Ветрогенератор

Каким образом ветрогенератор вырабатывает энергию

Принцип работы ветрогенератора не слишком сложен, особенно для тех, кто понимает в электротехнике. Суть его такова. Лопасти, расположенные на возвышении, приводятся в движение силой ветра. Крутящий момент от них через редуктор передаётся на роторный генератор, от которого и заряжается батарея.

ВетрогенераторФОТО: pinterest.ieЭто аккумуляторные батареи, используемые в системах ветрогенераторов и солнечных панелей

Форма лопастей также неслучайна. Одна из сторон лопасти закруглённая, а вторая ровная. Небольшого потока воздуха достаточно, чтобы сдвинуть лопасти, после чего они начинают вращаться. При этом благодаря своей форме вращающаяся лопасть создаёт некое подобие вакуума, который заставляет следующую лопасть тянуться к этой точке. Получается, что движение одной из лопастей крыльчатки помогает следующей за ней. Именно поэтому даже при небольшом потоке воздуха генераторы (некоторые зовут их ветродуйками) способны вырабатывать электричество.

ВетрогенераторФОТО: birdsontheedge.orgЛопасти ветряка могут вращаться достаточно быстро при сильном ветре

Ветровые электростанции преимущества и недостатки

Преимущества установки ветровых электростанций:

  1. Экологичность. Сегодня этот фактор играет большую роль. А добыча энергии с помощью ветряков это экологичный способ, который никак не влияет на окружающую природу.
  2. Экономичность. По сравнению с другими источниками получения энергии, ветровые станции в строительстве обходятся намного экономичнее.
  3. Нескончаемый источник энергии.
  4. Эффективность работы — электростанция вырабатывает в 80 раз больше энергии, чем потребляет.
  5. Местоположение. Ветряк можно поставить в любом месте, в отличие от традиционных станций.
  6. Современные ветряки могут работать при скорости от 3,5 м/с.
  7. Технологическое развитие.

Минусы ветроэнергетики:

  1. Работа ветряка зависит от силы потока ветра, которого может и не быть.
  2. Изменение ландшафта местности из-за строительства ветряных парков.
  3. Затраты на поиск и изучение местности для ветряков и их строительство.
  4. Турбины станций создают низкочастотные шумы, которые оказывают негативное влияние на человека.
  5. Создают опасность для птиц.
  6. Менее продуктивны по сравнению с другими станциями.

У ветроэнергетики есть свои сторонники, которые считаю применение ветрогенераторов экологичным способом решения проблемы с энергетикой. Но также есть люди, которые выступают против строительства ветряных парков, так как они приносят вред здоровью человека, птицам. Недостатки ветроэнергетики не сопоставимы с большим потенциалом, который кроется в этой отрасли.

Как море или океан влияют на количество добываемого тока из ветрогенератора

Для эффективной работы ветряка важна не только сила ветра, но и его постоянный поток. Все мы знаем, что ветер — это поток воздуха у поверхности земли. Образуются эти потоки, из-за движения воздуха из области более низкого давления в более высокое. Так как земля нагревается быстрее, чем поверхность воды, то нахождение ветряков вблизи морей и океанов создает подходящую ветрогенерацию — здесь всегда образуются потоки ветра. Кроме обычных, есть и штормовые ветра, которые достигают скорости от 20 м/с.

Проведенные исследования подтверждают, построив ветряные парки в морях и океанов, вырабатываемая ветряками энергия могла бы обеспечить все нужды человечества. Кроме того, скорость ветра в океане больше примерно на 70%, чем на суше. Несмотря на то, что идея интересная, реализация ее сложная и требует больших инвестиций.

Расчет мультипликатора

Генераторная установка имеет наклонную токоскоростную характеристику: с ростом оборотов ротора увеличивается максимальная отдаваемая им мощность. Следовательно, чтобы обеспечить наибольшую эффективность тихоходного ветрогенератора, нам понадобится мультипликатор с большим коэффициентом повышения.

Для самодельной конструкции наиболее оптимальное решение — это ременной мультипликатор: он прост в изготовлении и требует минимума станочных работ. Коэффициент повышения оборотов у него будет равен отношению диаметра ведущего шкива, связанного с осью винта, к диаметру ведомого шкива генератора. При необходимости передаточное число будет легко скорректировать заменой одного из шкивов.

