- Návrh a princip provozu větrných turbín
- Typy větrných elektráren
- Možnost instalace větrného generátoru
- Přehled nejlepších značek a instalací
- Závěry a užitečné video na toto téma
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Větrné mlýny dávno přestaly být exotickou novinkou, nyní jsou považovány za jednu z možných možností úspor. Proudění vzduchu nad zemským povrchem nese obrovské množství energie, které se nyní úspěšně používá v průmyslových větrných turbínách a malých větrných turbínách pro soukromé použití.
Řekneme vám, jak si vybrat a technicky správně nainstalovat větrný generátor pro soukromý dům. V našem článku jsou popsána pravidla pro montáž a provoz mini elektráren. Zájemci kupující jsou informováni o výběru hodnocení oblíbených modelů.
Návrh a princip provozu větrných turbín
Větrné generátory jsou speciální zařízení, která transformují kinetickou energii větru na elektrickou energii. Jedná se o nezávislé zdroje elektřiny, které se výborně hodí pro instalaci v soukromých domech, malých a středních zemědělských podnicích a výrobních základnách.
Konstrukce standardní mini elektrárny pro obytné účely zahrnuje následující funkční prvky:
- Čepele aerodynamického tvaru pro zachycení větru.
- Generátor pro výrobu střídavého proudu.
- Regulátor pro automatické řízení větrné stanice. Umožňuje nastavit dobíjení baterií, distribuuje toky energie mezi zařízeními.
- Jízda Speciální akumulátory pro akumulaci elektrické energie.
- Střídač, který přivede parametry generované energie do síťových standardů.
- Stožár zvedá nože do určité výšky nad úrovní terénu.
Stožáry jsou různé: volně stojící bez strií, pevně fixované a otočné na striích. Ty mohou být spouštěny a zvedány pro údržbu, stejně jako pro provádění oprav.
Pod vlivem větrných lopatek namontovaných na hřídeli generátoru se začnou otáčet, což přispívá k vypuštění rotoru. Výsledkem je, že kinetická energie proudění vzduchu je přeměněna na mechanickou a poté na elektrickou energii. Vypadá to jako velmi zjednodušené schéma větrného mlýna
Ve skutečnosti není energie z větrné elektrárny přímo dodávána spotřebiteli. Systém musí být připojen ke speciálním zařízením pro přeměnu elektrického proudu.
Regulátor je umístěn v obvodu po generátoru. Převádí střídavý proud na stejnosměrný proud. V této formě je akumulována elektřina a ukládána v bateriích a poté z nich prostřednictvím měniče, který transformuje stejnosměrný proud na střídavý proud, energie je dodávána do privátní sítě.
Takovéto schéma umožňuje vyhladit nestabilitu napětí a také akumulovat energii v obdobích úplné spotřeby. A to zase umožňuje používat větrné generátory s nižším výkonem, než je celkový výkon domácích spotřebičů.
Při přeměně elektrického proudu podle schématu s proměnnou konstantní proměnnou dochází k určitým ztrátám energie, které představují přibližně 20%.
Společně s autonomní větrnou stanicí můžete instalovat solární moduly i generátory paliva.
Je-li zapojeno několik zařízení pro výrobu elektřiny najednou, je okruh doplněn ještě jedním prvkem - automatickým přepínačem (ABP). Je nutné, aby při odpojení jednoho zdroje alternativní energie byla spuštěna další - záložní.
Struktura moderních větrných stanic využívá různé konstrukce rotorů - rotujících částí. Mají své výhody a nevýhody, odlišnou účinnost a funkčnost. V současné době existuje mnoho vývoje autonomních systémů, které mohou komunikovat s větry různých rychlostí a sil.
Typy větrných elektráren
Podle typu spotřebitelů se rozlišují autonomní větrné generátory a instalace síťového účelu. První poskytuje energii pro spotřebitele vzdálené od centrálních elektrických sítí.
Druhá - může existovat několik desítek / stovek větrných turbín, které tvoří jediný systém a dodávají energii do obecné sítě. Výkon autonomních jednotek málokdy přesahuje 75 kW, zatímco výkon síťových instalací začíná od 100 kW.
V závislosti na typu konstrukce se rozlišují větrné generátory:
- se svislou osou otáčení;
- s vodorovnou osou otáčení.
