- Dizajn i princip rada vjetroturbina
- Vrste vjetroelektrana
- Mogućnost instaliranja vjetrogeneratora
- Pregled najboljih robnih marki i instalacija
- Zaključci i koristan video na temu
Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Vjetrenjače su odavno prestale biti egzotična novost, sada se smatraju jednom od mogućih opcija za uštedu. Protok zraka preko Zemljine površine nosi ogromnu količinu energije koja se sada uspješno koristi u industrijskim vjetroturbinama i malim vjetroturbinama za privatnu upotrebu.
Mi ćemo vam reći kako odabrati i tehnički ispravno instalirati generator vjetra za privatnu kuću. U našem predloženom članku opisana su pravila za sklapanje i rad mini elektrana. Zainteresirani kupci dobivaju savjete o odabiru rejtinga popularnih modela.
Dizajn i princip rada vjetroturbina
Vjetrogeneratori su posebni uređaji koji kinetičku energiju vjetra pretvaraju u električnu energiju. To su neovisni izvori električne energije koji su izvrsno pogodni za ugradnju u privatne domove, mala i srednja gospodarstva i proizvodne baze.
Dizajn standardne mini-elektrane za stambenu uporabu uključuje sljedeće funkcionalne elemente:
- Lopatice aerodinamičnog oblika koje hvataju vjetar.
- Generator za proizvodnju izmjenične struje.
- Kontroler za automatsko upravljanje vjetroagregatom. Omogućuje podešavanje punjenja baterija, distribuciju energetskih tokova između uređaja.
- Vožnja. Posebne baterije za akumulaciju proizvedene električne energije.
- Pretvarač kako bi parametre generirane energije doveo do standarda mreže.
- Jarbol podiže lopatice do određene visine iznad razine tla.
Jarboli su različiti: slobodno stojeći bez strija, čvrsto fiksirani i okreću se strijama. Potonji se mogu spustiti i podići radi održavanja, kao i za obavljanje popravaka.
Pod utjecajem lopatica vjetra montirane na osovinu generatora, počinju se okretati, doprinoseći lansiranju rotora. Kao rezultat toga, kinetička energija struje zraka pretvara se u mehaničku, a zatim u električnu energiju. Izgleda kao vrlo pojednostavljena shema vjetrenjače
Zapravo, energija iz vjetroelektrane nije izravno isporučena potrošaču. Sustav mora biti spojen na posebne uređaje za pretvorbu električne struje.
Regulator se nalazi u krugu nakon generatora. Pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu struju. U ovom obliku, električna energija se akumulira i pohranjuje u baterijama, a zatim iz njih preko invertera, koji pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu struju, energija se dovodi u privatnu mrežu.
Takva shema omogućuje ujednačavanje nestabilnosti napona, kao i akumuliranje energije tijekom razdoblja potpunog nedostatka potrošnje. A to, zauzvrat, omogućuje korištenje vjetroagregata manje snage od ukupne snage kućanskih aparata.
Tijekom konverzije električne struje prema shemi s promjenjivom konstantnom promjenom, javljaju se određeni gubici energije koji čine oko 20%
Zajedno s autonomnom vjetroagregatom možete instalirati i solarne module i generatore goriva.
Ako je odjednom uključeno više uređaja za proizvodnju električne energije, krug je dopunjen još jednim elementom - automatskim prekidačem (ABP). Neophodno je da se, kada se isključi jedan izvor alternativne energije, pokrene još jedan - rezerva.
Struktura modernih vjetroelektrana koristi različite izvedbe rotora - rotirajućih dijelova. Imaju svoje prednosti i nedostatke, različite učinkovitosti i funkcionalnosti. Trenutno postoji mnogo razvoja autonomnih sustava koji mogu komunicirati s vjetrovima različitih brzina i snaga.
Vrste vjetroelektrana
Prema tipu potrošača razlikuju se autonomni vjetroagregati i instalacije mrežne namjene. Prvi osigurava energiju potrošačima udaljenim od središnjih električnih mreža.
Drugi - može biti nekoliko desetaka / stotina vjetroturbina, koje čine jedinstveni sustav i daju energiju općoj mreži. Snaga autonomnih jedinica rijetko prelazi 75 kW, dok snaga mrežnih instalacija počinje od 100 kW.
Ovisno o vrsti konstrukcije razlikuju se vjetroagregati:
- s okomitom osi rotacije;
- s horizontalnom osi rotacije.