При проектировании мультипликатора нужно учитывать как средние обороты лопастного узла, так и токоскоростную характеристику генератора. Если мы используем серийный автомобильный генератор, то ее без труда можно найти в Интернете, с самодельными же конструкциями, скорее всего, придется идти методом проб и ошибок.

Для примера возьмем распространенный тракторный генератор, о котором уже писали выше.

Взяв расчетную мощность нашей ветроустановки в 90 ватт, найдем точку на графике, соответствующую выходу генератора на эту мощность. При номинальном напряжении 14 В нам потребуется токоотдача не менее 6,5 А — согласно графику, это произойдет при оборотах чуть выше 1000 об/мин. Пусть винт нашей конструкции вращается ветром со скоростью 60 об/мин (ветер средней силы). Значит, нам потребуется как минимум двадцатикратное соотношение диаметров шкивов — для 70-миллиметрового шкива генератора шкив ветряка должен будет иметь диаметр почти полтора метра, что неприемлемо. Это недвусмысленно намекает, насколько мала эффективность ветрогенераторов такого типа — без сложного многоступенчатого редуктора, который сам по себе приведет к большим потерям мощности, вывести автомобильный генератор на рабочий режим практически невозможно.

Для сравнения, посмотрим на характеристики генераторов, используемых в ветрогенераторах промышленного изготовления. Например, генератор на постоянных магнитах ГВУ1000, по конструкции аналогичный описанной выше самоделке из автомобильного тормозного диска, всего при 200 оборотах в минуту выдает мощность в 1 киловатт. С другой стороны, обратной стороной является его значительные вес (34 кг) и цена (почти 70 тысяч рублей).

Схема подключения ветрогенератора

Рабочие схемы подключения ветрогенератора. Как правильно подключить ветрогенератор, варианты подключения, схемы, фото.

При установке ветрогенератора очень важно его правильно подключить к потребителям. Существует несколько вариантов схем подключения в зависимости от дополнительного оборудования системы

Существует несколько вариантов схем подключения в зависимости от дополнительного оборудования системы.

Минимальный комплект ветроустановки состоит из комплектующих:

  • Ветрогенератор.
  • Контроллер.
  • Аккумулятор.
  • Инвертор.
  • Кабеля и предохранители.

Ветрогенератор – используется для заряда аккумуляторных батарей, генератор вырабатывает переменный ток. Напряжение и сила тока генератора зависят от мощности генератора и силы ветра. Высота мачты, на которой расположен генератор, также играет важную роль, чем выше мачта, тем стабильней воздушный поток и больше вероятность работы ветрогенератора при слабом ветре.

Контроллер – преобразовывает переменный ток, в постоянный который необходим для заряда аккумуляторных батарей.

Аккумуляторы – служат накопителями энергии, потребление энергии идёт от аккумуляторов.

Инвертор – преобразователь постоянного тока в переменный. На вход инвертора поступает постоянный ток от аккумуляторов 12V или 24 V, а на выходе переменный 220V который потребляют большинство бытовых электроприборов.

В свою очередь инверторы бывают нескольких типов:

Модифицированная синусоида – низкое качество выходного напряжения, применяется для потребителей не чувствительных к качеству напряжения (лампочки, телевизоры, отопительные приборы, зарядные устройства).

Популярные статьи  Как очистить монеты от ржавчины и окисления - выбор метода в зависимости от материала монеты

Чистая синусоида – высокое качество выходного напряжения, подходит для всех потребителей, в том числе и для электродвигателей и точного оборудования.

Трехфазный – преобразовывает постоянный ток в переменный трёхфазный 380 V.

Сетевой – применяется на мощных ветростанциях для выхода электроэнергии в общественную сеть.

Это основное оборудование необходимое для работы ветростанции, из дополнительного оборудования можно отметить автоматический переключатель источника питания (АВР).

АВР – переключатель, позволяет переключить в автоматическом режиме источник питания для потребителей. При отключении основного источника электроэнергии в данном случае ветроустановки переключает потребителей на аварийный генератор или бытовую электросеть.

Общая схема подключения ветрогенератора.

На рисунке схематически показан принцип подключения компонентов установки.

Схема подключения однофазного ветрогенератора.