Tato zařízení se používají pro různé provozní podmínky, ale nejčastěji existují modely s horizontální osou. Pracují jako obyčejné povětrnostní vlivy a mají podobnou strukturu. Osa rotoru se otáčí paralelně s povrchem země.
Tyto jednotky se vyznačují vysokou mírou účinnosti (asi 40%), jednoduchým nastavením výkonu a cenově dostupnější cenou, ale také charakteristickou vysokou úrovní generovaného hluku a vibrací. Navíc se musí zaměřit na směr větru.
Pro instalaci větrného mlýna s horizontálním rotorem potřebujete přibližně 120 m volného prostoru a stožár nejméně 8 m vysoký
Větrné generátory s vertikální osou rotace mají kompaktnější konstrukci, jsou méně citlivé na faktory prostředí.
U zařízení tohoto typu je turbína umístěna kolmo k rovině Země. Takové konstrukce probíhají i proti slabému větru a nezávisí na směru proudění vzduchu.
Nízká hladina hluku (až 30 dB) umožňuje instalovat vertikální větrné turbíny na střechy budov
Existuje však významná nevýhoda - účinnost těchto generátorů je pouze 15%. Navíc jsou dražší než modely s horizontální osou otáčení.
Modely větrných turbín se liší nejen umístěním osy otáčení, ale také:
- počet lopatek - jsou zde větrné mlýny se dvěma a třemi lopatkami, jsou zde i vícelistové modifikace;
- materiály pro výrobu funkčních dílů - s plachtami a tuhou čepelí;
- rozteč šroubů - nastavitelná nebo pevná.
Otáčení vícelistových stacionárních větrných turbín začíná i při slabém větru, ale pro provoz dvou a třípalcových zařízení je zapotřebí silnějšího větru. Zároveň každá další čepel v konstrukci vytváří větší odpor kol, což ztěžuje dosažení standardní provozní rychlosti generátoru.
V závislosti na materiálu výroby lopatek pro větrné turbíny mohou být v práci určité potíže. Plachetní prvky se snadněji vyrábějí, a proto jsou levnější.
Pokud je však nutné zajistit spolehlivý provoz větrné turbíny pro autonomní napájení, je nutné dát přednost konstrukcím s pevnými lopatkami z kovu nebo vyztuženého skleněného vlákna.
Co se týče rozteče šroubu, také to není tak jednoduché. Variabilní rozteč umožňuje výrazně rozšířit rozsah efektivních rychlostí pro větrnou stanici, což je velké plus. Takový mechanismus zároveň snižuje celkovou spolehlivost stacionárního zařízení a významně zatěžuje větrné kolo, což komplikuje provoz jednotky.
Možnost instalace větrného generátoru
Malé větrné elektrárny jsou dnes široce využívány jako alternativní zdroje elektřiny, které vám umožní dosáhnout reálných úspor.
Taková zařízení jsou zpravidla instalována v příměstských oblastech, v oblastech vzdálených od hlavních rozvodných sítí. Ale to není jediný důvod, proč lidé stále více preferují struktury tohoto typu.
Vlastníci pozemků úspěšně využívají větrných elektráren k dosažení úplné autonomie a významných úspor energie
Ne každá zóna je však vhodná pro instalaci větrné turbíny. Aby byla mini- elektrárna plně funkční po celou dobu provozu deklarovanou výrobcem, musí klimatické podmínky oblasti splňovat požadavky speciálního vybavení.
Průměrná rychlost větru by neměla být menší než 4, 5-5 m / s. Pouze v tomto případě bude instalace konstrukce s větrnou turbínou ekonomicky oprávněná.
Chcete-li zjistit přibližné údaje o průměrné roční rychlosti větru podle regionu, je třeba zobrazit speciální mapu větrů. Přesnější informace lze získat pomocí anemometru a zařízení pro čtení signálů.
Měřicí systém musí být instalován ve vysoké nadmořské výšce, aby nedocházelo k narušení blízkých budov a stromů.
Pokud se rozhodnete instalovat mini větrnou farmu pro váš domov, měli byste také přemýšlet o dostupnosti volného místa. Je třeba mít na paměti, že vítr by měl zcela volně „chodit“ podél lopatek, dobře, bez jakýchkoliv překážek na cestě k nim z různých stran.
Proto je ideální místo pro instalaci větrné turbíny považováno za vrchol kopců, kde jsou vzduchové hmoty zhutněny odpovídajícím zvýšením tlaku a rychlosti větru. Vhodné jsou také přímořské oblasti a stepní pásmo.
