Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Moderni kinetički generator vjetra omogućuje korištenje snage strujanja zraka, pretvarajući je u električnu energiju. U tu svrhu postoje tvornički i domaći modeli uređaja koji se koriste kako u industriji tako iu privatnim gospodarstvima.

Razgovarat ćemo o tome kako su uređene vjetrenjače ovog tipa, upoznat ćemo se s obilježjima uređaja i konstruktivnim opcijama. Predloženi članak pokazuje snagu i slabosti vjetroelektrane. Nezavisni majstori ovdje će pronaći korisne sheme i preporuke za skupštinu.

Princip rada vjetrogeneratora

Osnova rada vjetrogeneratora je transformacija kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju rotora, koja se zatim pretvara u električnu energiju.

Princip rada je vrlo jednostavan: rotacija lopatica montiranih na osi uređaja dovodi do kružnih gibanja generatora rotora, čime se generira električna energija.

Energija vjetra je jedna od najperspektivnijih industrija obnovljive energije. Moderni dizajni omogućuju ekonomičnu uporabu sile protoka zraka, koristeći je za proizvodnju električne energije

Nastala nestabilna izmjenična struja "teče" u kontroler, gdje se pretvara u konstantan napon koji može puniti baterije. Odatle se napajanje dovodi do pretvarača, gdje se pretvara u izmjenični napon s indikatorom 220/380 V, koji se napaja potrošačima.

Snaga vjetrogeneratora izravno ovisi o snazi protoka zraka (N), izračunatoj prema formuli N = pSV 3/2, gdje je V brzina vjetra, S radna površina, p gustoća zraka.

Uređaj za generator vjetra

Različite verzije vjetroagregata značajno se razlikuju.

Dijagram prikazuje unutarnju strukturu klasičnog horizontalnog vjetrogeneratora. Takvi se modeli najčešće koriste iu industriji iu svakodnevnom životu.

Industrijski uređaji složeni su višemometarski projekti, za čiju instalaciju je potreban temelj, dok se domaći model može sastojati od minimalnog broja komponenti (električni DC 3-12V, električni kondenzator 1000 μF 6V, silikonska ispravljačka dioda).

Tipična instalacija uključuje sljedeće komponente:

  • alternator (snaga ovisi o brzini vjetra);
  • lopatice koje prenose rotaciju na vratilo generatora (često su dodatno opremljene prijenosnicima, stabilizatorima brzine rotora);
  • jarbol vjetrenjače, na koji su pričvršćene oštrice (što su ti elementi viši, to je veća količina energije vjetra koju mogu dobiti);
  • baterije koje akumuliraju energiju, što omogućuje njezinu uporabu s malim protokom vjetra ili njegovim odsustvom. Baterija također obavlja funkciju stabilizacije električne energije iz generatora;
  • regulator - pretvarač izmjeničnog napona, dobiven od generatora, u konstantu, koja se koristi za punjenje baterije. Regulator se kontrolira okretanjem lopatica, što omogućuje da se uzme u obzir gdje se zrak struji;
  • AVR - uređaj za automatsko prebacivanje vjetroagregata s drugim izvorima energije (solarni paneli, električna mreža);
  • senzor smjera vjetra - uređaj koji olakšava traženje strujanja vjetra;
  • pretvarač za pretvaranje istosmjerne struje iz baterija u izmjenični napon, koji se koristi u električnim komunikacijama.

Kako bi bolje zadovoljio potrebe korisnika, uređaj može biti opremljen različitim vrstama pretvarača:

  • uređaji s invertiranim sinusnim valom, koji daju kvadratni sinusni val. Naprave ovog tipa pogodne su za grijaće elemente, žarulje sa žarnom niti i druge uređaje koji ne zahtijevaju kvalitetu mreže;
  • trofazni pretvarači napona projektirani za trofazne električne mreže;
  • biljke čistog sinusnog vala koje proizvode energiju za osjetljiviju opremu;
  • mrežni pretvarači koji mogu funkcionirati bez baterija. Takvi uređaji namijenjeni su za strujne krugove koji uključuju ulazak električne energije izravno u zajedničku mrežu.

Prilikom odabira modela obratite pažnju na vrstu pretvarača.

