Задуматься об установке такой станции у себя на участке стоит каждому владельца загородного дома.Принцип действияГоризонтальная модель ветрякаПод действием силы ветра начинают вращаться лопасти устройства, которые приводят в действие ротор. Благодаря статорной обмотке получаемая механическая энергия преобразуется в электрический ток. Под действием силы вращения получаемое электричество запасается в батарее. Объем получаемой энергии напрямую зависит от силы ветра – чем сильнее он дует, тем больше электричества будет запасено в аккумуляторе.Во время поворотов также вращается ось, которая соединена с генеральным ротором. На нем закреплено 12 магнитов, которые вращаются в статоре. Благодаря этому создается переменный электрический ток такой же частоты, как и протекающий в розетках.Получаемый переменный ток можно передавать на большие расстояния, но его невозможно аккумулировать. Поэтому его необходимо преобразовать в постоянный ток. Процесс производится с помощью внутренней электронной цепи в турбине.Система торможения вращения лопастейЧтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов. Конструкция ветрогенератора и узловПри ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветерДанное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества: установка экологически чистая;отсутствует потребность её заправки топливом;не накапливаются какие-либо отходы;устройство работает очень тихо;имеет большой срок эксплуатации.Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.Выбор размера ветрякаПодбирать размер этой установки нужно исходя из желаемого количества электроэнергии и скорости ветра, а также его плотности, в вашем регионе. Сразу нужно уточнить что расчет мощности будет производится для ветрогенератора заводского изготовления, не сделанного своими руками из подручных деталей.Количество необходимой электроэнергии вы можете постучать по счетам за последний год или взять произвольное (желаемое) количество. Скорость и плотность ветра можно найти в сети, например на сайте метеослужбы. Указывать какие то цифры в этой статье я не будут, так как регионов много и климат очень быстро меняется в последние годы. Существует несколько формул1. Самая простая и понятная среднестатистическому человеку, однако полученные данные могут иметь определенную погрешность. По ней можно рассчитать кинетический ветрогенератор с горизонтальным валом:AEO = 1.64 * D*D * V*V*VГде: AEO — электроэнергия, которую вы хотите получить за год.D — диаметр ротора, который обозначается в метрах.V — среднегодовая скорость ветра, обозначается в м/сек.2. Более сложная формула, которую используют для своих расчетов компании, занимающиеся продажей и установкой такого оборудования на профессиональном уровне.P = V3 * ρ * SГде: V – скорость ветра в метрах в секунду.ρ – плотность воздуха, единица измерения – кг/м3S – площадь лопастей, на которую дует воздушный поток, единица измерения – м2 (нужно смотреть по тех. описанию производителя).P – Количество кВт, которое можно получить.Пример расчета P = 53 * 1,25 * 33 = 5156 ВтЭффективность выработки электроэнергии напрямую зависит от диаметра лопастей ротора, посмотреть примерную производительность можно по таблице ниже.В этой таблице указаны примерные данные, которые можно получить в зависимости от диаметра ротора, высоты установки ветрогенератора и скорости ветра. Максимальная вырабатываемая мощность, кВтДиаметр ротора, мВысота мачты, мСкорость ветра м/с0,552,5682,63,2996,56,4121011,281210221018123. В случаи с вертикальным ротором (осью) расчеты необходимо производить по другой формуле.P=0.6*S*V^3Где: P – мощность ВаттS – рабочая площадь лопастей кв.м.V^3 – Скорость ветра в кубе м/сБолее сложная, но более точная формулаP*= krV 3S/2, .Где: r — плотность воздуха,V — скорость потока в м/с.S — площадь потока в квадратных метрахk — коэффициент эффективности турбины ветрогенератора в значении 0,2-0,5При выборе ветряки необходимо смотреть на рекомендуемую производителем скорость ветра. Как правило, установки для частного использования, имеют такой диапазон: 2-11 М в секунду.Как определить скорость ветра: хватит ли его напора для бытового ветрякаОсновной ресурс, который нужен для ветряка – это, как ни странно, ветер. Учтите этот параметр перед тем, как установить на своем участке для дома и бытового использования в целом.В странах, где частные дома расположены на побережье, люди особо не раздумывают. Они оперативно монтируют на своих территориях ветряные генераторы и наслаждаются экологически чистой электроэнергией. Все дело в том, что скорость ветра, необходимая для продуктивной работы именно бытовой мельницы – 9-12 метров в секунду. Если данное требование будет выполнено, то человек способен обеспечить себя такими благами:беспрерывной работой бытовых приборов;постоянным освещением территории;обеспечение напряжением отопительных котлов.На океаническом или морском побережье, погодные условия с лихвой способны обеспечить устройство таким напором.Что касается России, то здесь ситуация обстоит немного иначе. Дело в том, что генератору для ветряка будет порой достаточно трудно получать нужное количество энергии, так как скорость ветряных потоков не всегда достигает у нас нужных 9-12 метров в секунду. Среднее значение по стране выглядит так: 3-5 метров в секунду. Но даже такого напора будет достаточно, чтобы запитать некоторое количество приборов и освещение.Какие ветрогенераторы самые эффективныеГоризонтальныеВертикальные ДвухлопастныеТрехлопастныеМноголопастныеДанный тип агрегатов характеризуется наличием двух элементов вращения. Этот вариант практически неэффективен сегодня, но достаточно распространен за счет своей надежности.Этот вид оборудования является самым распространенным. Трехлопастные агрегаты используются не только в сельских хозяйствах и промышленности, но и в частных домовладениях. Этот тип оборудования получил распространение благодаря надежности и эффективности.Последние могут иметь от 50 и более элементов вращения. Чтобы обеспечить выработку нужного объема электроэнергии, надо не само прокручивание лопастей, а вывод на необходимое число оборотов. Наличие каждой дополнительного элемента вращения обеспечивает увеличение параметра общего сопротивления ветрового колеса. В результате этого выход оборудования на необходимое количество оборотов будет проблематичным. Карусельные устройства, оборудованные множеством лопастей, начинают вращение при небольшой силе ветра. Но их применение более актуально, если играет роль непосредственно сам факт прокручивания, к примеру, когда требуется перекачка воды. Чтобы эффективно обеспечить выработку большого количества энергии, многолопастные агрегаты не используются. Для их функционирования требуется установка редукторного устройства. Это не только усложняет всю конструкцию оборудования в целом, но и делает ее менее надежной по сравнению с двух- и трехлопастными. 
