Ветряной генератор: современные модели и эффективные методы их использования (85 фото). Ветровая генерация


Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками

Ветрогенераторы уже достаточно давно рассматриваются альтернативой для традиционной энергетики. Энергия ветра, преобразованная в электричество, обещает стать дешёвой, добываемой относительно просто и с малыми затратами на техобслуживание. А если брать во внимание счета, которые приходят за электричество, то в целях экономии стоит попытаться собрать собственный ветрогенератор, согласны?

Есть реальные примеры создания установок, генерирующих приличные мощности. Тем не менее, технология «ветряков» остаётся пока что за рамками поля конкурентов, способных противостоять традиционному способу добычи электричества. Почему? Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.

В нашем материале вы найдете пошаговую инструкцию по сборке и подключению ветрогенератора. Также мы остановимся на самых распространенных ошибках, которые допускают при конструировании ветряков. Для наглядности статья сопровождается тематическими фото- и видеоматериалами.

Содержание статьи:

О самодельных ветряках для дома

Особый интерес к ветряной энергии проявляется на уровне бытовой сферы. Это понятно, если краем глаза взглянуть на очередной счёт за потреблённую энергию. Поэтому разного рода умельцы активизируются, используя все возможности получения электричества недорого.

Одна из таких возможностей, вполне реальная, тесно связана с ветряком из автомобильного генератора. Уже готовый прибор – автомобильный генератор – достаточно лишь оснастить пропеллером, чтобы иметь возможность снимать с клемм генератора какое-то значение электрической энергии. Правда, при условии наличия ветреной погоды.

Самодельный ветряк

Пример из практики бытового применения ветряных генераторов. Удачно разработанная и вполне эффективная практическая конструкция ветряка. Установлен трёхлопастной винт, что редкость для бытовых аппаратов

Использование фактически любого автомобильного генератора приемлемо для конструирования ветряка. Но подобрать для дела обычно стараются модель мощную, способную выдавать большие токи.

Здесь на пике популярности конструкции генераторов от грузовых автомобилей, крупных пассажирских автобусов, тракторов и т.п. Помимо генератора для изготовления ветряка потребуется ещё ряд комплектующих деталей:

  • винт двух- или трёх- лопастной;
  • автомобильный аккумулятор;
  • электрический кабель;
  • мачта, элементы опоры, крепёж.

Конструкция винта на две или три лопасти считается наиболее оптимальной для классического ветряного генератора. Но бытовой проект зачастую далёк от инженерной классики. Поэтому чаще всего на домашнюю конструкцию стараются подобрать уже готовые винты.

Крыльчатка автомобиля для ветряка

Крыльчатка от вентилятора легкового автомобиля, которая будет использована в качестве винта ветряной домашней установки. Лёгкость и большая полезная площадь для воздушной силы позволяют применять такие варианты

Таким, к примеру, может стать крыльчатка от внешнего блока сплит-системы кондиционирования воздуха или от вентилятора того же автомобиля. Но когда есть желание следовать традициям конструирования ветрогенераторов, придётся сооружать пропеллер ветряка от начала до конца своими руками.

Технология сборки ветрогенератора

Оптимальной основой для генератора домашнего ветряка видится модель АТ-700, взятая от трактора серии ДТ. Правда, этот тракторный генератор в его изначальном виде рассчитан на частоту вращения ротора до 6000 об/мин. Под конструкцию домашнего ветряка такой параметр явно чрезмерный. Есть два выхода из положения:

  1. Применить какой-нибудь редуктор-мультипликатор, дающий требуемое передаточное отношение.
  2. Перемотать существующую обмотку статора  АТ-700 под малые обороты.

В принципе, оба варианта модернизации прибора достижимы. Но, судя по отзывам состоявшихся конструкторов, вариант с перемоткой обмотки статора более приемлем. Тем более, если учитывать вес самого генератора АТ-700, достигающий 6 кг.

Генератор под ветряк

Тракторный генератор АТ-700. Многочисленные проекты в бытовой сфере разрабатывались на базе именно этого устройства, обладающего высокой отдачей по току. Но требуется небольшая модернизация

Если прибор дополнить редуктором, вес общего модуля увеличится вдвое. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.