Vrste vjetroagregata

Klasifikacija vjetroturbina može uzeti u obzir takve karakteristike kao:

  • imenovanje;
  • značajke dizajna;
  • broj noževa;
  • materijali iz kojih su napravljeni;
  • os rotacije;
  • nagib vijaka.

Razmotrimo detaljno dvije najčešće korištene klasifikacije.

Klasifikacija vjetroagregata po namjeni

Postoje različite vrste vjetroturbina koje se razlikuju po svrsi. Glavne karakteristike uređaja, na primjer, snaga, ovise o tome.

Industrijske vjetroturbine

Takve naprave instaliraju velike energetske tvrtke ili država kako bi opskrbljivale električnu energiju industrijskim postrojenjima. Turbine kapaciteta desetina megavata obično se nalaze na vjetroelektranama (otvorene uzvišice, obale).

Vjetroelektrane, na kojima je instalirano više desetaka vjetroturbina, razbijene su ne samo na tlu, već iu plitkoj vodi. Dobivena električna energija obično se koristi u industrijske svrhe.

Stvorena električna energija, u pravilu, ide izravno u mrežu, a za stabilnost i kontrolu frekvencije rotacije lopatica vjetroturbine su opremljeni dodatnim mehanizmima.

Komercijalni vjetroagregati

Takva postrojenja koriste se za proizvodnju električne energije za prodaju ili za opskrbu električnom energijom u industrijama u regijama s malom električnom energijom (ili uz potpunu odsutnost). Takve vjetroelektrane sastoje se od klastera generatora energije koji mogu imati različite kapacitete.

Energija komercijalnih instalacija može teći izravno u električnu komunikaciju ili se može koristiti za punjenje velikog niza baterija, gdje se akumulira i pretvara u napajanje u električnu mrežu.

Aparati za kućanstvo

Jedinice male snage koriste se za privatnu uporabu. Prema pravilima, vjetroturbine s jarbolima visine manje od 25 metara mogu postaviti stanodavci bez suglasnosti nadležnih tijela, a za veće jarbole potrebna je posebna dozvola.

Vjetroturbine niske i srednje snage mogu služiti kao izvor električne energije za vikendice, vile, ladanjske kuće, farme

Kućanski vjetroagregati prikladni su za punjenje baterija naponom od 12/24 / 48V, čija se energija pretvara u napon od 220 volti. Takvi uređaji omogućuju potpuno ili djelomično rješavanje problema opskrbe električnom energijom malih objekata koji su udaljeni od centralizirane električne mreže.

S referentnim točkama izbora vjetrogeneratora za održavanje s energijom privatne kuće upoznat će se članak posvećen ovom zanimljivom pitanju.

Vrste vjetrenjača dizajna

Prema dizajnu značajke uređaja može se podijeliti u nekoliko kategorija, iako su sve vrste svedene na dvije glavne vrste: vertikalna i horizontalna.

Klasični horizontalni vjetroagregati

Takva postrojenja (koja se nazivaju i propeleri ili krila) obično imaju 3-5 lopatica montiranih na horizontalnoj osi. Rotirajući s velikom brzinom, takvi elementi omogućuju dobivanje maksimalne količine energije (KIEV do 0, 4).

Istodobno, količina proizvedene električne energije uvelike ovisi o visini uređaja (što je veći, to je veći rezultat).

Horizontalni vjetroagregat koristi silu podizanja koja se javlja kada se tlak poveća na mjestu gdje izravni protok zraka prolazi kroz lopatice, odražavajući se od tih elemenata.

Takvi uređaji se obično ugrađuju u vjetroelektrane, gdje se energija generira za industrijsku i komercijalnu uporabu, ali su također prikladni za kućnu uporabu.

Vertikalne vjetroturbine

Operativni element takvih instalacija je rotirajući kotač vjetra. Zbog konstrukcijskih obilježja takve se konstrukcije razlikuju po tipovima ("Bačva", "Savonius").

Unatoč niskom KIEV-u (0, 1-0, 2), široko se primjenjuju: vertikalne instalacije djeluju na turbulentne struje zraka, tako da se mogu postaviti čak iu područjima gdje rijetko puše jaki vjetrovi.

Rad vertikalnih vjetroturbina ne ovisi o smjeru vjetrova. Jednostavni su za ugradnju i rad, osim što se takvi uređaji mogu postaviti blizu tla

Da bi se poboljšale performanse vertikalnih vjetrenjača, proizvođači često povećavaju svoje dimenzionalne parametre, što dovodi do značajnog povećanja troškova. Budući da su takve instalacije prilično krhke, zahtijevaju povećanu zaštitu od uragana i drugih prirodnih pojava.