Ovi uređaji koriste se za različite radne uvjete, ali najčešće postoje modeli s horizontalnom osi. Oni djeluju kao obični meteori i imaju sličnu strukturu. Os rotora rotira paralelno s zemljinom površinom.
Takve jedinice odlikuju se visokim stupnjem djelovanja (oko 40%), jednostavnim podešavanjem snage i pristupačnijom cijenom, ali i visokom razinom buke i vibracija. Osim toga, moraju se usredotočiti na smjer vjetra.
Za ugradnju vjetrenjače s horizontalnim rotorom potrebno je oko 120 m slobodnog prostora i jarbola ne manje od 8 m visine
Vjetrogeneratori s vertikalnom rotacijskom osi imaju kompaktniju konstrukciju, manje su osjetljivi na okolišne čimbenike.
U takvim uređajima, turbina se nalazi okomito na ravninu Zemlje. Takve konstrukcije rade čak i od slabog vjetra i ne ovise o smjeru strujanja zraka.
Niska razina buke (do 30 dB) omogućuje postavljanje vertikalnih vjetroturbina na krovove zgrada
Međutim, postoji značajan nedostatak - učinkovitost takvih generatora je samo 15%. Osim toga, oni su skuplji od modela s horizontalnom osi rotacije.
Modeli vjetroturbina razlikuju se ne samo po mjestu rotacijske osi, već iu:
- broj noževa - postoje vjetrenjače s dvije i tri oštrice, postoje i modifikacije s više oštrica;
- materijali za izradu funkcionalnih dijelova - s jedrilicama i krutim oštricama;
- visina vijka - podesiva ili fiksna.
Rotacija višestrukih stacionarnih vjetroturbina započinje čak i uz lagani vjetar, ali za rad uređaja s dvije i tri oštrice treba jači vjetar. U isto vrijeme, svaka dodatna oštrica u dizajnu stvara veći otpor kotača, što otežava postizanje standardne radne brzine generatora.
Ovisno o materijalu proizvodnje lopatica za vjetroturbine, mogu postojati određene poteškoće u radu. Elementi za jedrenje su jednostavniji za proizvodnju, a time i manji.
Ali ako je potrebno osigurati pouzdan rad vjetroagregata za autonomno napajanje, potrebno je dati prednost strukturama s krutim oštricama izrađenim od metala ili ojačanim staklenim vlaknima.
Što se tiče visine vijka, također nije tako jednostavno. Promjenjiva visina omogućuje značajno proširenje raspona efektivnih brzina za vjetroelektranu, što je veliki plus. No, u isto vrijeme, takav mehanizam smanjuje ukupnu pouzdanost stacionarne instalacije i značajno težine vjetra kotača, komplicira rad jedinice.
Mogućnost instaliranja vjetrogeneratora
Male vjetroelektrane danas su u širokoj upotrebi kao alternativni izvori električne energije koji vam omogućuju postizanje stvarnih ušteda.
Takvi uređaji, u pravilu, ugrađuju se u prigradska područja, na područjima udaljenima od glavnih elektroenergetskih mreža. Ali to nije jedini razlog zašto ljudi sve više preferiraju strukture ovog tipa.
Vlasnici zemljišta uspješno koriste vjetroagregate kako bi postigli potpunu autonomiju i značajne uštede energije
Međutim, nije svaka zona pogodna za ugradnju vjetroturbine. Kako bi mini-elektrana u potpunosti funkcionirala tijekom razdoblja rada kojeg je naveo proizvođač, klimatski uvjeti područja moraju ispunjavati zahtjeve posebne opreme.
Prosječna brzina vjetra ne smije biti manja od 4, 5 - 5 m / s. Samo će u tom slučaju ugradnja konstrukcije s vjetroturbinom biti ekonomski opravdana.
Da biste saznali približne podatke o prosječnoj godišnjoj brzini vjetra po regijama, morate pogledati posebnu kartu vjetrova. Točnije informacije mogu se dobiti pomoću anemometra i uređaja za očitavanje signala.
Mjerni sustav mora biti instaliran na velikoj nadmorskoj visini tako da obližnje zgrade i stabla ne narušavaju rezultate.
Ako odlučite instalirati mini vjetroelektranu za vaš dom, trebali biste razmisliti io dostupnosti slobodnog prostora. Treba imati na umu da bi vjetar trebao apsolutno slobodno "šetati" duž noževa, dobro, bez ikakvih prepreka na svom putu doći do njih s različitih strana.