Chcete-li využít větrný mlýn co nejlépe, musíte jej nainstalovat na místo, kde nejsou žádné stromy a vysoké budovy.
Jakékoliv překážky v okruhu 250 m ovlivní provoz větrného generátoru. Pro dosažení maximální účinnosti je nutné nastavit osu turbíny nad úroveň překážky nejméně o 4-5 m.
Pravidla výběru zařízení
Výběr větrného generátoru pro dům by měl být osloven zodpovědně.
Předem musíte sbírat základní informace:
- Vypočítejte nominální a maximální množství elektřiny tak, aby vyhovovala potřebám domu.
- Zobrazte údaje o průměrné roční rychlosti větru v oblasti bydliště, abyste určili období, kdy bude větrná turbína neaktivní.
- Vezměte v úvahu klimatické vlastnosti oblasti. Pokud v zimním období dojde k silným mrazům, instalace větrné stanice nebude oprávněná.
- Zjistěte intenzitu generovaného hluku při provozu větrných turbín.
- Porovnat technické vlastnosti zařízení od různých výrobců.
Výběr součástí funkčních prvků pro větrnou elektrárnu se provádí podle jmenovité hodnoty výkonu. V tomto případě role a jmenovitá rychlost větru - hodnoty, při kterých generátor větru vyrábí vypočtené množství elektrické energie.
Pokud instalace dosahuje maximálního výkonu při rychlosti větru 11 m / s a průměr ve vaší oblasti dosahuje 4, 5 m / s, větrný mlýn nebude produkovat množství energie deklarované výrobcem.
Pozornost by měla být věnována také skutečnosti, že výkon generátoru větru závisí na průměru kola tvořeného lopatkami. Pokud zvýšíte velikost 2x větrné turbíny při stejné rychlosti větru bude produkovat 4 krát více elektřiny.
Důležitá je také kapacita baterií. V případě klidu by měli mít dostatek energie, aby mohli zajistit domov.
Je lepší svěřit instalaci soukromé mini elektrárny na větrný mlýn společnosti, která se specializuje na tento typ práce. Hlavním cílem je zajistit maximální bezpečnost. Celková konstrukce větrného mlýnu musí zaručovat stabilitu iv případě extrémních povětrnostních podmínek.
Nízkoenergetické modely větrných turbín s lehkými nízkými stožáry mohou být instalovány nezávisle. Centrální podpěra musí být namontována na železobetonovém základu. Pro boční stabilitu konstrukce použijte 3 až 4 strie.
Orientační ceny a zpětné větrné turbíny
Popularita větrných turbín každým dnem roste. Jsou ziskové vybavit velké a drahé chaty, jejichž obsah vyžaduje spoustu elektrické energie.
Doporučuje se instalovat větrné turbíny v osadách, kde není centralizované napájení, nebo je zdroj napájen s trvalým přerušením.
V takových případech dojde k záchraně větrných turbín, jejichž využití má několik výhod:
- přeměna energie proudění vzduchu na volnou elektřinu;
- environmentální bezpečnost větrných turbín;
- nedostatek surovin a odpadu při výrobě elektřiny;
- minimální opotřebení funkčních částí;
- dlouhá životnost - 25-30 let;
- Provoz větrné farmy není třeba neustále sledovat.
Mezi nevýhody patří variabilita a nepředvídatelnost větrné energie. Aby se minimalizovaly ztráty, je nutné zdvojení zdroje nebo je nutná instalace dodatečné vyrovnávací paměti pro skladování energie. Také rotující větrné kolo představuje potenciální hrozbu pro létající ptáky.
Větrné elektrárny vytvářejí hluk srovnatelný s hlukem vozidel při jízdě rychlostí přibližně 70 km / h. Zvýšená hladina hluku nejen děsí zvířata, ale také způsobuje nepohodlí pro lidi.
Další významnou nevýhodou větrných turbín pro obytné účely jsou vysoké náklady. Tyto objemné konstrukce jsou vyrobeny z drahých materiálů, včetně regulátoru, baterií, měniče a stožáru.
Je třeba poznamenat, že domácí větrné turbíny od ruských výrobců, stejně jako vysoce kvalitní větrné turbíny vyráběné v Číně, jsou mnohem levnější než evropské protějšky. Náklady na domácí větrné turbíny s vertikální osou s jmenovitým výkonem do 2 kW se pohybují v rozmezí od 1300 do 2500 USD.