| С жесткими лопастями | Парусные агрегаты |
| Стоимость таких агрегатов более высокая за счет дороговизны производства деталей вращения. Но по сравнению с парусным оборудованием, генераторы с жесткими лопастями более надежны и характеризуются высоким ресурсом эксплуатации. Поскольку в воздухе содержится пыль и песок, на элементы вращения воздействует высокая нагрузка. При работе оборудования в стабильных условиях, ему требуется ежегодная замена антикоррозийной пленки, которая наносится на концы лопастей. Без этого элемент вращения со временем начинает терять свои рабочие свойства. | Такой тип лопастей более прост в плане производства и менее затратный, по сравнению с металлом либо стеклопластиком. Но экономия при изготовлении может привести к серьезным расходам в будущем. При диаметре ветрового колеса в три метра скорость движения конца лопасти может составить до 500 км/ч, когда обороты оборудования составляют около 600 в минуту. Это — серьезная нагрузка даже для жестких деталей. Практика показывает, что элементы вращения на парусном оборудовании приходится менять часто, особенно если сила ветра высокая. |
В соответствии с разновидностью роторного механизма все агрегаты можно разделить на несколько видов:
- ортогональные устройства Дарье;
- агрегаты с роторным узлом Савониуса;
- устройства с вертикально-осевой конструкцией агрегата;
- оборудование с геликоидным типом роторного механизма.
Небольшие ветрогенераторы для дома
Энергия ветра — это экологически чистая, неисчерпаемая энергия. Для преобразования энергии ветра в электрическую энергию служат ветряные электростанции (мельницы, ветрогенераторы).
Ветряные мельницы используемые для выработки электрической энергии бывают разных размеров. Большие ветрогенераторы, которые обычно используются на ветряных фермах (электростанциях), могут вырабатывать большое количество электричества — сотни мегаватт, которым можно обеспечивать сотни домов. Небольшие ветряки, которые вырабатывают не больше 100 кВт электроэнергии, используются в частных домах, фермах, подсобных хозяйствах и т.п., служат источником дополнительной электроэнергии, способствуют уменьшению оплаты за основной источник электроэнергии. Очень маленькие ветряки, мощность которых составляет 20-500 Вт, используются для подзарядки аккумуляторов и др. сферах, где не требуется большое количество электроэнергии.
Небольшие ветроэлектростанции будут экономически эффективны, если будут соблюдены следующие условия:
- ветер в вашем месторасположении дует стабильно и много дней в году;
- есть достаточно места для установки ветряка;
- местными властями разрешена установка ветряков;
- ваши затраты на электроэнергию высоки;
- вы не подключены к питающей сети или она находится далеко от вас;
- вы готовы инвестировать деньги в ветрогенератор;
- во избежание проблем с соседями, ветряк должен находится не ближе чем 250-300м к ним.
Требования к ветру
Будет ли ваш ветряк для дома экономически целесообразным — больше всего зависит от качества ветра. В большинстве случаев, среднегодовая скорость ветра в 4.0-4.5 м/с (14.4-16.2 км/ч) является тем минимумом, чтобы ветрогенератор был экономически выгоден. В анализе ветра вам помогут сайты, где представлены карты ветров России и других стран. Также, вам может помочь местная метеорологическая станция, где вы можете посмотреть архив данных по силе ветра. Но следует обратить внимание на расположение станции, т.к. различные препятствия — деревья, строения, возвышенности могут стать причиной искаженных данных о ветре.
Для более точной оценки ветра в вашей местности вам необходимо приобрести устройства измеряющие скорость ветра. Особенно это актуально, если ваша местность холмистая или имеет необычный ландшафт.
Наиболее важной деталью в приборе для измерения скорости ветра является анемометр. Он состоит из чашечной (или лопастной) вертушки укреплённой на оси, которая соединена с измерительным механизмом. Лопасти анемометра вращаются и вырабатывают сигнал, пропорциональный скорости ветра. При покупке анемометра не будет лишним приобрести устройство, записывающее показания с него, а также трипод, кронштейн и т.п., где он будет монтироваться.
Существуют более дорогие цифровые устройства для измерения скорости ветра. Там также используется анемометр, но данные поступают в компьютер, где они обрабатываются и запоминаются. В последнее время данные устройства становятся все более популярными и дешевыми. Пример данных о скорости ветра, снимаемых и отображаемых в реальном времени вы можете посмотреть на сайте gdeduet.ru
Неважно какой измерительный инструмент вы используете для оценки скорости ветра, но хотя бы минимум один раз в год вы должны сравнивать ваши данные с другими. Также важно измерительно оборудование размещать достаточно высоко, чтобы избежать турбулентности, которая создается деревьями, строениями и другими препятствиями. Наиболее оптимальным размещением измерительного прибора является его размещение на уровне центра ротора ветрогенератора.