Vjetroelektrane "Rotor Daria"

Takvi uređaji spadaju u kategoriju vertikalnih vjetroturbina, ali imaju izražene razlike u dizajnu. Zbog sličnih značajki postiže se smanjenje buke, a također i KIEV raste, što je blizu izvedbi horizontalnih modela.

Niskotlačna turbina koju je 1931. predložio francuski dizajner zrakoplova Georges Daryet, s osi rotacije okomitom na zračnu okolinu, našla je široku primjenu u vjetroelektranama.

Nedostatak takvih struktura je niska polazna točka (zbog prisutnosti samo dva noža, uređaj je teško pokrenuti samostalno). Za rješavanje problema često se koristi hibrid "Savonius + Darya".

Instalacije za jedrenje vjetrom

Za takva postrojenja može se primijeniti načelo vertikalnih i horizontalnih vjetroturbina. Glavna značajka dizajna je vjetrobran, prekriven višestrukim noževima ili jedrima, dok aerodinamički profil takvih modela nije prisutan.

Mnogo je modela vjetrenjača koji se razlikuju po broju noževa, težini, snazi. Sve te parametre treba uzeti u obzir pri odabiru uređaja.

Unatoč činjenici da su plovna postrojenja karakterizirana malom brzinom i niskom učinkovitošću, često se koriste u nacionalnom gospodarstvu. Takvi dizajni su jednostavni za ugradnju i rad, a kombinacija visokog okretnog momenta s niskim brojem okretaja omogućuje izravno pokretanje različitih korisnih mehanizama, primjerice pumpe za ispumpavanje vode.

Generator vjetroturbina

Za rad vjetrenjača potrebni su uobičajeni trofazni generatori. Dizajn takvih uređaja sličan je modelima koji se koriste na automobilima, ali ima velike parametre.

Uređaji za vjetroagregate imaju trofazni namotaj statora (zvijezda), od kojeg tri žice idu u regulator, gdje se izmjenični napon pretvara u konstantni.

Rotor generatora za turbinu vjetra proizveden je od neodimijskih magneta: u takvim konstrukcijama nije praktično koristiti električnu pobudu, jer namota troši mnogo energije

Za povećanje brzine često se koristi množitelj. Takav uređaj omogućuje povećanje snage trenutnog generatora ili korištenje manjeg uređaja, što smanjuje troškove instalacije.

Množitelji se češće koriste u vertikalnim vjetroelektranama, pri čemu je proces rotacije kotača vjetra sporiji. Za horizontalne uređaje s visokom brzinom rotacije lopatica nisu potrebni multiplikatori, što pojednostavljuje i smanjuje troškove izgradnje.

Specifičnosti montaže i ugradnje vjetrogeneratora iz perilice i vjetroagregata iz auto generatora detaljno su opisane u našim preporučenim člancima.

Za i protiv vjetroagregata

Razmotrimo detaljno prednosti i nedostatke vjetroturbina, jer na njima je da odluče hoće li kupiti ili ne turbinu na vjetar.

Prednosti vjetroturbina

Prednosti uređaja koji koriste energiju vjetra su:

  • Zaštita okoliša. Postrojenja koriste obnovljivi izvor energije, koji se može koristiti kontinuirano, bez nanošenja štete okolišu. Električna energija iz vjetroelektrana zamjenjuje energiju termoelektrana, smanjujući emisije stakleničkih plinova.
  • Svestranost . Energija vjetra može se graditi gotovo svugdje: na ravnicama, u planinama, na poljima, na otocima, pa čak iu plitkim vodama. Energija vjetra je posebno cijenjena u udaljenim mjestima gdje je teško rastegnuti uobičajene električne komunikacije. U tom slučaju, vjetroagregati omogućuju prilagodbu napajanja električnom energijom objektima, osiguravajući da je neovisan o slučajnim faktorima (na primjer, iz goriva koje se ne isporučuje na vrijeme).
  • Učinkovitost korištenja . Moderni modeli recikliraju energiju čak i kod slabih vjetrova - minimalna granica je 3, 5 m / s. Isto tako, moguće je izvršiti dodatnu isporuku električne energije u centraliziranu mrežu, kao i organizirati napajanje pojedinim objektima (otočnim ili lokalnim), bez obzira na njihov kapacitet.
  • Vrijedna alternativa tradicionalnim izvorima. Stacionarne vjetroelektrane mogu u potpunosti osigurati stambenu kuću ili čak mali proizvodni pogon s električnom energijom. U tom slučaju, turbina će akumulirati u baterijama potrebnu opskrbu električnom energijom za korištenje u ne-vjetrovitim razdobljima.
  • Ekonomija. U usporedbi s tradicionalnim izvorima električne energije (plin, treset, ugljen, nafta), ciklusne turbine mogu značajno smanjiti troškove energije. U mnogim slučajevima izgradnja vjetroelektrane je jeftinija od povezivanja s postojećim elektroenergetskim sustavima.