В данном случае потребители энергии полностью зависят от работы ветряка и ёмкости аккумуляторов.

Гибридная система подключения с солнечной панелью.

В данном случае в систему дополнительно подключена солнечная панель, что повышает производительность установки.

В отличие от первого варианта система не зависит полностью от работы ветрогенератора, и аккумуляторы также заряжаются от солнечной панели.

Схема подключения ветрогенератора с резервным генератором.

Вариант подключения с резервным бензиновым (дизельным) генератором, в данном случае при снижении заряда аккумуляторов АВР (автоматический переключатель источника питания) запускает резервный генератор.

Схема подключения ветрогенератора с резервным питанием из сети.

Следующий вариант системы с подключением к сети. В этом случае, когда ветра нет, и генератор не может набрать рабочую скорость, АВР переключает потребителей на сеть. При отключении электроэнергии в сети, АВР переключает потребителей на питание от аккумуляторов установки.

Это основные примеры схем подключения ветрогенератора.

Простейшая ветроэлектрическая установка

Для изготовления ветрогенератора прежде всего понадобятся чертежи с указанием размеров установки.

Роторный ВЭУ с вертикальной осью вращения и мощностью, не превышающей 1,5 кВт, сможет обеспечить электрической энергией небольшой дом, а также осветить садовый участок.

Что нужно для изготовления такого ветрогенератора? Лопасти этой ветроэнергетической установки изготовляются из ведра, небольшой металлической бочки либо кастрюли из не поддающихся коррозии металлов.

  • Кроме этого следует приготовить:
  • Автомобильный генератор с напряжением на выходе 12В – 1 шт.;
  • Автомобильный аккумулятор — шт.;
  • Кнопочный выключатель 12 В, полугерметичный;
  • Конвертор, преобразующий напряжение 12 В в напряжение 220 В, мощностью 0,7 – 1,5 кВт;
  • Автомобильное реле индикаторной лампы заряда аккумулятора;
  • Болты, шайбы, гайки;
  • Хомуты – 2 шт., для крепления генератора;
  • Мультиметр;
  • Электропровод сечением 2,5 кв. мм и 4 кв. мм;
  • Ножницы для резки металла или болгарка;
  • Дрель;
  • Слесарные инструменты и принадлежности.

Как, затратив незначительные средства, своими руками сделать несложный ветрогенератор. На ведро, небольшую бочку либо кастрюлю нанесем разметку, поделив имеющуюся емкость на 4 одинаковые части. Затем вырезаем лопасти ВЭУ, используя болгарку либо ножницы.

В шкиве и дне емкости следует высверлить отверстия для болтов. При большом разнообразии существующих конструкций лопастей, выбирается наиболее доступная.

Используя хомуты, генератор крепится к мачте. Затем в соответствии со схемой монтируется электрическая цепь, и провода закрепляются на мачте.

При подключении аккумулятора используются провод длиной 1 м и сечением 4 кв. мм. Для потребителей сети достаточно проводов сечением 2, кв. мм.

  • При мощности конвертора 1 кВт и аккумуляторе емкостью 75 А-ч установка обеспечит работу сигнализации, видеонаблюдения и освещение участка.
  • Не требует крупных капиталовложений.
  • Детали конструкции легкодоступны и в случае поломки их несложно заменить на новые.
  • Не требует систематического обслуживания, не издает излишнего шума, достаточно надежна.

Компас выбора

В первую очередь, надо чётко знать, что тебе надо, какую желаемую мощность ожидаешь получить от своей установки, какие погодные условия местности и после всего переходить к детальному знакомству с тем или иным типом ветряка. А различные виды ветрогенераторов выдают совершенно разные результаты своей работы. В данной публикации вы узнаете, какие типы ветрогенераторов существуют на сегодняшний день, и вам нетрудно после знакомства с ними сделать правильный выбор.

Для скромных аппетитов подходящим выбором будет так называемый ортогональный ветрогенератор, который может подойти к применению в той местности, где бывают очень слабые дуновения ветерка. Он имеет несколько параллельных к оси лопастей, расположенных на некотором расстоянии от неё. (см. фото).

Итак, ветрогенераторы по своему виду различаются по:

  • количеству лопастей,
  • материалам, из которых изготовлены лопасти,
  • расположению оси вращения к поверхности земли,
  • шаговому признаку винта.