Место для размещения ветрогенератора
Большое значение имеет место, где вы собираетесь разместить ваш ветряк. Помните, что не следует его размещать вблизи деревьев, домов и т.п., т.к. вы не получите полной отдачи от ветряка.
Читайте также:
Также учитывайте что:
- сила ветра всегда больше на вершине холмов, у береговой линии, в степях, в местах где нет деревьев и строений.
- деревья могут расти, а ветряк — нет.
- необходимо заранее информировать соседей о ваших планах, во избежании проблем с ними в будущем.
- желательно поставить ветряк на достаточном расстоянии от соседей. Обычно достаточно 250-300м.
Не ожидайте, что ваша ветроэлектростанция будет все время вырабатывать достаточное количество электроэнергии. Скорость ветра в одном и том же месте может сильно различаться и как следствие будет и различаться количество вырабатываемой электроэнергии. И если сила ветра будет меняться в пределах 10%, то вырабатываемая электроэнергия будет изменяться в пределах 25%!
Типы ветрогенераторов
Существует 2 основных типа ветрогенераторов: с горизонтальной осью вращения и вертикальной. Горизонтальные ветряки должны быть направлены по ветру. Для этого, в их конструкции предусмотрен так называемый «хвост». Вертикальные ветрогенераторы работают в любом направлении ветра, но требует больше наземного пространства, т.к. необходимо предусмотреть растяжки для устойчивости ветряка.
Компоненты ветроэлектростанции
Основные компоненты типичной ветряной электростанции показаны на рисунке ниже.
Они включают в себя:
- ротор с лопастями, которые имеют аэродинамическую форму.
- редуктор или коробка передач, которые согласует скорость вращения между ротором и генератором. Маленькие ветряки (до 10 кВт) обычно не имеют редуктора.
- защитный кожух, который защищает от внешних воздействий редуктор, генератор, электронику и другие компоненты ветрогенератора.
- хвост ветряка — необходим для его поворота по ветру.
Для ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения необходима мачта (вертикальные ветряки обычно устанавливаются прямо на земле).
Мачты бывают различных видов: на растяжках (которые жестко закреплены), поворотная мачта на растяжках (может подниматься и опускаться для обслуживания и ремонта), свободно-стоящая мачта без растяжек (они тяжелые, но зато занимают не так много места на земле).
Очень важным факторов является высота мачты. Энергия ветра пропорциональна скорости ветра в третей степени (в кубе). Т.о. если скорость ветра удвоилась, то энергия ветра возрастет в 8 раз (2х2х2=8) (Рисунок 6). Скорость ветра увеличивается с высотой, т.е. увеличивая высоту мачты можно сильно увеличить энергоэффективность ветряка.
Рекомендуемая высота установки 24-37 метров. Устанавливать ветряк на меньшей высоте — то же самое, что расположить солнечные батареи в тени.
На всякий случай просмотрите местное законодательство на предмет ограничений на высоту мачты для ветроэлектростанций. Используйте конструкцию мачты, одобренной производителем ветряка, иначе вы можете потерять гарантию на него. Обязательно заземлите мачту и предусмотрите молниеотвод.
Для электробезопасности необходимо использовать разъединители и автоматические выключатели. Они также обеспечат безопасный доступ к ветряку для его обслуживания и модернизации.
Также могут понадобиться другие компоненты ветроэлектростанции. Аккумуляторы — смогут накапливать излишки электроэнергии от ветряка. Но, поскольку аккумуляторы используют постоянный ток, то для преобразования его в переменный необходим инвертор.
Если дом, ферма или хозяйство подключены к общей системе энергообеспечения, то в ветренные дни излишек энергии можно продавать электросетям (неактуально для нашей страны). А когда ветер слабый и электроэнергии ветряка не хватает, то нужно будет покупать электроэнергию от общей электросети.
Стоимость ветрогенератора
Стоимость небольшого ветряка $2000-$8000 за 1 кВт. Однако, это только 12-48% от стоимость всех компонентов ветряной электростанции: инверторы, аккумуляторы, зарядные устройства, АВР и т.п.
Но большой плюс ветрогенератора в том, что однажды купив его, вам больше практически ни за что не прийдется платить, кроме планового техобслуживания.
Производительность ветрогенератора обычно описывается производителем как график зависимости выходной мощности к скорости ветра.
Одной из проблем при выборе и сравнении ветрогенераторов является отсутствие единного стандарта измерения выходной мощности. Производители сами выбирают при какой скорости ветра указывать выходную мощность. Возьмем к примеру «Wind-o-matic» и «Mighty-wind» — у обоих заявленная мощность 1000 Ватт. Но у «Wind-o-matic» это мощность при скорости ветра 5 м/с, в то время как у «Mighty-wind» это мощность при 10 м/с. Вследствии того, что энергия ветра пропорциональна скорости ветра в кубе, то ветряк выдающий 1 кВт при при 10 м/с, даст только 1/8 от максимальной мощности при 5 м/с. Т.о. при скорости ветра 5 м/с «Wind-o-matic» будет выдавать честные 1000 кВт, в то время как «Mighty-wind» всего 125 Ватт!
