风坝。方案、说明

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装置和工作原理。 风坝(见图)是径向定位的风导管1的系统，其在发电厂的方向上变窄，由相对于风轮2径向或切向定位的隔板3形成，其代表森林种植园。

使用人工林作为隔断可以显着降低风坝的建设成本，并最终降低发电成本。

该装置的操作如下。风流穿过人工林形成的风道，集中在风轮的叶片上。同时，根据众所周知的伯努利原理，风流加速，从而使发电厂产生更多的电力。正如水电站大坝收集涡轮机叶片上的水流能量一样，风坝也收集风轮叶片上的气流能量。

风管可以有各种长度。由于最大发电厂效率在一定的风速范围内是可能的，因此希望缩小该范围。这在风集中阶段是可能的。不同方向的年平均风速不同。如果将风管的长度设置为与给定方向的平均风速成反比，则风流会更加均匀。因此，实现了风力涡轮机的更高效率。在风向明显的地区（微风、山谷风、季风），风坝可能由 1-2 个风管组成。

技术和经济优势

1. 拟建风坝专为工业规模发电而设计。工业发电带来了许多挑战。显然，风轮轴上接收到的最大功率与风轮旋转时捕获的气流截面积成正比，即风轮半径的平方。因此，具有大直径风轮的风力发电厂可以实现工业发电。但风轮的尺寸有纯粹的物理限制。此外，具有大风轮和高塔的风力发电厂的建造和运营成本昂贵。风轮尺寸越大，运行风速范围下限越高，即在弱风中，风轮不旋转。因此，对于大型风力涡轮机来说，由于弱风导致的风力涡轮机停机时间要长得多。用中型风轮+风坝复合体代替大型风轮实际上可以消除这些问题，从而显着提高风电场的效率。

2、风坝不是以人工建筑物的形式建造，而是以人工林的形式建造。该解决方案可以将建造和运营风坝的成本降低一个数量级。风坝占用的区域仍然开放用于农业用途。如果您使用杨树作为人工林（某些品种的生长速度为每年 2-3 m），那么您可以指望在 5-6 年内产生有益效果，这与建造类似的人工结构的时间相当。尺寸。通过适当护理植物（浇水、施肥、生长刺激剂），可以更早地达到有益效果。

3. 拟议的风坝可以增加风电场的容量。我们初步计算，半径150m的风坝可增加功率5-7倍。如果与半径为 20 m（等于种植高度）的风轮结合使用（这种尺寸的风轮通常功率为 50 kW，成本约为 50000 美元），则风的功率风轮将会增大，功率约为300千瓦，相当于一个价值300000万美元的风轮。简单的估算已经表明，电力成本将比平时低约6倍，风能将变得更具竞争力。

4、风坝的使用寿命是几十年，而不是像风轮那样20年。

独特的生态特性

300 kW 风坝运行一年对环境的影响

出品：

氧气 - 8,7吨；
消灭病原体的植物杀菌素；
细菌和微生物 - 0,09 吨。

延迟：

灰尘 - 高达 1,7 吨；
含硫化合物 - 0,12 吨；
氯化物 - 0,03 t;
氟化物 - 0,006 吨；

吸收的二氧化碳 - 11,22 吨。

废物处理不存在任何问题。建造风力发电厂所需的材料数量减少。

结果：

在草原地带建立上述类型的绿洲，对环境生态具有有益的影响，决定了小动物和鸟类舒适栖息地的形成，是解决保护和保护问题的积极因素。恢复动植物群。洁净的空气和美丽的风景对人体神经系统有有益的作用，是一种反射疗法

火力发电厂运行一年以上产生相同电力时对环境的影响

燃煤 - 1314 吨

燃烧氧气 - 2724 吨

进入大气层：

烟灰 - 13吨；
灰 - 87吨;
含硫化合物 - 77 吨；
氮氧化物 - 25吨;
二氧化碳 - 3733吨。

形成的固体废物（灰烬和烟灰） - 175 吨。

结果：

1. 人口发病率和死亡率增加。

2. 对动植物造成损害。

3.“酸雨”、农业和林业损失、水体污染、对建筑物、桥梁和其他易受沉降烟尘颗粒和气体腐蚀的结构造成的损害。

4. 温室效应导致的气候变化。

5.降低大气中的氧含量

风坝和农业

1. 风坝占用的大部分区域仍然开放用于农业用途。

2、风坝对土壤肥力有有利作用：

作为水平衡的强大调节剂，延迟降水；
创造良好的小气候，滋润和清新空气约是相同面积水池的两倍；
是鸟类的群落生境，在消灭害虫方面发挥着重要作用；
保护土壤免受风蚀，在小范围内提高风速，在坝后 1300 m 范围内降低风速。

风坝可以充当防风林，也可以用来代替。

作者：N.G. Makarenko, A.N. Makarenko

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