Zbog toga se idealno mjesto za ugradnju vjetroturbine smatra vrhom brda, gdje se zračne mase zbijaju uz odgovarajuće povećanje tlaka i brzine vjetra. Prikladne su i pomorske regije i stepske zone.
Da biste dobili najviše iz vjetrenjača, morate ga instalirati na mjesto gdje nema stabala i visokih zgrada.
Sve prepreke u radijusu od 250 m utjecat će na rad vjetrogeneratora. Da bi se postigla maksimalna učinkovitost, potrebno je postaviti os turbine iznad razine prepreke za najmanje 4-5 m.
Pravila odabira opreme
Izbor vjetrogeneratora za kuću treba pristupiti odgovorno.
Unaprijed morate prikupiti osnovne informacije:
- Izračunajte nominalnu i maksimalnu količinu električne energije za potrebe kuće.
- Pregledajte podatke o prosječnoj godišnjoj brzini vjetra na području prebivališta kako biste odredili razdoblja kada će vjetroturbina biti neaktivna.
- Uzmite u obzir klimatske značajke područja. Ako u zimskoj sezoni postoje jaki mrazevi, ugradnja vjetroelektrane neće biti opravdana.
- Utvrdite intenzitet nastale buke pri radu vjetroturbina.
- Usporediti tehničke karakteristike uređaja različitih proizvođača.
Izbor komponenti funkcionalnih elemenata za vjetroelektranu vrši se prema nazivnoj vrijednosti snage. U ovom slučaju, uloga i nominalna brzina vjetra - vrijednosti kod kojih generator vjetra proizvodi izračunatu količinu električne energije.
Ako postrojenje proizvodi maksimalnu snagu pri brzini vjetra od 11 m / s, a prosjek u vašem području doseže 4, 5 m / s, vjetrenjača neće proizvesti količinu energije koju je deklarirao proizvođač
Pozornost treba posvetiti i činjenici da snaga vjetrogeneratora ovisi o promjeru kotača koji stvaraju lopatice. Ako povećate veličinu od 2 puta, turbina vjetra na istoj brzini vjetra proizvest će 4 puta više struje.
Također je važan kapacitet baterija. U slučaju smirenosti, oni bi trebali imati dovoljno energije da osiguraju dom.
Bolje je povjeriti instalaciju privatne mini-elektrane na vjetrenjače tvrtki koja je specijalizirana za ovu vrstu posla. Glavni je cilj pružiti maksimalnu sigurnost. Cjelokupni dizajn vjetrenjače mora jamčiti stabilnost čak iu slučaju ekstremnih vremenskih uvjeta.
Modeli vjetroagregata male snage s laganim niskim stupovima mogu se samostalno ugraditi. Središnji nosač mora biti montiran na armiranobetonski temelj. Za bočnu stabilnost konstrukcije koristite 3-4 strija.
Približne cijene i povratne vjetroturbine
Popularnost vjetroturbina raste iz dana u dan. Oni su isplativo opremiti velike i skupe vikendice, čiji sadržaj zahtijeva mnogo električne energije.
Preporučljivo je ugraditi vjetroturbine u naseljima u kojima nema centraliziranog napajanja ili se napajanje vrši s stalnim prekidima.
Upravo u takvim slučajevima spašavaju se turbine na vjetar, čija uporaba ima nekoliko prednosti:
- pretvaranje energije struje zraka u slobodnu električnu energiju;
- ekološka sigurnost vjetroturbina;
- nedostatak sirovina i otpada u proizvodnji električne energije;
- minimalno trošenje funkcionalnih dijelova;
- dugi vijek trajanja - 25-30 godina;
- Nema potrebe za stalnim praćenjem rada vjetroelektrane.
Nedostaci uključuju varijabilnost i nepredvidivost snage vjetra. Kako bi se gubici sveli na najmanju moguću mjeru, potrebno je dupliciranje izvora ili je potrebna instalacija dodatnog spremnika za pohranu energije. Također, rotirajući kotač vjetra predstavlja potencijalnu prijetnju za ptice koje lete.
Vjetroelektrane stvaraju buku usporedivu s bukom vozila pri vožnji brzinom od oko 70 km / h. Povećana razina buke ne samo da plaši životinje, već i uzrokuje nelagodu ljudima.
Još jedan značajan nedostatak vjetroturbina za stambenu uporabu je visoka cijena. Ove glomazne strukture izrađene su od skupih materijala, zajedno s kontrolorom, baterijama, jedinicom za pretvaranje i jarbolom.