Более правильным является сравнение ветрогенераторов по площади и размеру лопастей. Чем больше площадь, тем больше энергии может вырабатывать ветряк. При удвоении площади солнечных батарей — мощность увеличивается вдвое. Также и в ветрогенераторе — при увеличении площади лопастей возрастает выходная мощность.
Если вы не знаете площадь лопастей ветряка, то вы можете сравнивать по диаметру ротора. Незначительное увеличение диаметра ротора ведет к значительному увеличению отдаваемой электроэнергии от ветрогенератора (см. рисунок ). Значения указанные на рисунке являются ориентировочными и на них опираться не следует, т.к. генерируемая мощность ветряка зависит от множества других факторов.
Выбор размера ветрогенератора
Для определения подходящего размера ветряка для начала посмотрите сколько электроэнергии вы потребляете в месяц. Затем полученное значение умножьте на 12 месяцев. Примерное количество электроэнергии вырабатываемое ветряком вы можете получить по формуле: AEO = 1.64 * D*D * V*V*V Где: AEO — электроэнергия за год (кВт*ч/год), D — диаметр ротора (в метрах), V — среднегодичная скорость ветра (м/сек) Т.о. вы можете выбрать оптимальный размер ветрогенератора, вырабатывающий необходимую мощность для вашего дома или хозяйства. И возможно сэкономить на покупке.
Отношения с соседями
Многие люди требуют бережного отношения к окружающим их вещам: ландшафту, виду, исторически местам, тишине, соседям и т.п. Обязательно переговорите с соседями о ваших планах установить ветроэлектростанцию. Также вы должны понимать, что людям свойственен страх перед чем-то новым и неизвестным.
Многие люди думают, что ветряки наносят вред птицам. Но на самом деле раздвижные двери более опасные для птиц, чем небольшие ветряки. Также ветрогенераторы оказывают ничтожное влияние на радио и телевизионное вещание. Лопасти всех современных ветряков сделаны из стекловолокна или дерева. Эти материалы прозрачны для электромагнитных волн.
Шум
Соседи не приемлят шум от ветрогенератора. Прежде чем установить ветроэлектростанцию, ознакомьте ваших соседей с теми шумами, которые она может производить:
- аэродинамические шумы — возникают из-за потоков воздуха производимыми лопастями. Шумы увеличиваются со скоростью вращения ротора. Иногда из-за воздушных турбулентностей, некоторые виды лопастей могут издавать свистящий звук.
- механические шумы — могут возникать в других компонентах ветряка (генератор, редуктор и т.п.)
Сколько шума может производить ветроэлектростанция?
В 250-ти метрах, от типичной ветроэлектростанции уровень звукового давления составляет приблизительно 45 дБ. Небольшие ветряки производят не больше шума, чем кондиционеры.
Лопасти небольшого ветряка вращаются со средней скоростью 175-500 оборотов в минуту, максимум 1150 об/мин. Большие ветряки вращаются с постоянной скоростю 50-15 об/мин
Обслуживание
Ветроэлектростанции требуется постоянное техническое обслуживание — регулярные осмотры, смазка трущихся частей и т.п. Ежегодно проверяйте болтовые соединения и электрические контакты, подтягивайте их, если необходимо. Также проверяйте ваш ветряк на наличие коррозии и натяженность растяжек мачты.
Если лопасти сделаны из дерева, то наносите краску для защиты. На кромки лопастей наклейте прочную ленту для защиты от абразивной пыли и летающих насекомых. Если краска растрескается, а пленка отклеится, то незащищенное дерево быстрее прийдет в негодность. Влажность, проникшая в дерево лопастей, может вызвать дисбаланс ротора. Ежегодно проверяйте лопасти ветряка.
После 10 лет эксплуатации лопасти и подшипники должны быть заменены. При правильной установке и эксплуатации ветроэлектростанция может прослужить 30 и более лет. Правильное обслуживание также минимизирует уровень шума от вашего ветряка.
Безопасность
Все ветрогенераторы имеют максимальную скорость вращения ветра, выше которой они не могут работать. Когда скорость ветра превышает это значение, то в ветрогенераторе должен сработать тормозной механизм не допускающий превышения критического значения.
При использовании ветряка в холодных районах, необходимо позаботиться о проблеме обледенения, а также размещать аккумуляторный блок в изолированном месте.
Установка ветряка на крышу здания не рекомендуется. Но если он маленькой мощности (до 1 кВт), то можно сделать и исключение. Дело в том, что ветрогенератор может давать вибрацию, которая может передаваться на поверхность, на которой он установлен.
Плюсы и минусы технологии
Ветрогенератор при работе шумит, поэтому расстояние до жилого дома должно быть не менее 30 м. Кроме того необходимо, чтобы деревья и здания не препятствовали попаданию потоку ветра на лопасти ветряка.
К плюсам установки устройства относятся следующее:
- После установки оборудования не надо покупать топливо. Расходы будут только для поддержания рабочего состояния и предупредительного ремонта.
- Будет обеспечен достаточной ветровой нагрузкой в большинстве климатических районах, особенно в отдаленных северных областях с постоянно дующими ветрами.
- Ветряк работает в автоматическом режиме и не нуждается в постоянном досмотре. А помещение с регулирующей аппаратурой и аккумуляторами размещается в удобном для обслуживания месте.
Минусы ветряных генераторов:
- При неправильной установке мачты устройство генерирует инфразвук, вредный для здоровья.
- Обязательно установка заземления для зашиты от молнии во время грозы.
- Обледенения лопастей в сырую морозную погоду, и повреждения при сильных порывах ветра.
