Вітряні генератори сила природи на службі людини

Як влаштована вітряна електростанція

Вітряні генератори, на відміну від своїх бензинових і дизельних аналогів, тільки набирають популярність. Вартість таких електростанцій в кілька разів вище, ніж звичних автономних джерел енергії. Але, на відміну від них, вітряк використовує безкоштовну енергію вітру і самооплачується через 5-6 років експлуатації.

Вітряний електрогенератор - це пристрій, що перетворює кінетичну енергію повітряних потоків (вітрів), в механічну (за допомогою ротора), а потім в електричну. Друга назва цього механізму "вітряна електрична установка" (ВЕУ), він використовується в комерційних, побутових і промислових цілях.

Вітряні генератори останнім часом набирають популярність

Вітрові електростанції для будинку складаються з наступних елементів:

• Основний блок - рухливе вітряне колесо, що приводить в рух всю конструкцію;
• Редуктор, призначений для передачі енергії колеса генератору;
• Генератор, який виробляє змінний струм;
• Контролер - управляє колесом і перетворять електрику, яке надходить від генератора, в постійний струм, що заряджає акумуляторні батареї;
• Інвертор - трансформує постійний струм з АКБ в змінний, який використовується в домашній електромережі;
• Акумулятори високої ємності, як правило, збираються в єдиний блок і служать для накопичення і вирівнювання електричної енергії;
• Щогла або ферма-підстава - до них кріпиться вітрове колесо.

Незважаючи на схожий пристрій і однаковий принцип дії, вітряки для будинку відрізняються за кількома параметрами. Наприклад, за матеріалом, з якого виготовлені лопаті колеса, їх кількості, напрямку осі руху і крок гвинта.

Розрізняють вітряки з однією, двома і трьома лопатями або зовсім без них. Причому останні установки стають все більш затребуваними. Роль вітряного колеса в них виконує "парус" - конструкція у вигляді тарілки. Вона пускає в хід поршні гідросистеми, яка виробляє енергію. Виробники свідомо ускладнили пристрій ВЕУ, т. К. Це дозволило збільшити її ККД. Потужність лопастного вітрогенератора визначається просто - чим менше лопатей, тим більше енергії він виробляє.

Які вітряні електричні генератори бувають?

Вибираючи вітрогенератор для будинку, звертають увагу на такі його конструктивні особливості, як напрямок осі відносно земної поверхні. Розрізняють вітрові генератори для будинку з вертикальної і горизонтальної віссю обертання.

ВЕУ з горизонтальною віссю обертання вітряного колеса відрізняється високим ККД, але не обійшлося без недоліків. Ефективність таких електрогенераторів безпосередньо залежить від сили вітру. Тому таку установку доцільно використовувати на відкритих ділянках. У місцях, де вітряне колесо генератора затулив від вітру будівлями, деревами або складками місцевості краще підібрати пристрій іншого типу.

Пристрій генераторів з вертикальною віссю обертання відрізняється між собою, що призвело до появи підкатегорій:

1. 1. Генератор Савоніуса. Його "парус" складається з половинок порожніх циліндрів, встановлених на вертикальну вісь. Основна перевага - обертання в незалежності від напрямку і сили повітряного потоку. Недолік - низький ККД, енергія вітру використовується всього на 1/3.
2. 2. Генератор з ротором Дарії. Лопаті виготовлені у вигляді плоских пластин. Як і попередня модель, відрізняється невисоким ККД, простою конструкцією, але запускати його доведеться вручну.
3. 3. Генератор з гелікоїдний ротором (з закрученими лопатями). Пристрій довговічне, що володіють високим коефіцієнтом корисної дії, але дороге. Висока ціна - основний недолік пристрою.

Найефективнішим в цій групі вважається вітряної генератор з багатьма лопатями (з ротором Дарії).

Вітряна електроенергетика - плюси і мінуси

На перший погляд, використання ВЕУ для постачання приватного будинку електрикою не має недоліків. На жаль, це не так. При роботі установка видає гучні звуки, що викликають дискомфорт у мешканців будинку і сусідів. В Європі допустимий рівень шуму вітряних генераторів закріплений законодавством. Крім того, європейці зупиняють роботу ВЕУ під час сезонного перельоту птахів (ще одна вимога закону).

У Росії вітрогенератори поки зустрічаються рідко і їх експлуатація не обмежується нормативно-правовими актами. Правда, на думку сусідів і комфорт близьких, власники ВЕУ встановлюють їх далеко від житлових будинків. Однак більшість обмежень стосуються застарілих моделей. Сучасний вітрогенератор для приватного будинку працює практично безшумно.