Za tuto cenu však zařízení obsahuje pouze generátor s lopatkami. Zbytek vybavení bude nutné zakoupit samostatně nebo si to udělat sami. Kompletní instalace jsou dražší o 40-50%.
Cena větrných stanic pro domácí použití s výkonem od 3 kW do 7 kW je mnohem vyšší. Takové generátory s příslušným vybavením budou stát kupujícího $ 5000-12000.
V současné době je využívání větrných turbín jako alternativy k centralizovanému napájení nerentabilní vzhledem k vysokým nákladům na zařízení
A i když dochází k přerušení dodávky elektrické energie, není vždy vhodné instalovat větrný generátor. Instalace systému nepřerušitelného napájení založeného na průmyslových bateriích v kombinaci s UPS bude jednodušší a levnější.
Je vhodné instalovat větrnou elektrárnu v místech, kde je zcela nepřístupný přístup k centralizovanému napájení. Doba návratnosti je v tomto případě 25 let.
Před nákupem komponentů pro montáž a instalaci generátoru větrné energie se doporučuje provést výpočty pomocí vzorců uvedených v článku, který doporučujeme. Zde naleznete pořadí a pravidla pro provádění výpočtů.
Přehled nejlepších značek a instalací
Na ruském trhu větrných elektráren jsou prezentovány jak spolehlivé, tak relativně levné přístroje domácích značek, jakož i různé funkční modely větrných turbín od zahraničních výrobců. Chcete-li určit výběr instalace pro domácnost, musíte porovnat vlastnosti různých jednotek.
Č. 1 - větrné generátory Condor Home (Rusko)
Řada větrných turbín pro domácí použití zahrnuje zařízení s kapacitou 0, 5-5 kW. Mohou být hlavním zdrojem elektřiny nebo další. Stanice Condor Home jsou uzpůsobeny pro provoz při nízkých teplotách a jsou schopny produkovat energii i za mírného větru.
V závislosti na modelu je skříň generátoru vyrobena z plastu nebo litého hliníku, lopatky jsou vyrobeny ze sklolaminátu. Existuje účinný duální brzdový systém. Stožár je složený, natažený, má výšku 8-12 m. Pro instalaci těchto jednotek potřebujete hromadu nebo betonový základ.
Domácí větrné generátory Condor Home jsou kompletně hotové výrobky, které nevyžadují speciální znalosti ani technické dovednosti pro práci. Zařízení jsou navržena tak, aby v rámci větrných elektráren elektrifikovala jak samostatné budovy, tak malé osady
Základní vybavení zahrnuje stožár a nástavce, generátor, rotor a lopatky, regulátor nabíjení, upevňovací prvky.
Č. 2 - mini elektrárny Falcon Euro (Rusko)
Jedná se o high-tech vertikální axiální větrné generátory s kapacitou 1-15 kW. Používá se pro hlavní / záložní napájení spotřebičů vzdálených od elektrického vedení. Lze použít jako součást komplexu se solárními panely a generátorem paliva.
Větrné mlýny jsou vybaveny výkonnými neodymovými magnety. Startovací rychlost startu je 1, 5 m / s, jmenovitá rychlost - 11 m / s. Instalovaná aerodynamická brzda pomáhá omezit rychlost kola. Požadovaná životnost od výrobce je 20 let, tovární záruka na mini-elektrárny je 36 měsíců.
Větrné generátory Falcon Euro jsou pozoruhodné svou spolehlivostí v provozu a nenáročnou údržbou. Pomocí přístrojů této řady lze snadno řešit problémy s napájením lokálních i ostrovních objektů
Základní sada systému Falcon Euro obsahuje několik funkčních prvků: větrné kolo, generátor a regulátor, stožár, vložené díly. Instalace měniče a dobíjecí baterie se volí samostatně.
Č. 3 - větrné turbíny Sokol Air Vertical (Rusko)
Malé větrné turbíny této značky mohou poskytovat elektřinu a malé chaty a střední podniky. Pro domácí použití jsou k dispozici přístroje SAV s kapacitou 0, 5-15 kW.
Vyznačují se vysokou účinností při nízkém větru, hladce fungují při nízkých a vysokých teplotách v rozsahu od -50 ° C do +50 ° C, mají nízkou úroveň generovaného hluku a odolnost vůči vnějším vlivům.
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.
Závěry a užitečné video na toto téma
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.