- При выходе из строя генератора для его ремонта надо наклонять мачту, или лезть наверх.
Фундамент мачты должен обеспечивать ее устойчивость при сильных порывах ветра. Защитный тормоз генератора не дает развивать большую скорость вращения лопастей при порывах ветра.
Преимущества и недостатки
Основные преимущества ветрогенераторов:
- Затраты уходят на установку и профилактику прибора. Больше расходов не требуется, так как конструкция не нуждается в топливе для работы.
- Вам не нужно контролировать и вмешиваться в работу ветряка, так как выработка энергии происходит всегда, когда есть ветер.
- В зависимости от типа генератора, он не будет производить лишний шум.
- Приспособлению подходит большинству климатических условий.
- Износ деталей незначителен.
Основные недостатки ветряной электростанции:
- В определенных режимах или при неправильной установке мачты, ветрогенератор может издавать инфразвук.
- Высокая мачта обязательно требует заземления.
- Необходимость регулярной профилактики.
- Вероятность повреждения приспособления при ураганах и т.д.
Промышленные ветрогенераторы: образец для подражания
Не секрет, что альтернативная энергетика действительно позволяет получать электричество буквально из ветра. В странах Европы промышленные ветрогенераторы занимают огромные площади и работают автономно на благо человека.
Они имеют огромные размеры, расположены на открытых всем ветрам участках, возвышаются над деревьями и местными предметами.
А еще ветряки установлены на удалении друг от друга. Поэтому случайные поломки и повреждения одного не могут причинить вреда соседним конструкциям.
Эти принципы создания ветровых генераторов будем брать за основу разработки самодельных устройств. Они созданы по научным разработкам, опробованы уже длительной эксплуатацией, эффективно работают.
Начнем с анализа характеристик местности, на которой планируем создавать ветряную электростанцию.
Это интересно: Соединение проводов в распределительной коробке для электропроводки — освещаем в общих чертах
Ветрогенератор для дома уже не редкость
Принцип работы
Ветер вращает лопасти ротора, насаженного на вал генератора. В результате вращение в обмотках вырабатывается переменный ток. Для увеличение количества оборотов, а соответственно и количества выработанной энергии может использоваться редукторная передача (трансмиссия). Она же может блокировать вращение лопастей полностью, если возникнет такая необходимость.
Полученный переменный ток преобразуется в постоянный 220 Вт с помощью инвертора. Далее он поступает потребителю или, через контроллер заряда, на аккумуляторные батареи для накопления.
Полная схема работы установки от генерации энергии до ее потребления.
Виды ветрогенераторов и какой лучше для частного дома
На данный момент существуют два типа данной конструкции:
- С горизонтальным ротором.
- С вертикальным ротором.
Первый тип, с горизонтальным ротором
. Такой механизм считается самым эффективным. КПД составляет примерно 50%. К минусом относиться необходимость минимальной скорости ветра от 3 м.в секунду, конструкция создает много шума.
Для максимально эффективной работы необходима высокая мачта, что, в свою очередь, усложняет монтаж и дальнейшее обслуживание.
Второй тип, с вертикальным . Ветрогенератор с вертикальным ротором имеет КПД не более 20%, при этом достаточно скорости ветра всего 1-2 м в секунду. При этом он работает значительно тише, уровень выделяемого шума не более до 30 дБ, и без вибрации. Не требует большого пространства для работы, при этом не теряя эффективность.
Для установки не требуется высокая мачта. Оборудование можно смонтировать на крыше дома даже своими руками.
Отсутствие анемометра и поворотного механизма, он совсем не нужен при такой конструкции, делает этот тип ветрогенератора более дешевым по сравнению с первым вариантом.
Видео обзор
Какую установку выбрать?
Прежде чем ответить на этот вопрос нужно понять ваши требование, финансовые возможности и приоритеты в эксплуатации.
Если вы хотите получать максимум электроэнергии и готовы тратиться на периодическое обслуживание генератора, выберите первый вариант. Вложив единоразово в высокую мачту, и оплатив 1 раз в 5-10 лет замену подшипников или масла, вы получите полную энергонезависимость, и даже, если вы живете в Украине или странах ЕС, сможете продавать излишки электричества.
Высокий уровень шума этой станции требует выбрать максимально удаленное от жилых зданий место. Это момент также нужно учитывать, потому что инфразвук не останется незамеченным вашими соседями.
Чтобы получить эквивалентную выработку в отношении с первым вариантом, необходимо будет поставить 3 ветрогенератора этого типа. Однако, в ценовом эквиваленте получается примерно одинаковая сумма (при условии самостоятельного монтажа).
Видео обзор эксперта в области альтернативных источников энергии
Ветрогенератор для частного дома своими руками
Мы решили предложить вам как можно более простой вариант изготовления ветряного генератора для дома своими руками. Для реализации данного проекта, вам понадобится следующие предметы:
- Мотор-колесо от электрического велосипеда.
- Диск от газонокосилки.
- Платформа для установки.
- Канализационная труба.
- Диодный мост.
Алгоритм действий, итогом которых станет ветровая электростанция, выглядит так:
- На платформу устанавливаем мотор-колесо от велосипеда.
- Вырезаем из канализационной трубы лопасти (не стоит делать их слишком большой длины).
- Внутрь колеса привариваем металлическую трубу, а к ней прикрепляем самодельные лопасти.
- Припаиваем контакты мотор-колеса и диодного моста.
- Устанавливаем устройство и наблюдаем за тем, как генератор для тока начинает работать.