По числу лопастей они бывают одно-двух-трёх и многолопастные. Последние начинают своё вращение при малейшем движении воздуха, но применимы лишь для таких целей, где сам факт вращения важен, а не вырабатываемая электроэнергия. То есть, они незаменимы, скажем, при перекачке воды из глубоких колодцев.

По материалам, из чего сделаны лопасти, различают жёсткие и парусные ветрогенераторы. Парусные намного дешевле жёстких, сделанных из стеклопластика, или из металла, но в ходе эксплуатации можно замучиться ремонтировать их.

По расположению оси вращения к поверхности почвы различают горизонтальные ветрогенераторы и вертикальные. Их отличия настолько деликатны, что при разных условиях они меняются местами в своём превосходстве. С вертикальной осью ветряки сразу схватывают малейшие дуновения ветерка, не требуют флюгера, но они менее мощные, чем горизонтальные.

По шаговому признаку винта ветрогенераторы бывают с изменяемым и фиксированным шагом. Изменяемый шаг, бесспорно, даёт возможность увеличить скорость вращения, но какова конструкция! Она сложна, увеличивает вес ветряка, то есть, потребует неисчислимых лишних затрат. Куда более прост и надёжен фиксированный шаг.
Таков, вкратце, ваш компас, чтобы не заблудиться в выборе.

Нужно еще привести список некоторых терминов и сокращений, которые будут использованы в дальнейшемю

  • КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
  • КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
  • Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
  • Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
  • Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
  • Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
  • Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
  • Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
  • Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
  • Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
  • Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
  • Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.
Популярные статьи  Крестообразный набор петель спицами

Ветровое колесо

Лопасти, пожалуй, самая важная часть ветрогенератора. От конструкции будет зависеть работа остальных узлов устройства. Изготавливают их из разных материалов. Даже из пластиковой канализационной трубы. Лопасти из трубы просты в изготовлении, стоят дёшево и не подвержены воздействию влаги. Порядок изготовления ветроколеса следующий:

  1. Необходимо рассчитать длину лопасти. Диаметр трубы должен быть равен 1/5 от общего метража. К примеру, если лопасть будет метровая, то подойдёт труба диаметром 20 см.
  2. Разрезаем трубу лобзиком вдоль на 4 части.
  3. Из одной части изготавливаем крыло, которое послужит шаблоном для вырезания последующих лопастников.
  4. Заусенца на краях сглаживаем абразивом.
  5. Лопасти фиксируют к алюминиевому диску с приваренными полосами для крепления.
  6. Далее к этому диску прикручивается генератор.

Лопасти для ветрового колеса

После сборки ветроколесо нуждается в балансировке. Его закрепляют на штативе горизонтально. Операцию проводят в закрытом от ветра помещении. В случае правильно проведённой балансировки колесо не должно двигаться. Если же лопасти вращаются сами, то их требуется подточить до придания равновесия всей конструкции.

Только после успешного завершения данной процедуры следует перейти к проверке точности вращения лопастей, они должны крутиться в одной плоскости без перекоса. Допускается погрешность в 2 мм.

Схема сборки генератора

Из чего можно изготовить ветрогенератор

Такое устройство можно сделать из двигателей различных бытовых устройств. Это может быть стиральная машина, дрель, шуруповёрт или даже лазерный принтер. Главное здесь – понять саму суть работы устройства и пошагово выполнить все необходимые действия.

ВетрогенераторФОТО: hcolor.ruЕсли лазерный принтер невозможно починить, из него можно сделать простейший ветрогенератор

Обычно своими руками изготавливают роторные ветрогенераторы вертикального типа. Их сделать легче, при этом значительно снижается нагрузка на подшипники двигателя, что способствует долговечности устройства.

О монтаже редуктора сегодня подробно разговаривать мы не будем, а вот подключение двигателя и преобразование его в электрогенератор разобрать стоит.

ВетрогенераторФОТО: samelectrik.ruРедуктор для ветряка можно взять с обычной угловой шлифовальной машины (болгарки)

Как изготовить ветрогенератор из лазерного принтера

Двигатель от лазерного принтера взят для наглядности. Именно на его примере можно подробно разобрать, как сделать ветровую электростанцию 220 В для частного дома. Что же для этого потребуется?