Korištenje vjetroturbina može biti alternativa korištenju skupih dizelskih generatora, što dodatno smanjuje troškove prijevoza i skladištenja goriva do 80%.

Prosječna snaga vjetroturbine je nekoliko puta različita od vršnog opterećenja. Vjetrogenerator je odgovoran samo za količinu proizvodnje energije za određeno vremensko razdoblje s prosječnom mjesečnom brzinom vjetra karakterističnom za to područje.

Za točniju procjenu resursa vjetra možete koristiti posebno izvedene podatke (Weibullovi parametri). Ove brojke odražavaju karakterističnu raspodjelu vjetrova različitih snaga za određeno mjesto. Takve informacije je važno uzeti u obzir pri izradi projekata za vjetroelektrane kapaciteta desetak MW.

Snaga vjetroturbine proporcionalna je trostrukoj brzini vjetra. Prema tome, ovaj pokazatelj je vrlo mali u slučaju slabog strujanja vjetra, međutim, kada se poveća, on se dramatično povećava. Zbog varijabilnosti smjera vjetrova i njihove brzine potrebno je u konstrukciji vjetroturbine osigurati stabilizacijske komponente.

Ovdje su navedena pravila i formule za izračunavanje snage vjetrogeneratora, preporučujemo da se upoznate s vrlo korisnim informacijama.

U malim autonomnim sustavima, njihovu funkciju obavljaju baterije, čija se naboja počinje povećavati čim snaga vjetrogeneratora premaši indikator opterećenja.

Kako se teret povećava, baterija se može smanjiti. Ovo obilježje rada važno je uzeti u obzir pri odabiru jedinice kućanstva, njezina snaga treba se podudarati s mjesečnom ili godišnjom stopom potrošnje električne energije

Treba napomenuti da učinkovito korištenje strujanja vjetra pridonosi raznolikosti dizajna vjetroagregata.

Horizontalne turbine proizvode visoke stope u ravnim područjima gdje ima mnogo vjetra, dok vertikalne turbine najbolje rade u područjima s turbulentnim strujanjima koja su nisko uočena (u gornjem dijelu brda, planinskim lancima).

Glavni nedostaci vjetroturbina

Istovremeno, vjetroturbine imaju svoje negativne strane:

  • Veličinu sile vjetra teško je unaprijed predvidjeti, jer se često mijenja. Zbog toga je poželjno razmisliti o sigurnosnoj mreži koja osigurava rezervni izvor energije (solarne ploče, električni priključak).
  • Vertikalni uređaji izloženi su riziku od uništenja lopatica propelera uslijed centrifugalnih sila tijekom rotacije lopatica oko glavne osi. Zbog toga su važni elementi strukture tijekom vremena deformirani i uništeni, a mehanizam ne uspijeva.
  • Bolje je instalirati vjetroturbine u slobodnom prostoru, budući da susjedne zgrade mogu "ugasiti" vjetar, formirajući "mrtvu" zračnu zonu.
  • Kako bi se uštedjelo višak energije vjetroagregata, u projektiranju je potrebno predvidjeti korištenje baterija i drugih dodatnih uređaja koji služe za pretvaranje dobivene električne energije u struju s odgovarajućim karakteristikama potrošača.
  • Kada rade, vjetroagregati emitiraju buku koja može uzrokovati nelagodu ljudima, zastrašiti životinje. Лопасти установок могут также стать причиной гибели подлетевших к ним птиц.
  • По мнению некоторых специалистов, ветротурбины способны ухудшать прием радио- и телевизионных передач.