Соблюдайте все правила техники безопасности в процессе работы.
Расчет мощности ветрогенератора
Чтобы определить требуемую мощность ветрогенератора, нужно составить список всех потребителей электроэнергии в доме, начиная с лампочек и заканчивая холодильником и кондиционером. Суммировав их параметры, получают полную мощность энергопотребителей в доме. Но реальные затраты энергии даже в пиковые периоды будут меньше, ведь никто не включает все устройства одновременно.
Наконец, нужно приблизительно определить время работы тех или иных устройств, чтобы рассчитать месячный ресурс дома. Так, для обеспечения нужд одного коттеджа, как правило, требуется ВЭУ мощностью 5-6 кВт, тогда как для небольшого коттеджного поселка достаточно установки мощностью 10-25 кВт.
Кроме того, существует подкласс устройств, называемых микроветрогенераторами. Их мощность меньше 1 кВт, и они подходят для энергоснабжения сельскохозяйственных ферм, запитывания автономной системы подачи воды и т. п.
При нехватке мощности ветрогенератор отлично работает вместе с солнечными модулями. Такие системы называют гибридными ветро-солнечными. Дополнить ветрогенератор можно и дизельгенератором. Подобные комплексные установки надежны в силу ряда факторов:
Изготовление и монтаж ветряка своими руками
Пример изготовления турбины
Изготовление ротора вертикального ветрогенератора
Можно не применять батареи для аккумуляции энергии, но при их наличии работа будет стабильной. Обязательной частью является инвертор, который преобразует энергию в нужное напряжение 220В. Необходимо сделать небольшой флюгер с поворотным механизмом. Пропеллер крепят на мачту, потому что на высоте больше возможностей найти воздушные потоки. Опора должна быть надежной и выдерживать нагрузку от ветра.
Как соединять катушки статора
Схема многолопастного ротора
Необходимо найти и приобрести неодимовый генератор, который позволит снимать энергию ветра. Винт может быть как парусным, так и роторным. Чтобы собрать все и установить на опору, нужно сделать бетонное основание, которое будет надежно ее держать. Используя растяжки, нужно зафиксировать мачту в вертикальном положении.
Один из вариантов подготовки каркаса из шин к заливке бетона
Чтобы установка служила вам длительное время, нужно проводить техническое обслуживание и своевременно заменять износившиеся части.
Ветрогенератор с трехлопастным горизонтальным ротором
За и против установки ветрогенератора
Данное оборудование, как и солнечные батареи, относится к разряду альтернативных источников энергии. Но, в отличии от фотоэлементов, которым нужен солнечный свет, ветрогенератор может эффективно работать 24 часа в сутки, 365 дней в году.
| Преимущества | Недостатки |
| Бесплатная энергия в любом месте | Цена оборудования |
| Экологическая энергия | Стоимость монтажа |
| Энергонезависимость от государства и его тарифов | Стоимость обслуживания. |
| Независимость от солнечного света | Зависимость от скорости ветра |
Чтобы уравновесить все эти плюсы и минусы часто делают связку: ветрогенератор с солнечной панелью. Эти установки дополняют друг друга, тем самым снижая зависимость выработки электричества от солнца и ветра.
Обзор популярных моделей
Перед рассмотрением популярных моделей ветрогенераторов необходимо разобраться в их параметрах и критериях выбора описываемых изделий. Основными критериями при подборе являются:
- максимальная мощность изделия;
- объем добываемой энергии за 1 месяц;
- минимальная скорость движения воздуха, при которой может работать генератор;
- условия эксплуатации;
- наличие устройств, которые защищают установку от перегрузок;
- срок эксплуатации;
- цена продукта.
На сегодняшний день ветряные генераторы производятся многими странами, в число которых входит и Россия. Их производят несколько организаций:
- ООО «СКБ Искра»;
- ЗАО «Ветроэнергетическая компания»;
- ЛМВ «Ветроэнергетика»;
- ЗАО «Агрегат-привод».
Агрегаты российского производства не так известны и востребованы в других странах, как роторные модели немецкого, датского, китайского и бельгийского производства. Ведущие мировые компании по производству ветряных генераторов тратят огромные деньги на разработки новых типов лопастей, генераторов, точных расчетов по передаточным числам. Продукция этих компаний имеет большой выбор по мощностям от 1-10 КВт и дополнительное оборудование, которое можно приобрести отдельно (наборы с концентратором, инвертором, аккумуляторами). Кроме мощности, имеются различия в цене и по комплектующим элементам. Российские компании производят ветреные генераторы с различными типами роторов и максимальной мощностью устройств. Самыми продаваемыми изделиями считаются следующие модели нового поколения.
ВУЭ-1.5. Это компактная установка, которая может перевозиться любым транспортом. В монтаже и эксплуатации она простая и понятная. Этот маленький генератор практически бесшумный. Имеет номинальную мощность 1.5 КВт. Выходное напряжение 48 V. Скорость ветра для нормальной работы должна быть в диапазоне 2.5-25 м/с.
Создание лопастей поэтапно
При проектировании самих ножей необходимо учитывать следующее:
- Сначала вы должны определиться с формой лезвия. Для ветряной турбины домашнего горизонтального типа форма лопатки лучше. Благодаря своей структуре, он имеет более низкое аэродинамическое сопротивление. Этот эффект вызван различной площадью наружной и внутренней поверхности элемента, так что существует разница в давлении воздуха по бокам. Форма паруса имеет большее сопротивление и поэтому менее эффективна.
