар и двух цепных передач, передающих вращение от вала ветродвигателя к двум барабанам.

На барабаны, при их вращении от ветродвигателя, наматываются тросы, к концам которых прикреплены грузы.

Вращение барабанов от ветродвигателя и подъем грузов осуществляются поочередно, т. е. когда один барабан вращается от ветродвигателя и наматывает трос, другой барабан соединен с генератором и вращается за счет энергии опускающегося груза. Для того чтобы обе9печить равномерное вращение генератора, барабаны снабжены тормозными устройствами, препятствующими равноускоренному движению груза.

Конечно, такой аккумулятор не может обеспечить аккумулирования энергии ветра на длительное время работы ветроустановки, так как для этого потребовалось бы иметь очень большие грузы, поднимаемые на значительную высоту. Кроме того, конструкция аккумулятора весьма сложная.

Другим примером использования механического аккумулятора может служить «Ветросиловая электростанция с механическим аккумулятором» (предложение Ф. М. Фисун, авторская заявка № 12238). Автором предлагается ветроэлектрический агрегат мощностью 10 тыс. КВТ с механическим аккумулированием энергии ветра путем поднятия с помощью транспортера сыпучего балласта из специальной шахты, имеющейся под ветродвигателем. Песок поднимается в бункер, встроенный в опорную ферму ветродвигателя, и используется в специальном механическом двигателе с ковшевым колесом, вращающимся под действием балласта, падающего на ковш.

Посмотрим, какое же количество песка нужно поднять, чтобы обеспечить непрерывную работу ветроустановки с ветродвигателем Д-18, мощностью 25 квт, при односменной работе в течение года. )2б

Такая ветроустановка в течение года может выработать около 60 тыс. квтч энергии, т. е. поднять до 220 тыс. т. балласта на высоту 20 м. При этом нами принят к. п. д. транспортера, равный 0,5. Для полного обеспечения потребителей энергией в течение года при односменной работе и мощности установки 25 квт потребуется также около 60 тыс. квтч энергии. Таким образом, если учесть, что к. п. д. подобного механического аккумулятора будет не более 0,25, то получим, что необходимо в течение года поднять около 1 млн. т. песка с глубины 20 м и опустить его с помощью ковшевого двигателя. Отсюда видно, что для полной обеспеченности потребителей, мощность которых составляет 25 квт, необходимо установить четыре ветроустановки типа Д-18 с огромныйи бункерами и транспортерами.

Мы при этом совершенно не рассматривали того, как и за счет какой энергии будет производиться погрузка балласта на транспортер и подача балласта на ковши механического двигателя.

Из описанного ясна бесперспективность устройства подобных аккумуляторов.

К механическим аккумуляторам относится и описанный ранее инерционный аккумулятор системы А. Г. Уфимцева.

Такой аккусггулятор, как правило, достаточно удобен в эксплуатации и экономичен для выравнивания кратковременных колебаний мощности ветроустановки, вызванных пульсациями скорости ветра. Однако он приобрел бы совершенно противоположные качества, если рекомендовать его для запасания энергии па длительное время.

Повышение емкости аккумулятора за счет увеличения его размеров и скорости вращения с тем, чтобы он обеспечивал отдачу энергии потребителю на периоды длительных затиший, приведет к тому, что к. п. д. ветроустановки сильно упадет, установка станет чрезвычайно громоздкой и практически непригодной для использования.

Механические аккумуляторы, несмотря на свою кажущуюся простоту, могут быть применены в тех случаях, когда нужно выравнять энергию ветра при ее кратковременных пульсациях. Таким образом, они могут быть использованы как буферные аккумуляторы и совершенно непригодны для аккумулирования энергии ветра на длительное время, т. е. как емкостные аккумуляторы.