Шаг #1. Винт ветряной электростанции

Материалом для изготовления лопастей винта служит поливная алюминиевая труба (d = 200 мм) длиной 0,7 – 1,0 м. Изначально её разрезают вдоль на четыре отрезка, а затем из двух или трёх полученных частей вырезают лопасти требуемой формы.

Так как алюминий – материал, хорошо поддающийся обработке, вырезать из куска трубы нужную форму лопасти не проблема. Главное – правильно рассчитать и нарисовать шаблон.

Приготовленные лопасти будущего винта необходимо как-то скрепить и насадить на вал генератора. Эта работа более сложная, требует точного баланса и особенно при выполнении трехлопастной конструкции. Есть масса вариантов изготовления диска винта. Один из них – создание этой детали из алюминиевых пластин.

Потребуется рассчитать диаметр диска винта с учётом метровой длины лопастей. Для размаха крыла в 2 метра, расчётный диаметр диска может составлять 150-200 мм. На основании рассчитанного диаметра из листового алюминия вырезается необходимое количество круглых пластин (6-7 шт.).

Винт ветрогенератора из трубы

Пример изготовления винта ветряного генератора из двухсотмиллиметровой алюминиевой трубы, применяемой на сельскохозяйственных полях для полива урожая. Получается лёгкая и эффективная конструкция

Вырезанные круглые пластины накладывают друг на друга, выравнивают по кромкам и скрепляют. Для скрепления лучше всего использовать качественный эпоксидный клей. Но не исключены также иные методы крепежа.

На готовом склеенном диске необходимо в центральной точке разметить и просверлить отверстие под крепление на валу генератора. Отверстие доработать шпоночным пазом под размер шпонки, установленной на валу ротора генератора.

Приготовленный таким способом пропеллерный диск размечают под крепление лопастей. По намеченным линиям сверлят отверстия для болтов крепления кронштейнов. Эти детали тоже делаются алюминиевыми с подбором по толщине, достаточной для компенсации передаваемых усилий.

Останется приложить изготовленные ранее лопасти к диску в намеченных точках соединения, сбалансировать их на ровной поверхности и закрепить болтами.

Шаг #2. Изготовление мачты из трубы

Тракторный генератор АТ-700, оснащённый самодельным винтом, уже представляет собой реальный ветряк. С целью получения максимального эффекта от конструкции, её желательно поднять метров на 5-7 и к тому же обеспечить круговое перемещение на 360°.

Поэтому флюгер-ветряк ставят на мачту, которую проще всего изготовить на базе металлической трубы.

Ветрогенератор на мачте

Установленная мачта из металлической трубы диаметром 50 мм с ветряным генератором наверху. Для обеспечения устойчивости мачты применяются растяжки из металлического троса

Мачта высотой 5-7 метров, оснащённая наверху ветрогенератором, будет испытывать значительные нагрузки. Соответственно диаметр металлической трубы нужен достаточно большой — не менее 50 мм по наружному размеру.

Крепление мачты выполняется за счёт четырёх тросовых растяжек, закреплённых сверху ближе к ветряку и растянутых в противовес друг другу.

Под верхний обрез трубы-мачты, во внутреннюю область, запрессовывается пара подходящих подшипников или крепится каким-то иным способом. Это будет опорный крутящийся блок, куда встанет флюгер с генератором и винтом. Остаётся сделать сам флюгер и установить на него всё необходимое оборудование.

Шаг #3. Как сделать алюминиевый флюгер

Флюгерную конструкцию, на одном конце которой место под автомобильный генератор с винтом, а на другом — место под «хвостовик», рекомендуется делать из лёгкого прочного материала.

Например, алюминиевая труба прямоугольного профиля подошла бы под основание в самый раз. В качестве крепежа генератора к профильной трубе удобнее применить хомуты из мягкой металлической ленты (лучше нержавеющей).

Крепление генератора на флюгере

Пример возможного крепления корпуса генератора на профильной трубе флюгера. Здесь используется металлическая рама с передним и задним кронштейнами под болтовое соединение

Хвост флюгера можно соорудить из того же алюминиевого листа и закрепить его к профильной трубе уголками. В точке центра тяжести, на профильной трубе, необходимо укрепить металлический штырь из нержавейки.