Как оказалось, все запчасти можно найти в кладовке практически любого домашнего мастера, любящего поработать с различной электроникой, а именно:

  • несколько отрезков провода, паяльник;
  • лопасти от старого вентилятора;
  • двигатель от лазерного принтера;
  • понижающий трансформатор из старого китайского магнитофона или чего-то подобного.

ВетрогенераторФОТО: tdtransformator.ruВ качестве повышающего подойдёт и такой трансформатор отечественного производства

Пошаговая инструкция по изготовлению простейшего ветрогенератора

Подготовив всё вышеперечисленное, можно приступать к работе. Мы же будем разбирать всё подробно, а потому попутно будут произведены некоторые замеры и промежуточные испытания.

Иллюстрация Выполняемое действие
Ветрогенератор Для начала требуется демонтировать электродвигатель из лазерного принтера. Только не нужно ради этого разбирать рабочую технику. Сейчас речь идёт о вышедшем из строя оборудовании. Этот двигатель довольно интересен. Ротор здесь расположен вокруг статора. Излишки печатной платы не нужны, их можно просто срезать.
Ветрогенератор Теперь, если перевернуть электродвигатель, можно увидеть множество катушек, магнитное поле которых и заставляет двигатель вращаться. Необходимо выяснить, в каком порядке они подключены – в звезду или треугольник. Для этого на 3 имеющихся контакта были припаяны провода различной цветовой маркировки.
Ветрогенератор Для генератора наиболее подходящим будет соединение звездой – КПД здесь выше. Проверить вариант соединения просто. В режиме проверки сопротивления поочерёдно прикасаемся попарно к проводам. Если все показания будут одинаковы, это треугольник. Если же на одной из пар сопротивление в 2 раза выше, чем на другой, то катушки соединены в звезду.
Ветрогенератор Уточнив тип соединения, можно перейти к первой проверке. Для этого переключатель прибора устанавливается в режим замера тока. В сегодняшнем примере был выставлен предел 0,5 А, что для проверки вполне достаточно. При прокручивании двигателя вручную стрелка практически прошла всю шкалу.
Ветрогенератор То же следовало проверить и по напряжению. Прибор показал, что даже при прокручивании двигателя рукой генератор выдаёт напряжение 5 В.
Ветрогенератор Однако для чистоты эксперимента этого недостаточно, требуется повысить напряжение до необходимых 220 В, а значит, требуется включение в цепь трансформатора. Понижающий трансформатор от китайского магнитофона нужно подключить в обратном порядке. Напряжение с генератора подадим на вторичную обмотку, а снимать будем с первичной. Таким образом получится трансформатор не 220/5 В, а 5/220 В.
Ветрогенератор Проверяем, что получилось. Как можно увидеть на примере, галогеновая лампочка 220 В засветилась, опять же всего лишь от вращения генератора рукой, хотя и не слишком ярко. Но и это ещё не всё. Пора испытать возможности мини-генератора на светодиодном излучателе.
Ветрогенератор Для светодиодной лампы небольшое понижение напряжения нестрашно, а значит, она должна ярко засветиться, что и произошло. Единственной проблемой можно назвать пульсацию, которая возникает от неравномерности вращения генератора.
Ветрогенератор И вот последний штрих. Надеваем на вал лопасти вентилятора и подаём воздух из ресивера компрессора. Вот теперь светодиодная лампа 220 В 15 Вт светится ровно, без пульсации. А вот подключение аккумуляторной батареи и немного времени на ветру и вовсе решит вопрос с освещением пары комнат. И это всего лишь небольшой моторчик от лазерного принтера.

ФОТО: YouTube.comМастер-класс по изготовлению генератора энергии на неодимовых магнитах

Современное эффективное устройство для получения электрической энергии собирается на основе неодимовых магнитов. Когда сборка неодимовых магнитов с большой скоростью движется над сборкой катушек, в них возникает электрический ток.

Что нужно для работы

Для работы нужны:

  • два стальных диска диаметром 170 мм с центральным отверстием для вала;
  • шариковый подшипник, соответствующий диаметру вала;
  • неодимовые магниты;
  • крепёж;
  • слесарный инструмент;
  • сварочный аппарат.