Такие аккумуляторы представляют со-^ю^ку^п^^ бой установки, которые обеспечивают аккумулирование энергии ветра в поднятой воде. Хотя гидравлические аккумуляторы чрезвычайно редки в предложениях изобретателей, мы кратко остановимся на их описании, так как такие типы аккумуляторов, на наш взгляд, в ряде случаев могут быть весьма перспективными.

Ветроустановки с гидроаккумулированием могут быть выполнены по следующим схемам:

1.ВЭС работает на нагрузку потребителя, а избыточная энергия расходуется для перекачивания воды либо из нижнего водоема в специальный верхний водоем, либо из нижнего бьефа плотины гидростанции в верхний. В периоды безветрия или при недостатке энергии на ВЭС энергия поднятой воды превращается в электрическую на турбинах ГЭС. Так обеспечивается покрытие части нагрузки.

2.Ветроэлектрическая станция все время работает на насосные агрегаты, подающие воду из одного бассейна в другой, расположенный выше. На энергии поднятой воды работает ГЭС, обеспечивающая нагрузку потребителей.

3.В ветрооросительных установках вода с помощью насосов, приводимых от ветродвигателя, подается в специальные искусственные или естественные водоемы, откуда она самотеком расходуется для нужд орошения и обводнения.

В зимних условиях ветронасосная установка работает на подледное нагнетание воды в водоем или же обеспечивает создание наледей. Создание наледей, т. е. участков намороженного льда, дает возможность не только сократить расходы на сооружен1^е бассейнов, но и использовать соленые воды, избегнув при этом засоления почвы, так как орошение можно вести водой, опресненной путем ее замораживания. Следует, однако, не забывать, что к. п. д. наледей относительно невысок, так как имеют место большие потери влаги вследствие испарений, фильтрации воды и других причин.

Схема ветроустановки с гидроаккумулированием приводится на рисунке 90.

Н. В. Красовским предложены ветроэлектрические станции^ работающие совместно с каскадом ГЭС (рис. 91), расположенным на одной реке и имеющим аккумулирующие бассейны с месячным или сезонным регулированием стока. Проведенные им расчеты показывают, что подобные станции могут быть весьма _ эффективными. wf^к установкам с гидроаккумулированием можно отнести так-

же ВЭС, работающие параллельно с ГЭС. В последнем случае наличие автоматических рег>ляторов на турбинах ГЭС позволяет экономить воду при работе ветростанции, воспринимающей на себя часть нагрузки и разгружающей гидростанцию. Совместная работа ВЭС и ГЭС дает возможность повысить установленную мощность станции при неизменном стоке реки или же повысить обеспеченность графика нагрузки ГЭС при неизменной ее мощ-. ности.

Рис. 90. План сооружений гидроаккумулирующей станции: 7 — верхний бассейи, 2 —нижний бассейн, 3 — затвор водоприемника, 4—напорный трубопровод, 5 —здание ГЭС, 6 — здание насосной станции, 7 — ВЭС, 8 — линия электропередачи.

Рис. 91, Схема работы ВЭС совместна с каскадом ГЭС,

К недостаткам ВЭС с гидроаккумулированием следует отнести необходимость значительных капиталовложений на сооружение верхних и нижних бассейнов, насосных станций, а в ряде случаев и специальных ГЭС, Водоемы же при небольших напорах получаются сравнительно больших объемов.

Большое значение имеют гидрогеологические и топографические условия района сооружения гидроаккумулирующих станций. С увеличением напора необходимая емкость аккумулирующих бассейнов и величина расхода воды соответственно уменьшается. Например, гористая местность с крутыми склонами, обеспечива-Ющая получение больших напоров при коротких трубопроводах, является наиболее подходящей по экономическим условиям дЛЯ

9. 721129

сооружения гидроаккумулирующих установок. Однако при этом нельзя забывать, что необходимыми условиями является наличие хороших ветровых условий в районе и удобное расположение ветродвигателей.

Так как таких районов весьма немного и они, как правило, удалены от сельскохозяйственных потребителей, то ВЭС с гидроаккумулированием не нашли до настоящего времени распространения и их работа не проверена опытом.