Эта деталь – в виде длинного болта (250-300 мм), диаметром около 30 мм (рассчитывается), проходит поперёк сквозь тело профильной алюминиевой трубы и закрепляется снизу гайкой. Поверх гайки ставится контргайка.

Диаметр резьбы болта должен быть чуть меньше внутреннего диаметра колец подшипников, запрессованных в трубе-мачте. В центре болта, по его оси, просверливается отверстие 7-10 мм. Сквозь это отверстие будет пропускаться электрический кабель от генератора и по трубе уходить вниз к месту подключения.

Шаг #4. Установка и подключение ветрогенератора

После всех описанных приготовлений (обязательно в условиях безветренной погоды) приступают к установке:

  1. На основании флюгера крепят хомутами тракторный генератор.
  2. Поднимают мачту от земли на 1,5 – 2 метра и устанавливают флюгер опорным болтом на подшипники.
  3. Одновременно пропускают кабель от генератора сквозь тело болта и дальше внутри трубы до нижней точки выхода.
  4. Также чуть ниже флюгерного основания жёстко устанавливают ограничитель, позволяющий вращаться флюгеру на 360° в одну или другу сторону, но не более того.
  5. Поднимают мачту окончательно и укрепляют тросовыми растяжками.
  6. Подключают концы кабеля к приёмному устройству (обычно через контроллер к аккумуляторной батарее).

На этом конструирование ветрового генератора можно считать завершённым. Однако есть ещё масса отдельных деталей процесса, с которыми придётся столкнуться в период применения устройства.

Схема ветрогенераторной установки

Структурная схема полноценной ветряной установки: 1 – ветряк, 2 – конвертер заряда АКБ; 3 – аккумулятор автомобильный; 4 – инвертор 24/220; 5,6 – выходы напряжений 220В и 24В

Эти детали связаны уже с автоматикой, регулирующей накопление и распределение энергии. Такие устройства как контроллер заряда, инвертор тока и прочие, являются обязательными компонентами ветровых генераторов.

Разбор ошибок конструирования

Сборка ветрогенератора в бытовых условиях собственными руками – дело, конечно же, не безошибочное. Даже в конструкциях промышленных ветряков инженерами допускаются ошибки. Но на ошибках учатся, о чём подтверждают вполне состоявшиеся бытовые конструкции.

Итак, среди ошибок при устройстве бытовых ветряных генераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора модуля торможения. Стандартное исполнение таких приборов (автомобильных или тракторных) такой детали не предусматривает. Значит, генератор необходимо дорабатывать.

Однако не каждому «конструктору» хочется заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось».

Как результат – при сильном ветре винт раскручивается до неимоверно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Происходит клин ротора.

Разрушенный ветрогенератор

Разрушенный ветрогенератор по причине недоработок в конструкции. Ошибки конструирования и монтажа подобных конструкций приводят к тяжёлым последствиям

К этой же теме относится недоработка, связанная с отсутствием ограничителя поворота флюгера. Нередко этот компонент попросту забывают установить и вспоминают только тогда, когда потоки ветра начинают раскручивать «петушка» вокруг своей оси, как юлу в передаче «Что? Где? Когда?». Результат плачевный.

Минимум ущерба  – перекручивание и обрыв электрического кабеля, а в тяжёлых случаях – разнос всей конструкции.

Другая примечательная ошибка сборки – неправильный расчёт точки центра тяжести на основании флюгера. В этом случае устройство какое-то время может функционировать нормально. Но со временем образуется перекос на подшипниковом узле, свобода вращения ограничивается, эффективность конструкции по отдаче энергии резко снижается.

Нередко током, полученным от генератора, пытаются напрямую питать аккумуляторную батарею. Совсем скоро начинают удивляться – почему аккумулятор не держит заряд или обнаруживают пробой 2-3 банок.

Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд АКБ должен проходить в условиях определённых токов и напряжений. Здесь нужен контроль этого процесса.

Полезное видео по теме

Даже обычный электрический шуруповёрт может стать ветряком, если знать основы устройства ветрогенератора.