Treba napomenuti da su domaće vjetroturbine ruskih proizvođača, kao i visokokvalitetne vjetroturbine proizvedene u Kini, mnogo jeftinije od europskih. Trošak domaćih vjetroturbina s vertikalnom osi s nazivnom snagom do 2 kW varira u rasponu od $ 1300-2500.
Ali po toj cijeni oprema uključuje samo generator s lopaticama. Ostatak opreme morat ćete kupiti zasebno ili sami. Kompletne instalacije su skuplje za oko 40-50%.
Cijena vjetroagregata za domaću uporabu s kapacitetom od 3 kW do 7 kW je znatno veća. Takvi generatori s pripadajućom opremom koštat će kupca $ 5000-12000.
Trenutno je korištenje vjetroturbina kao alternativa centraliziranom napajanju neprofitabilno zbog visoke cijene opreme
Čak i kada dođe do prekida u opskrbi električnom energijom, nije uvijek preporučljivo instalirati generator vjetra. Bit će lakše i jeftinije instalirati sustav neprekidnog napajanja baziran na industrijskim baterijama u kombinaciji s UPS-om.
Ima smisla instalirati vjetroelektranu u mjestima gdje je potpuno odsutan pristup centraliziranom napajanju. Razdoblje povrata u ovom slučaju je 25 godina.
Prije kupnje komponenti za sastavljanje i ugradnju generatora energije vjetra, preporučljivo je izvršiti izračune koristeći formule navedene u članku koji preporučujemo. Ovdje ćete pronaći redoslijed i pravila za izvođenje izračuna.
Pregled najboljih robnih marki i instalacija
Na ruskom tržištu vjetroagregata prikazani su pouzdani i relativno jeftini uređaji domaćih robnih marki, kao i različiti funkcionalni modeli vjetroturbina stranih proizvođača. Da biste odredili izbor instalacije za dom, morate usporediti karakteristike različitih jedinica.
Br. 1 - Condorovi kućni vjetroagregati (Rusija)
Niz vjetroturbina za kućnu uporabu uključuje uređaje kapaciteta 0, 5-5 kW. Oni mogu biti glavni izvor električne energije ili dodatni. Condor Home stanice prilagođene su za rad u uvjetima niskih temperatura i sposobne su proizvoditi energiju čak i pri slabom vjetru.
Ovisno o modelu, kućište generatora je izrađeno od plastike ili od lijevanog aluminija, a lopatice su izrađene od stakloplastike. Postoji učinkovit dvostruki kočni sustav. Jarbol je složen, rastegnut, ima visinu od 8-12 m. Za ugradnju ovih jedinica potreban vam je gomila ili betonski temelj.
Domaći vjetroagregati Condor Home u potpunosti su gotovi proizvodi koji ne zahtijevaju posebna znanja ili tehničke vještine za rad. Uređaji su dizajnirani za elektrifikaciju i odvojenih zgrada i malih naselja u sklopu vjetroelektrana
Osnovna oprema uključuje jarbol i nastavke, generator, rotor i lopatice, regulator punjenja, elemente za pričvršćivanje.
2 - mini elektrane Falcon Euro (Rusija)
To su visokotehnološki vertikalni aksijalni vjetroagregati s kapacitetom od 1-15 kW. Koristi se za glavno / rezervno napajanje potrošača udaljenih od električnih vodova. Može se koristiti kao dio kompleksa s solarnim panelima i generatorom goriva.
Vjetrenjače su opremljene snažnim neodimijskim magnetima. Početna brzina vjetra za početak instalacije je 1, 5 m / s, nominalna brzina - 11 m / s. Instalirana aerodinamična kočnica pomaže u ograničavanju brzine kotača. Predviđeni vijek trajanja od proizvođača je 20 godina, tvorničko jamstvo na mini-elektrane je 36 mjeseci.
Falcon Euro vjetroagregati odlikuju se pouzdanošću u radu i nepretencioznim održavanjem. Pomoću uređaja ove serije lako je riješiti probleme napajanja lokalnih i otočnih objekata.
В базовый комплект установки Falcon Euro включены несколько функциональных элементов: ветроколесо, генератор и контроллер, мачта, закладные детали. Инверторная установка и аккумуляторные батареи подбираются отдельно.
№3 - ветряные агрегаты Sokol Air Vertical (Россия)
Малые ветроэнергетические установки данного бренда могут обеспечить электричеством и небольшие коттеджи, и средние предприятия. Для бытового использования выпускаются устройства SAV мощностью 0, 5-15 кВт.