Чертежи и схемы

Конструкция генератора изображена на рисунке:    1- корпус, 2 — крышка нижняя, 3 — крышка верхняя, 4 — ротор, 5 — неодимовые магниты, 6 — статор, 7 — обмотка, 8 — полумуфта, 9 — уплотнения, 10,11,12 — подшипники, 13 — клеммная коробка.

ВетрогенераторФОТО: alter220.ruКонструкция неодимового генератора

Пошаговая инструкция

Инструкция относится к изготовлению деталей аксиального генератора. Технология типовая, её можно применять при создании любых конструкций.

Иллюстрация Содержание работы
Подготовка комплектующих Приобрести автомобильную ступицу или выточить стальные диски, приобрести 12×2 неодимовых магнита, проволоку в эмалевой изоляции диаметром 1,0-1,25 мм
Ветрогенератор Изготовление дисков с 12 магнитами и чередованием полюсов. Магниты залиты полиэфирной смолой. Два диска стягиваются шпильками.
Ветрогенератор Раскладка и соединение катушек для трёхфазного генератора. Coeдинение выполняется звездой. Для кaждoй фaзы coeдиняютcя начало 1-ой с концом 4-ой, начало 4-ой с концом 7-ой, начало 7-ой с концом 10-ой и т. д.
Ветрогенератор Заливка матрицы с катушками эпоксидной смолой
Ветрогенератор Сборка генератора
Популярные статьи  Подарочная флешка со «спутниковым модемом»

Самодельный ветрогенератор для дома и его особенности

Прежде чем мы расскажем, как сделать ветряк для получения электричества, поговорим о том, почему нельзя воспользоваться заводской моделью. Заводские ветрогенераторы действительно более эффективнее своих самодельных аналогов. Все, что можно сделать на производстве, будет надежнее того, что можно сделать в кустарных условиях. Это правило работает и в отношении ветрогенераторов.

Самостоятельное изготовление ветрогенератора выгодно своей дешевизной. Заводские образцы мощностью от 3 кВт до 5 кВт обойдутся в 150-220 тыс. рублей, в зависимости от производителя. Столь высокая цена и объясняет недоступность магазинных моделей для большинства потребителей, ведь она влияет и на срок окупаемости – в некоторых случаях он достигает 10-12 лет, хотя некоторые модели «отбивают» себя намного раньше.

Заводские ветряные электростанции для дома более надежные и реже ломаются. Зато каждая поломка может привести к гигантским расходам на запасные узлы. Что касается самоделок, то их легко отремонтировать самостоятельно, так как собираются они из подручных материалов. Этим и оправдывается далеко не самая совершенная конструкция.

Да, сделать ветрогенератор на 30 кВт своими руками будет очень сложно, но любой человек, умеющий работать с инструментами, сможет собрать маленький ветряк небольшой мощности и обеспечить себя необходимым количеством электроэнергии.

Виды ветряных электростанций

По типу потребителей различают автономные ветрогенераторы и установки сетевого назначения. Первые осуществляют энергоснабжение удалённых от центральных электрических сетей потребителей.

Вторые – могут насчитывать несколько десятков/сотен ветряков, которые образуют единую систему и отдают энергию в общую сеть.

Мощность автономных агрегатов редко превышает 75 кВт, в то время как мощность сетевых установок стартует с отметки 100 кВт.

В зависимости от типа конструкции различают ветряные генераторы:

  • с вертикальной осью вращения;
  • с горизонтальной осью вращения.

Эти устройства используются для разных условий эксплуатации, но чаще всего встречаются модели с горизонтальной осью. Они работают как обычные флюгеры и имеют схожее строение. Ось ротора вращается параллельно земной поверхности.

Такие агрегаты отличаются высокими показателями КПД (около 40%), простой регулировкой мощности и более доступной ценой, но также характеризуются высоким уровнем создаваемого шума и вибраций. Помимо этого, их необходимо ориентировать на направление ветра.

Для монтажа ветряка с горизонтальным расположением ротора нужно примерно 120 м свободного пространства и мачта высотой не меньше 8 м

Ветряные генераторы с вертикальной осью вращения имеют более компактную конструкцию, они менее восприимчивы к воздействию факторов окружающей среды.

