Alternativna energija dobivena iz vjetroelektrana izaziva veliko zanimanje za društvo. Dokazi o tome na razini stvarne kućne prakse obiluju.
Vlasnici prigradskih nekretnina graditi vjetrenjače vlastitim rukama i zadovoljni su rezultatom, iako je učinak kratkotrajan. Razlog tome je što tijekom montaže vjetroagregat nije pravilno izračunat.
Slažem se, ne bih želio trošiti vrijeme i novac na projekt, da bih dobio neučinkovitu instalaciju. Stoga je važno razumjeti kako napraviti proračun vjetroagregata i po kojim parametrima odabrati glavne radne jedinice vjetrenjače.
Članak je posvećen rješavanju tih problema. Teoretski dio materijala dopunjen je ilustrativnim primjerima i praktičnim preporukama za montažu vjetroagregata.
Izračun instalacije vjetrogeneratora
Kako početi brojati sustav reprodukcije električne energije iz energije vjetra? S obzirom da govorimo o vjetroagregatu, preliminarna analiza ruža vjetra u određenom području izgleda logično.
Takvi projektni parametri kao što su brzina vjetra i njegov karakteristični smjer za određeni teritorij važni su projektni parametri. Oni u određenoj mjeri određuju razinu snage vjetrenjače, što će biti stvarno ostvarivo.
Vjetroturbine takve snage teško je i zamisliti. Ali takvi modeli postoje i djeluju učinkovito. Međutim, proračuni takvih struktura pokazuju relativno malu snagu u usporedbi s tradicionalnim izvorima energije.
Ono što je izvanredno, ovaj proces je dugoročan (najmanje 1 mjesec), što je sasvim očito. Izračunajte maksimalne vjerojatne parametre brzine vjetra i njegov najčešći smjer nije moguć s jednim ili dva mjerenja.
Biti će potrebno nekoliko desetaka mjerenja. Ipak, ova je operacija doista potrebna ako postoji želja za izgradnjom učinkovitog proizvodnog sustava.
Kako izračunati snagu vjetrenjače
Domaće vjetroturbine, pogotovo one napravljene vlastitim rukama, još nisu morale iznenaditi ljude velike snage. To je razumljivo. Treba samo zamisliti masivni jarbol visine 8-10 m, opremljen generatorom s rasponom lopatica propelera većim od 3 m. A to nije najsnažnija instalacija. Samo oko 2 kW.
Za servisiranje vjetroturbina takve snage koriste se helikopteri i timovi stručnjaka koji broje do deset osoba. Da bi se izračunala takva elektrana uključen je još veći broj izvođača.
Općenito, ako se oslanjate na standardnu tablicu koja pokazuje omjer snage vjetrogeneratora i potreban raspon lopatica propelera, postoji nešto na što možete biti iznenađeni. Prema tablici, za vjetrenjaču od 10 W potreban je 2-metarski propeler.
Za konstrukciju od 500 vata potreban je vijak promjera 14 m. U ovom slučaju parametar raspona oštrice ovisi o njihovom broju. Što su oštrice veće, to je manja ljuljačka.
No, to je samo teorija, jer brzina vjetra ne prelazi 4 m / s. U praksi je sve nešto drugačije, a snaga domaće instalacije, koja već dugo funkcionira, nikada nije prešla 500 vata.
Stoga je izbor snage ovdje obično ograničen na raspon od 250 do 500 W s prosječnom brzinom vjetra 6-8 m / s.
Tablica ovisnosti snage vjetroenergetskog sustava o promjeru radnog vijka i broja noževa. Ova tablica se može koristiti za izračune, ali uzimajući u obzir njezinu kompilaciju pod parametrom brzine vjetra do 4 m / s (+)
Sa teoretskog položaja, snaga vjetroelektrane razmatra se prema formuli:
N = p * S * V 3/2,
gdje je:
- p je gustoća zračnih masa;
- S je ukupna puhana površina lopatica propelera;
- V - brzina zraka;
- N je brzina protoka zraka.
Kako je N parametar koji drastično utječe na snagu vjetrogeneratora, stvarni kapacitet instalacije bit će blizu izračunatoj vrijednosti N.
Izračun vijaka vjetroturbina
Prilikom projektiranja vjetrenjače obično se koriste dvije vrste vijaka:
- okretanje krila u horizontalnoj ravnini;
- Savoniusov rotor, Darier rotor - rotacija u vertikalnoj ravnini.
Dizajn vijaka s rotacijom u bilo kojoj ravnini može se izračunati pomoću formule:
Z = L * W / 60 / V
gdje je:
- Z - vijak brzine (niske brzine);
- L je dužina opsega lopatica opisanih lopaticama;
- W - brzina (frekvencija) vrtnje vijka;
- V - protok zraka.