Далее, нам нужно определить количество лезвий. Для местности с постоянным ветром можно использовать высокоскоростные ветряные турбины. Для максимального запуска двигателя таких устройств достаточно 2-3-х лезвий. Если такое устройство используется на безветренной местности, то оно неэффективно и просто стоит на месте в безветренную погоду. Еще одним недостатком трехкрылых ветряных турбин является высокий уровень шума, напоминающий вертолет. Данная установка не рекомендуется вблизи густонаселённых домов.
Интересно, что при правильных расчетах ветрогенератор с одним, двумя или тремя лопатками может успешно вырабатывать электроэнергию. И с одним лезвием устройство работает на любой скорости ветра, независимо от того, насколько мал!
Расчет выходной мощности ветряных турбин. Точное значение невозможно рассчитать, так как мощность напрямую зависит от погоды и движения ветра. Однако существует прямая зависимость между диаметром ветряной турбины, количеством лопаток и мощностью оборудования.
Поняв данные таблицы и взаимосвязь между ними, можно повлиять на производительность будущего дизайна, создав правильную косозубчатую передачу.
Выбор материала лезвия. Выбор материалов для производства лезвий достаточно широк: ПВХ стеклопластик, алюминий и т.д. Однако у каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Рассмотрим подробнее выбор материалов.
Лезвия из ПВХ -Трубы.
Выбрав правильный размер и толщину труб, получившееся колесо обладает высокой прочностью и эффективностью
Обратите внимание, что при сильных порывах ветра пластик с недостаточной толщиной может не выдерживать нагрузку и развалиться на мелкие кусочки
Для защиты структуры лучше уменьшить длину листьев и увеличить количество листьев до 6. Для получения такого количества деталей достаточно только одной пробирки.
Чтобы избежать ошибок в независимых расчетах, лучше использовать готовый шаблон, который легко найти в Интернете. Потому что невозможно обойтись без специальных знаний в этой области.
После резки трубы получившиеся элементы должны быть отшлифованы и закруглены по краям. Для соединения лезвий изготавливается самодельный стальной узел достаточной толщины и прочности.
Алюминиевые лопасти
Это лезвие сильнее и тяжелее, что означает, что вся структура резьбового соединения должна быть прочнее и стабильнее
К последующей балансировке колеса также следует относиться с большей осторожностью
В соответствии с данным шаблоном из алюминиевого листа вырезаются 6 одинаковых элементов, на внутренней стороне которых должны быть приварены резьбовые втулки для дальнейшего крепления.
Приварите болты к соединительному узлу, который крепится к муфтам, подготовленным на ножах.
Для улучшения аэродинамических свойств такого лезвия, оно должно быть правильно сформировано. Для этого он должен быть закатан в плоский желоб, чтобы между осью червяка и продольной осью заготовки образовался угол в 10 градусов.
Лопасти из стекловолокна
Преимуществом этого материала является оптимальное соотношение веса и прочности в сочетании с аэродинамическими свойствами. Но работа с стеклотканями требует особых навыков и высокого профессионализма, поэтому сделать такой продукт в домашних условиях очень сложно.
Можно сделать вывод, что наиболее подходящим материалом для самостоятельной сборки ветряной турбины является материал. ПВХ -Труба. Он сочетает в себе прочность, легкость и хорошие аэродинамические свойства. И это очень доступный материал, и даже новичок сможет выполнить свою работу.
В этом видео вы узнаете, как изготавливать лопатки ветряных турбин собственными руками:
Page 2
Пугало — знакомая часть пейзажа. Его главная цель — защитить его от ненасытных птиц. Но фигура, зачастую построенная небрежно из импровизированных материалов, не только отпугивает птиц, но и портит внешний вид прилегающей территории. Вдохновленные идеями садовников и фотографиями, представленными в этой статье, вы можете сделать чучело собственными руками, которое не только отталкивает птиц, но и доставляет эстетическое удовольствие.
Стоимость ветрогенераторов
Цены на ветрогенераторы достаточно высокие. Это громоздкие конструкции, которые производятся из дорогостоящего материала. Имеют в комплекте аккумуляторы, контроллер, инвертор и мачту.
Комплект может состоять из: 1 — самого ветрогенератора, 2 — Мачты, 3 — Фундамента, 4 — Комплекта аккумуляторных батарей, 5 — Инвертора, 6 — Контроллера, а также проводов, коннекторов, стеллажа, дизель-генератора и прочих расходных материалов необходимых для монтажа
Технические характеристики ветрогенераторов также влияют на стоимость.
- Самый простой − это генератор с малой мощностью до 300 ватт. Производит энергию при силе ветра в 10-12 м /сек. Комплект самого простого ветряка только с контроллером стоит от 15 000 рублей. В комплектации с инвертором, аккумулятором и мачтой цена доходит до 50 000 рублей.
- Генераторы с заявленной мощностью 1 кВт. При слабом ветре в среднем производят энергии от 30-100 кВт в месяц. Для большого дома с высоким потреблением электроэнергии рекомендуется использовать в дополнение дизельный и бензиновый агрегаты. Они также будут заряжать аккумуляторы в дни полного безветрия. Стоит такой ветрогенератор от 150 000 рублей. Доходит и до 300-400 тысяч рублей с более полной комплектацией.
- Электрический расход в большом доме с приусадебным хозяйством потребует ветряк мощностью 3-5 кВт. Достаточное количество аккумуляторов, более мощный инвертор, контроллер, высокая мачта. Один комплект стоит от 300 000 рублей до миллиона.