Что касается гидроаккумулирующих станций для целей орошения и обводнения, то здесь роль рельефа местности не столь важна, а затраты на сооружение бассейнов могут быть уменьшены, если создавать их путем обваловки участка, возвышающегося над окружающей местностью.

В. А. Иельский (авторская заявка № 8143) предлагает использовать водохранилище, расположенное вблизи моря или другого большого водоема, и имеющего отметку дна на 100— 200 м ниже уровня этого водоема. Разность уровней моря и во-,а,охранилища используется гидроэлектростанцией, причем водохранилище является нижним бьефом ГЭС.

Компенсация притока воды в водохранилище через ГЭС, необходимая для сохранения разности уровней, достигается искусственной откачкой воды через ближайший водораздел при небольших напорах, для чего требуются относительно меньшие мощности, чем для насосной установки обычного гидроаккумулятора. Перекачка ведется ветронасосными установками.

Для использования этих установок необходимо определенное сочетание географических, топографических и гидрогеологических условий. Такое сочетание может быть, как правило, в более ограниченном числе районов, чем для обычных гидроаккумулирующих установок. Такие установки могут быть экономически выгодными лишь при больших мощностях, перерастающих потребности сельскохозяйственной энергетики.

Кроме того, следует помнить, что гидроаккумулирующие установки как с ветронасосными, так и с другими станциями имеют низкий к. п. д., обусловленный наличием в их схеме многих агрегатов, а также наличием испарения и фильтрации воды В водохранилищах.

Пневматические аккумуляторы для ветросиловых установок представляют собой резервуары определенной емкости, в которые воздух нагнетается, как правило,, компрессорной установкой, приводимой от ветродвигателя. Воздух нагнетается под определенным давлением и затем расходуется на работу пневматического двигателя, вращающего рабочие машины. При этом в зависимости от схемы использования ветродвигателя он может быть загружен компрессором полностью или только частично, В последнем случае ветродвигатель отдает основную энергию через электрический генератор, а избыточную — через компрес-130

Пневматические аккумуляторы

сор И пневматический аккумулятор. В первом случае мы будем иметь емкостный аккумулятор, обеспечивающий всю работу установки, а во втором случае—буферный пневматический аккумулятор, восполняющий только недостающую энергию в периоды провалов скорости ветра.

Рассмотрим «Ветросиловую установку с пневматическим буферным аккумулятором», предложенную Е. М. Фатеевым и Г. А. Печковским (авторская заявка № 10244).

Ветродвигатель (рис. 92, 1) работает через муфту свободного хода 10 на компрессор 3, снабженный регулятором давления 8. Сжатый компрессором воздух подается в баллоны //, где и аккумулируется под давлением до 60 атмосфер.

Воздух расходуется через редуцирующий вентиль 6 (при этом давление снижается с 60 до 10 атм), вентиль 7 и рабочий бал-flon 5 с давлением 10 атм. На сжатом воздухе работает пневматический двигатель 2, который вращает через шкив 4 тот же генератор переменного тока, что и ветродвигатель.

Пневматический двигатель работает с ветродвигателем совместно, дополняя недостающую мощность при провалах скорости ветра. Недостатками установки является то, что она очень сложна, требует квалифицированного обслуживания и, несомненно.

\Рис. 92. Ветросиловая установка с пневматическим

iаккумулятором;

1 — ветродвигатель Д-18, 2 — пневматический двигатель 20 л. с, 3 — компрессор воздушный 60 атм. 4 — шкнв синхронного генератора 25 ква. 5 — рабочий баллон 10 атм, 6 — редуцируюш,нй вентиль 60/10 атм.. 7 — вентиль, 8 — ограничитель давления, 9 — маховик двигателя, 10 — муфта свободного хода, — баллон сжатого воздуха 0,35 60 атм,

более дорога в изготовлении, чем буферный инерционный аккумулятор.

е.131