К негативным моментам можно также отнести довольно высокую стоимость подобных агрегатов, однако дешевизна источника энергии во многом нивелирует этот фактор.

Схемы и способы подключения

Хотя ветроустановка может работать и автономно, значительно лучшего результата удается достичь при помощи комбинированных схем, предусматривающих сочетание ветрового устройства с солнечными батареями, централизованной электросетью, дизельными или газовыми источниками энергии.

Автономная работа . В этом случае ставится единичная установка, при помощи которой улавливается и накапливается ветровая энергия, которая затем преобразуется в необходимый потребителям электрический ток.

На схеме продемонстрирован наиболее простой способ применения ветрогенератора, который целесообразно использовать в регионах, где постоянно дуют сильные ветра

Совмещение ветрогенератора с солнечными панелями . Комбинированный вариант считается надежным и эффективным способом электроснабжения. В случае отсутствия ветра аккумулятор работает от солнечных панелей, а в пасмурную погоду и в течение ночи зарядка происходит от ветровой установки.

Идеальный вариант для частного дома или хозяйства, расположенного вдали централизованной электросети. Такая комбинированная схема позволяет использовать два вида возобновляемой энергии

Комбинированная работа ветрогенератора и электросети . Ветротурбину можно совмещать с элетрокоммуникациями.

Подобная схема типична для промышленных и коммерческих устройств. Подключение к электрокоммуникациям предусматривают также некоторые модели бытовых ветрогенераторов

При избытке произведенного электричества оно поступает в централизованную сеть, а при его недостатке имеется возможность воспользоваться электрическим током из общей энергосистемы.

Нюансы применения ветрогенераторов

В настоящее время ветряные турбины используются в различных сферах народного хозяйства. Промышленные модели разной мощности применяются нефтегазовыми, телекоммуникационными компаниями, буровыми и геолого-разведочными станциями, производственными объектами и государственными учреждениями.

Ветряк может использоваться в качестве дополнительного источника энергии в больницах и других учреждениях, чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии в аварийных ситуациях

Особо следует отметить важность применения ветряных установок для оперативного восстановления нарушенного электричества при катаклизмах и стихийных бедствиях. С этой целью ветрогенераторы часто применяются подразделениями МЧС.

Бытовые ветротурбины прекрасно подходят для организации освещения и отопления коттеджных поселков и частных домов, а также для хозяйственных целей на фермах.

При этом следует учесть некоторые моменты:

  • Устройства до 1 кВт могут дать достаточное количество электроэнергии лишь в ветряных местах. Обычно выработанной ими энергии хватает лишь на светодиодное освещение и питание мелких электронных приборов.
  • Чтобы полностью обеспечить электричеством дачу (загородный домик) понадобится ветряной генератор мощностью свыше 1 кВт. Такого показателя достаточно для питания осветительных приборов, а также компьютера и телевизора, однако его мощности недостаточно, чтобы снабдить электричеством круглосуточно работающий современный холодильник.
  • Для обеспечения энергией коттеджа понадобится ветряк мощностью 3-5 кВт, однако даже такого показателя не хватит для отопления домов. Чтобы воспользоваться подобной функцией необходим мощный вариант, начиная от 10 кВт.

При выборе модели следует учесть, что показатель мощности, указанный на устройстве, достигается лишь при максимальной скорости ветра. Так, установка в 300В будет вырабатывать указанное количество энергии лишь при скорости потоков воздуха в 10-12 м/с.

Желающим соорудить ветрогенератор собственными руками мы предлагаем следующую статью, в которой детально изложена полезная информация.

Zaključci i koristan video na temu

На представленном ниже видеоролике дается подробная информация о принципе работы и устройстве бытовой модели ветряного генератора:

Ветрогенератор – отличный источник производства электрической энергии, который особенно оценят жители отдаленных мест. Различные российские и зарубежные предприятия предлагают большой ассортимент ветряных конструкций, кроме того, бытовые модели можно сделать и своими руками.

Molimo napišite komentare u donji okvir. Расскажите о том, как сооружали ветряной генератор на вашем участке, или о том, как работает ветряк у ваших соседей. Задавайте вопросы, делитесь полезной информацией и фото по теме.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Izgradnja