Они характеризуются высокой эффективностью при слабых ветрах, бесперебойно функционируют при низких и высоких температурах в диапазоне от -50 °C до +50 °C, отличаются низким уровнем создаваемого шума и стойкостью к внешним воздействиям.
Генерация электроэнергии агрегатами Sokol Air Vertical не зависит от направления ветра. Вертикально-осевые установки работают в автоматическом режиме без обслуживающего персонала. В конструкции предусмотрена электромагнитная и аэродинамическая система торможения для ограничения оборотов ветроколеса.
Лопасти изготовлены из армированного полиэфира или авиационного алюминия (в зависимости от модели), имеют самораскручивающийся профиль. Генератор – многополюсный трёхфазный с возбуждением от постоянных магнитов.
Ветряки Sokol Air Vertical выдают номинальную мощность при показателях 7-8 м/c, что позволяет использовать их в регионах с низкой среднегодовой скоростью ветра
В базовую комплектацию ветряной электростанции входят: ветроустановка с контроллером заряда аккумуляторов, мачта с растяжками, монтажный набор. Инвертор и аккумуляторы подбираются по техническому заданию отдельно.
№4 - ветрогенераторы Energy Wind (Россия)
Покупателям доступны одно- и трёхлопастные модели продуктов универсального применения мощностью 1-10 кВт. Эти ветряки прекрасно подходят для создания проектов обеспечения электричеством частных жилых домов и коттеджей.
Основу установок Energy Wind составляют прочные лопасти из армированного стекловолокна, окрашенные автоэмалью, и надёжная система вывода из воздушного потока. Эти агрегаты с горизонтальной осью вращения стабильно работают при температурах от -40 до +40 градусов по шкале Цельсия.
Минимальная рабочая скорость ветра – 2 м/с, при некоторых положениях лопасти – 3 м/с, рекомендуемая высота мачты – 8-20 м. Средний срок эксплуатации установок российского бренда составляет 25 лет, официальная гарантия от производителя – 3 года.
Ветрогенераторы Energy Wind не требуют постоянного ухода или техобслуживания, что способствует быстрому реинвестированию вложенных финансовых средств
Базовая комплектация установок включает электрогенератор на постоянных магнитах с узлом крепления к мачте и поворотным механизмом, лопасти, комплект крепёжных элементов для сборки ветроустановки. Мачту, а также контроллер, инвертор и батареи для накопления электроэнергии нужно приобрести отдельно.
№5 - ветряки Altek EW (Китай)
Вид ветротурбин – с горизонтальной осью вращения. Устройства номинальной мощностью от 1 кВт до 10 кВт отлично подходят для решения задач электрообеспечения загородных жилых домов и дач.
Защитный кожух ветряков Altek EW изготовлен из алюминиевого сплава, что существенно облегчает конструкцию. Функциональные металлические части генератора покрыты кремнием для термостойкости.
Лопасти изготовлены из фиброармированного пластика. Стартовая скорость ветра для запуска бытовых агрегатов китайского бренда составляет 2, 5 м/с, номинальная скорость – 12 м/с.
Ветрогенераторы Altek EW – одни из самых доступных устройств для выработки электричества, которые представлены на современном рынке альтернативной энергетики
В состав базовой комплектации включены лопасти, генератор и контроллер. Остальные функциональные элементы для ветряка необходимо докупить.
Если стоимость комплекта заводского производства покажется вам излишне высокой, есть смысл соорудить ветрогенератор своими руками. В рекомендуемой нами статье описано изготовление полезного в хозяйстве агрегата из стиральной машинки.
Zaključci i koristan video na temu
Перспективы использования ветроэнергетических установок:
Принцип функционирования современных ветровых турбин. Как энергия ветра преобразуется в электричество:
Даже сегодня использование ветрогенераторов требует постоянного развития. Возможности и долгосрочные перспективы этого альтернативного способа выработки электроэнергии многообещающие. Однако нужны определённые меры как со стороны производителей оборудования, так и от администраций населённых пунктов.
Установка малых ветряных генераторов для частных домохозяйств проблему энергоснабжения в регионах полностью не решит. Но для отдельных владельцев участков данный вариант может стать выходом из положения.
Расскажите о собственном опыте в выборе или установке ветряка на загородном участке. Пишите, пожалуйста, комментарии, размещайте фото и задавайте вопросы в расположенном ниже блоке. Делитесь технологическими тонкостями и полезными сведениями, которые пригодятся посетителям сайта.