В устройствах этого типа турбина расположена перпендикулярно по отношению к плоскости Земли. Подобные конструкции запускаются даже от слабого ветра и не зависят от направления движения воздушных потоков.

Низкий уровень создаваемого шума (до 30 дБ) даёт возможность устанавливать вертикальные ветротурбины на крышах зданий

Однако есть и существенный минус – КПД таких генераторов составляет всего 15%. Кроме того, они стоят дороже, чем модели с горизонтальной осью вращения.

Модели ветрогенераторов различаются между собой не только расположением вращательной оси, но и:

  • количеством лопастей – бывают ветряки с двумя и тремя лопастями, встречаются и многолопастные модификации;
  • материалами изготовления функциональных деталей – с парусными и жёсткими лопастями;
  • шагом винта – регулируемый или фиксированный.

Следует отметить, что вращение многолопастных стационарных ветряков начинается даже при слабом ветре, а вот для работы двух- и трёхлопастных устройств нужен более сильный ветер.

В то же время каждая дополнительная лопасть в конструкции создаёт большее сопротивление колеса, в результате чего становится сложнее достигнуть стандартных рабочих оборотов генератора.

В зависимости от материала изготовления лопастей для ветроустановки, могут возникнуть определённые сложности в работе. Парусные элементы проще в изготовлении, поэтому и стоят дешевле.

Но если необходимо обеспечить надёжное функционирование ветротурбины для автономного электроснабжения, стоит отдавать предпочтение конструкциям с жёсткими лопастями, изготовленными из металла или армированного стеклопластика.

Что касается шага винта, то здесь также не всё так просто. Изменяемый шаг позволяет заметно расширить диапазон эффективных скоростей для работы ветряной станции и это большой плюс.

Но в то же время такой механизм снижает общую надёжность стационарной установки и значительно утяжеляет ветроколесо, усложняя эксплуатацию агрегата.

Как рассчитать и подобрать ветрогенератор?

Ветер это не природный газ, качаемый по трубам и не электроэнергия, бесперебойно поступающая по проводам в наш дом. Он капризен и непостоянен. Сегодня ураган срывает крыши и ломает деревья, а завтра сменяется полным штилем.

Поэтому перед покупкой или самостоятельным изготовлением ветряка нужно оценить потенциал воздушной энергии в своем районе. Для этого следует определить среднегодовую силу ветра. Эту величину можно узнать в интернете по соответствующему запросу.

Ветрогенератор

Получив вот такую таблицу, находим район своего проживания и смотрим на интенсивность его окраски, сравнивая ее с оценочной шкалой. Если среднегодовая скорость ветра получится меньше 4,0 метров в секунду, то ветряк ставить нет смысла. Он не даст нужного количества энергии.

Если сила ветра достаточна для установки ветряной электростанции, то можно переходить к следующему шагу: подбору мощности генератора.

Если речь идет об автономном энергоснабжении дома, то в расчет берут среднестатистическое потребление электроэнергии 1 семьей. Оно находится в диапазоне от 100 до 300 кВт*ч в месяц. В регионах с низким годовым ветропотенциалом (5-8 м/сек) такое количество электричества способен сгенерировать ветряк мощностью 2-3 кВт.

При этом следует учитывать, что зимой средняя скорость ветра выше, поэтому выработка энергии в этот период будет больше, чем летом.

Подводя итоги вышеизложенному

Ветряные генераторы, если они сделаны по всем правилам, могут помочь сэкономить на потреблении электроэнергии. А если они будут подключены к электросети частного дома через аккумуляторные батареи большой ёмкости, вполне возможно, что об оплате счетов за свет владелец и вовсе забудет. К тому же здесь уже можно будет не опасаться скачков напряжения, способных вывести бытовую технику и электронику из строя. А ведь с каждым днём подобных высокотехнологичных гаджетов в домах становится всё больше. А значит, не стоит жалеть свободного времени, которое хочется провести на диване перед плазменной панелью. Лучше потратить его как раз на защиту этой панели. В противном случае может случиться так, что в следующий выходной придётся везти её в ремонт или вовсе приобретать новую. Задумайтесь, нужно ли вам терять деньги вместо того, чтобы их экономить.

ВетрогенераторWatch this video on YouTube

Оцените статью
Денис Серебряков
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Ветрогенератор
Теплоизоляционный силиконовый коврик