Головний мінус вітряних установок - сильний шум при роботі

Недоліки з лишком перекривають гідності вітряних електричних установок. Для функціонування ВЕУ не потрібно ніякого палива, а енергія вітру буде на планеті до тих пір, поки є атмосфера і світить сонце. Звичайно, почати користуватися бензиновим або дизельним генератором простіше, ніж ВЕУ. Але вітряк не доведеться регулярно підживлювати паливом.

Є одна обставина, що накладає обмеження на використання вітрогенератора в якості основного джерела електроенергії. У багатьох регіонах РФ гарантувати постійний рух повітряних мас (вітрів) неможливо. Тому ВЕУ, як правило, вступає в якості додаткового джерела енергії.

Яка потужність вам необхідна?

Як виявилося, під загальною назвою "вітряні електричні генератори" ховається чимало пристроїв. Вони відрізняються по конструкції, ціною, зовнішнім виглядом.

При виборі вітряка враховуються кліматичні умови регіону. Вивчіть технічну документацію на зацікавила вас ВЕУ - вона визначає її призначення і розрахункову потужність. Вихідна потужність приладу залежить від інвертора (перетворювача). Відправна точка розрахунків - кількість домашніх побутових приладів, одночасно підключених до генератора. Для простоти обчислень можна рахунки на електроенергію і вивести середній коефіцієнт.

Швидкість вітру 5 м в секунду оптимальна для більшості вітрогенераторів

Існують загальноприйняті усереднені параметри потужності генератора при силі вітру в 5 м / сек для дач і невеликих будинків:

• При потужності в 150-200 Вт ВЕУ забезпечить освітлення, функціонування радіоприймача і телевізора. Для роботи холодильника потрібно пристрій потужністю не менше 1 кВт;
• Вітрогенератор потужністю від 1 до 5 кВт вибирають якщо необхідно забезпечити повноцінне електропостачання будинку;
• Прилади, вихідна потужність яких становить не менше 20 кВт, використовуються для постачання енергією побутових приладів і систем опалення.

Наступний параметр - це ємність АКБ і швидкість їх заряду, яка залежить від потужності вітряка. Заряджати акумулятори можна швидше, якщо підключити до установки кілька генераторів. А ось збільшувати кількість самих батарей не варто - багато акумуляторів ВЕУ не встигне зарядити, а часткова зарядка швидко виведе їх з ладу.

Плануючи покупку вітрогенератора, відвідайте найближчу метеорологічну станцію - вам знадобляться інформація про середню швидкість руху повітряних потоків. За звітний період береться один рік. Для більшості ВЕУ оптимальна швидкість вітру - 5 м / сек.

Конструктивно розрізняються генератори по наявності і відсутності редуктора. Перші з них відрізняються простотою пристрою і монтажу. Вітряки з редуктором встановити складніше, але при цьому вони мають велику потужність і вважаються більш надійними.

Як вибирати вітряної генератор?

Коли Ви купуєте акцент робиться на ціні, зручність, ефективності та надійності. Електричні вітряні генератори не виняток. Куплений прилад повинен забезпечувати будинок електрикою в запланованому обсязі.

Підбираючи вітряк для будинку, зверніть увагу на місцевість навколо майданчика, призначеного для його установки. На відкритих ділянках рекомендується використовувати генератори з горизонтальною віссю обертання - вони вважаються більш ефективними. Там, де рух повітряних потоків утруднено, скористайтеся пристроями з вертикальним розташуванням вітряних коліс. Серед них користуються попитом багатолопатеву установки з ротором Дарії.

Матеріал лопатей впливає на ефективність і довговічність вітрогенератора. Віддавайте перевагу виробам з металу або скловолокна. Зверніть увагу на гарантійні зобов`язання, заявлений термін експлуатації і наявність сервісних центрів в вашому регіоні / області.

Перевіряйте інформацію з рекламних кампаній виробників. Наприклад, такі конструктивні особливості приладу, як магнітна левітація і багатофункціональний контролер в більшості випадків збільшує вартість приладу, не несучи ніякої корисної навантаження.

Підводячи підсумки, можна сказати, що вартість вітряної електричної станції складається з наступних параметрів:

• Кількість, форма і матеріал лопатей;
• Заявлена ​​потужність генераторів і акумуляторів;
• Кількість перетворювачів електрики (інверторів);
• Наявність або відсутність редукторів;
• Заявлена ​​потужність ВЕУ і тип вітрогенератора: вертикальний або горизонтальний;
• Наявність або відсутність додаткових / запасних комплектуючих.

До речі, компанії, що реалізують вітряні електроустановки, як правило, мають карту вітрів, відповідно до якої вони дають рекомендації на покупку того чи іншого генератора. Її наявність свідчить про серйозність компанії.