Na temelju te formule lako možete izračunati broj okretaja W - brzinu rotacije.
Ovo izgleda kao dizajn vijka pod nazivom "Rotor Daria". Ova verzija propelera smatra se učinkovitom u proizvodnji vjetroturbina malog kapaciteta i veličine. Izračun vijaka ima neke značajke
Radni omjer brzine i brzine vjetra možete pronaći u tablicama koje su dostupne na mreži. Na primjer, za vijak s dva noža i Z = 5 vrijedi sljedeće:
| Broj noževa | Stupanj brzine | Brzina vjetra m / s |
| 2 | 5 | 330 |
Jedan od važnih pokazatelja vijka vjetrenjače je korak.
Ovaj se parametar može odrediti pomoću formule:
H = 2πR * tg α,
gdje je:
- 2π je konstanta (2 x 3, 14);
- R je radijus opisan s lopaticom;
- tg α - kut presjeka.
U ovom članku navedene su dodatne informacije o izboru oblika i broja noževa, kao i upute za njihovu proizvodnju.
Izbor generatora za vjetroturbine
Imajući izračunatu vrijednost brzine vijka (W), dobivenu gore navedenom metodom, već možete odabrati odgovarajući generator.
Na primjer, kada je stupanj brzine Z = 5, broj lopatica je 2, a brzina je 330 rpm. Uz brzinu vjetra 8 m / s. Snaga generatora trebala bi iznositi oko 300 W.
Generator vjetroelektrana "u dijelu". Primjer jedne od mogućih izvedbi generatora kućnog vjetroelektrane samostalno je sastavljen
S takvim parametrima, motor koji se koristi u konstrukciji modernih električnih bicikala može biti pogodan izbor kao generator za kućnu vjetroelektranu. Tradicionalni naziv dijela je motorni motor (proizveden u Kini).
Izgleda kao električni motorni motor, na temelju kojeg se predlaže izrada generatora za kućnu vjetrenjaču. Dizajn ciklusnog motora idealan je za implementaciju s malim ili nikakvim izračunima i poboljšanjima. Međutim, njihova je moć mala
Karakteristike motora s električnim ciklusom su sljedeće:
| parametar | smisao |
| Napon, V | 24 |
| Snaga W | 250-300 |
| Brzina vrtnje, o / min | 200-250 |
| Moment Nm | 25 |
Pozitivna značajka velomotora je u tome što praktički ne moraju biti obnovljeni. Konstruktivno su razvijeni kao elektromotori s malim brojem okretaja i mogu se uspješno koristiti za vjetroagregate.
Za izradu vjetrenjače možete koristiti automobilski generator ili sastaviti jedinicu iz perilice.
Proračun i izbor regulatora punjenja
Kontrolor punjenja baterije potreban je za vjetroelektrane bilo koje vrste, uključujući i kućansku strukturu.
Izračun ovog uređaja svodi se na izbor električnog kruga uređaja, koji bi odgovarao izračunatim parametrima vjetroelektrane.
Od ovih osnovnih parametara su:
- nazivni i maksimalni napon generatora;
- maksimalna moguća snaga generatora;
- maksimalna moguća struja punjenja baterije;
- napon na bateriji;
- temperatura okoline;
- razinu vlage u okolišu.
Na temelju prikazanih parametara, regulator punjenja se montira ručno ili odabirom gotovog uređaja.
Regulator punjenja baterije koji se koristi kao dio vjetroelektrane. Uređaj je industrijski proizvođač koji bira koje treba samo pažljivo proučiti tehničke karakteristike za preciznu koordinaciju s postojećim sustavom
Naravno, poželjno je odabrati (ili sastaviti) uređaj čije bi strujanje omogućilo lako pokretanje u uvjetima protoka slabih struja zraka. Također je dobrodošao regulator dizajniran za rad s baterijama različitih napona (12, 24, 48 volti).
Naposljetku, kod izračuna (uparivanja) kruga regulatora, preporuča se da ne zaboravite na prisutnost takve funkcije kao inverterska kontrola.
Odabir baterije za sustav
U praksi se koriste različite vrste baterija i gotovo sve su prikladne za uporabu u sustavu vjetroelektrana. Ali ionako moraš napraviti konkretan izbor. Ovisno o parametrima sustava vjetroturbina, baterija je odabrana za napon, kapacitet, uvjete punjenja.
Tradicionalne komponente za kućne vjetrenjače su klasične baterije s kiselim olovom. Pokazali su dobre rezultate u praktičnom smislu. Osim toga, cijena ove vrste baterije je prihvatljivija u usporedbi s drugim tipovima.
Olovo-kiselinske baterije su osobito nepretenciozne za uvjete punjenja / pražnjenja, ali je neprihvatljivo uključiti ih u sustav bez regulatora.