Если дом еще и отапливался за счет ветра, то установку надо выбирать мощностью 10 кВт. И позаботиться о дополнительных источниках, таких как солнечные батареи. Возможно, понадобится и бензогенератор. Все зависит от того, сколько энергии придется держать в запасе на случай безветренных и пасмурных дней.
Обзор цен
В большинстве случаев, цена на ветряные электростанции зависит от их мощности. В бытовых условиях вполне достаточно генераторов с мощностью от 5 до 50 кВт.
Более детально о соотношении цен и видах генераторов:
- Ветрогенераторы с мощностью 3 кВт /48V – примерная стоимость 93 000,00р. Подобные могут быть использованы не только в качестве дополнительного источника электроснабжения, но и основного. Такие модели в состоянии обеспечить электроэнергией коттедж.
- Ветрогенераторы с мощностью 5 кВт /120V – приблизительно 220 100,00 р. Такая конструкция сможет обеспечить энергией целый дом. Вы сможете одновременно включать достаточно большое количество бытовых электрических приборов.
- Ветрогенераторы с мощностью 10 кВт/240V – цены в пределах 414 000,00 р. Его достаточно для обеспечения энергией фермерского хозяйства или нескольких домов. Помимо бытовых приборов вы без проблем сможете использовать, к примеру, электрические строительные инструменты весь день. Такие электрогенераторы часто используются для супермаркетов, чтобы обеспечить постоянную работу отделов и видеонаблюдения.
- Ветрогенераторы с мощностью 20 кВт/240V – цена такого устройства 743 700,00р. Электростанции такого типа являются очень мощными. Они в состоянии обеспечить электроэнергией целую водонапорную систему. В бытовых условиях он сможет более чем полностью обеспечить энергией огромный дом.
- Ветрогенераторы с мощностью 30 кВт/240V – стоимость в пределах 961 800,00 р. Эта модель является настолько мощной, что сможет обеспечить электрической энергией пятиэтажный дом.
- Ветрогенераторы с мощностью 50 кВт/380V – приблизительная цена около 3 107 000,00р. Эта модель не рациональна для использования в бытовых условиях, так как она настолько мощна, что сможет с лихвой обеспечить энергией несколько многоэтажных домов.
Горизонтальные ветрогенераторы (крыльчатые)
Разные модификации горизонтальных установок имеют от одной до трех лопастей и более. Поэтому коэффициент полезного действия намного выше, чем у вертикальных.
Недостатки ветрогенераторов − в необходимости ориентировать их на направление ветра. Постоянное перемещение снижает скорость вращения, что понижает его производительность.
- Однолопастные и двухлопастные. Отличаются высокими двигательными оборотами. Масса и габариты установки небольшие, что облегчает установку.
- Трехлопастные. Пользуются спросом на рынке. Могут вырабатывать энергию до 7 мВт.
- Многолопастные установки имеют до 50 лопастей. Отличаются большой инерцией. Преимущества крутящего момента используют в работе водяных насосов.
На современном рынке появляются ветрогенераторы с отличными от классических конструкциями, например, встречаются гибридные.
Ветрогенератор, устроенный по типу парусника
Тарелкообразная конструкция под напором воздуха приводит в движение поршни, которые активируют гидросистему. Как результат, происходит трансформация физической энергии в электрическую.
Во время работы установка не шумит. Высокие показатели мощности. Легко управляемая.
ТОП-6: 3 5 Лопасти 600W 24V 48V малый горизонтальный ветрогенератор
Особенности
- Привлекательный дизайн:
- Простая установка и обслуживание;
- Запатентованная модель генератора;
- Низкая скорость запуска и малый крутящий момент;
- Высокий показатель конверсии;
- Низкая вибрация;
- Канавки ступицы и лезвие спроектированы грамотно, т.е. соответствуют ступице и лезвию;
- Используемый тефлоновый высокотемпературный провод не допускает перегрузки генератора;
- Надежные болты.
Применение
Ветрогенераторы купить по цене, которую не назовешь низкой, можно для:
- домашнего использования;
- гибридных уличных фонарей.
Спецификация
- Материал лопастей и корпуса – нейлоновое волокно, литой алюминий;
- Магнит – неодимовый;
- Габариты – 130х40х30 см;
- Колесо ветровое – диаметр 1,9 м;
- Клинок длиной 900 мм;
- Мощность номинальная и высокая – 600 и 620 Вт;
- Масса – 24 кг;
- Начальная, номинальная и безопасная скорость ветра – 2,5 м/с, 11м/с и 45 м/с;
- Напряжение номинальное -24/48 В;
- Число листьев – 3-5;
- Управление – электромагнитная система;
- Температурный режим – 40-80 градусов.
Где купить
| Где купить | Цена в рублях |
| https://moskva.tiu.ru/p337352228-lopasti-600w-24v.html | 28398 |
| https://www.banggood.com/ru/3-5-Blades-600W-24V-48V-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Generator-Power-Supply-Kit-p-1247808.html?cur_warehouse=CN | от 26496 |
| https://www.banggood.com/ru/12V24V-500W-S3-Aluminum-Shell-35-Blades-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Wind-Generator-NE-500s3-p-1281740.html?rmmds=category | 16460 |
| https://www.banggood.com/ru/500W-12V24V48V-6-Blades-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Wind-Generator-Kit-p-1278245.html?rmmds=category&cur_warehouse=CN | 21190 |
| https://tiu.ru/p337352228-lopasti-600w-24v.html | 28398 |