Generator vjetra za bateriju. Nije najbolja opcija rada, s obzirom na kaos žica i zahtjeve za skladištenjem. S ovim stanjem uređaja za pohranu energije, nije potrebno oslanjati se na njihovo dugoročno djelovanje.
U prisutnosti vjetrogeneratora, instaliraju profesionalno napravljen kontroler punjenja s punopravnim automatizacijskim sustavom, čini se razumnim koristiti AGM ili helijske baterije.
Oba tipa uređaja za skladištenje energije karakterizira veća učinkovitost i dugi vijek trajanja, ali postavljaju visoke zahtjeve u uvjetima punjenja.
Isto vrijedi i za tzv. Oklopne baterije tipa helija. No, izbor tih baterija za domaće vjetrenjače značajno je ograničen cijenom. Međutim, život ovih skupih baterija je najduži u usporedbi sa svim ostalim vrstama.
Ovim baterijama dodijeljen je i značajniji ciklus punjenja / pražnjenja, ali podložan je uporabi visokokvalitetnog punjača.
Izračun pretvarača za kućnu vjetrenjaču
Odmah bismo trebali napraviti rezervu: ako projektiranje kućne energetske vjetroelektrane sadrži jednu bateriju od 12 volti, nema smisla instalirati pretvarač na takav sustav.
U prosjeku, potrošnja energije u kućanstvu iznosi najmanje 4 kW pri vršnom opterećenju. Stoga zaključak: broj baterija za takvu snagu treba biti najmanje 10 komada i po mogućnosti pod naponom od 24 volta. Na takvom broju baterija već ima smisla instalirati pretvarač.
Mali pretvarač snage (600 W), koji se može koristiti za male elektrane u kući. Moguće je napajati TV ili mali hladnjak s takvom 220-voltnom opremom. Na svjetiljku u struju lustera nije dovoljno
Međutim, da bi se osiguralo 10 baterija napona od 24 W po svakom i da bi se održalo njihovo punjenje, potrebna je vjetrenjača s kapacitetom od najmanje 2-3 kW. Očito, za kućanstvo nepretenciozan dizajna takve snage nije povući.
Međutim, snaga pretvarača može se izračunati na sljedeći način:
- Sumirajte moć svih potrošača.
- Odredite vrijeme potrošnje.
- Odredite vršno opterećenje.
Na konkretnom primjeru, izgledat će ovako.
Neka kao teret postoje kućanski električni aparati: rasvjetna svjetla - 3 kom. 40 W svaki, TV prijemnik 120 W, kompaktni hladnjak od 200 W. Sumiramo snagu: 3 * 40 + 120 + 200 i dobivamo 440 W na izlazu.
Odredite snagu potrošača za prosječno vremensko razdoblje od 4 sata: 440 * 4 = 1760 W. Na temelju dobivene vrijednosti snage tijekom vremena potrošnje, čini se logičnim izabrati inverter između takvih uređaja s izlaznom snagom od 2 kW.
Na temelju te vrijednosti izračunava se strujno-naponska značajka potrebnog uređaja: 2000 * 0, 6 = 1200 V / A.
Klasična shema reprodukcije i distribucije energije dobivene iz vjetroagregata kućnog tipa. Međutim, da bi se osigurao takav broj uređaja s dugoročnom energijom, potrebna je dovoljno snažna instalacija (+).
U stvarnosti, opterećenje iz kućanstva u obitelj od troje ljudi, gdje postoji oprema s kućanskim aparatima, bit će veća od one izračunate u primjeru. Uobičajeno iu vezi s vremenom učitavanja, parametar prelazi 4 sata. U skladu s tim, pretvarač snage vjetra će trebati snažniji.
Preliminarni izračun vjetrenjače je koristan ne samo za njegovu samostalnu montažu. Za određivanje optimalnih parametara nužan je i odabir gotovog vjetrogeneratora.
Zaključci i koristan video na temu
Kako se izvorni podaci analiziraju i kako se primjenjuju formule prikazani su u videozapisu:
U svakom slučaju potrebno je koristiti izračunate podatke. Bilo da se radi o industrijskoj elektrani ili je proizvedena za kućne uvjete, izračun svakog čvora uvijek nosi sa sobom maksimalnu učinkovitost uređaja i, što je najvažnije, operativnu sigurnost.
Preliminarni izračuni određuju izvedivost projekta, pomažu u utvrđivanju koliko su projekti skupi ili ekonomični.
Imate li iskustva u rješavanju takvih problema? Ili imate pitanja o toj temi? Molimo podijelite svoje vještine u izračunavanju i projektiranju vjetroagregata. Možete ostaviti komentare i postavljati pitanja u donjem obrascu.