Интерес к ветрогенераторам не снижается. Напротив, этот вариант добычи электрической энергии всё чаще рассматривается на уровне владельцев загородной недвижимостью. Очевидно, если совмещать сразу несколько видов энергии – ветра, солнца, гидротурбин или атомных станций, такое совмещение может дать экономический эффект. При этом риски пользователя остаться без электричества сводятся к нулю.

sovet-ingenera.com

FA

Аксиома Свободы будет производить и потреблять три вида энергии тепловую, гидравлическую и электрическую.

Тепловая энергия не является основной будет производится в относительно не большом количестве солнечными коллекторами и тепловыми насосами новых поколений, аккумулироваться в объёме суточного потребления, использоваться в основном в бытовых целях и для применения в технологических процессах сфер водоснабжения, общественного питания, транспорта, санитарии и вторичного использования ресурсов.

Гидравлическая энергия будет вырабатываться гексаподами на основе гидроцилиндров в результате сглаживания колебаний морских волн между сегментами Portitor и несущей плитой bearing plate. Накапливать гидравлическую энергию (давление) система будет в гидроаккумуляторах которые позволят её использовать, для преобразования в электрическую энергию и возвращать в систему при необходимости.

Электрическая энергия будет основным видом энергии который обеспечивает все функции платформы Аксиома Свободы.

Система электроснабжения платформы будет состоять из объектов генерации, преобразования, передачи и накопления электрической электроэнергии.

Производство электрической энергии.

Основные источники электрической энергий платформы Аксиома Свободы будут состоять из трёх генерирующих групп использующих лучевую энергию солнца, кинетическую энергию ветра и морских волн.

1.

Солнечная генерация

В светлое время суток самым мощным источником электрической энергии будут блоки высоконадёжных органических солнечных батарей с КПД 50-70% с длительным (до 30—50 лет) ресурсом работы. Площадь горизонтально расположенных под поверхностью ВПП и стоянки воздушных судов солнечных батарей составит 450 000 м. Так же блоки солнечных батарей будут размещены на большинстве доступных для обслуживания открытых горизонтальных твёрдых поверхностях платформы от тротуаров, велосипедных дорожек и проезжих частей до крыш, пергол, навесов и пляжных зонтов суммарной площадью до 350 000 м. Проект Аксиомы Свободы будет предусматривать систематизированную инфраструктуру позволяющую повсеместно размещать, подключить, эксплуатировать и реконструировать отделку стен, пешеходных и проезжих поверхностей которая будет состоять из солнечных батарей. В местах доступных для обслуживания и ремонта на вертикальных не прозрачных поверхностях тяговых башен Mainsail - Wing и Spinnaker Tower так же будут размешены фотоэлектрические преобразователи энергии. Площадь размещения фото электрических модулей на одном Mainsail – Wing 10000 м Х 54 штуки = 540000 м, на комплексе Spinnaker Tower будут размещены блоки фото элементов площадью 50000 м, суммарная площадь занятая вертикальными

Подготовка изображения

фотоэлектрическими преобразователями электрической энергии 590000 м. Солнечные батареи новых поколений с КПД 60 % с потенциальной производительностью 0,6кВт мощности на 1м. Отсюда горизонтально расположенные солнечные батареи общей площадью 940000 м будут обеспечивать выдачу мощности 480 МВт *час. Вертикальные фотоэлектрические модули площадью 550000 м с КПД 50 % и выдаваемой мощностью 0,5кВт на 1м обеспечат выдачу в систему электроснабжения Аксиомы Свободы 290 МВт *час. Суммарная максимальная мощность солнечной генерации платформы Аксиома Свободы при наибольшей инсоляции составит 770 МВТ*час. Средняя выработка электроэнергии солнечными источниками энергии Аксиомы Свободы будет не ниже 0,6 ГВТ*час

2.

Ветровая генерация

ВТОРЫМ по мощности источником электрической энергии будут ветроэлектрические установки (ВЭУ) которые могут работать в любое время суток, но полностью зависят от ветра.

В последние десятилетия человечество всё активнее развивает ветроэнергетику, постоянно совершенствуются существующие технологии и появляются новейшие разработки в данной отрасли. Высота Mainsail - Wing и Spinnaker Tower в навершии которых будут расположены независимо вращающиеся энергетические блок-сегменты с ветрогенераторами с изменяемым шагом винта либо оснащённые уже изобретёнными бесшумными ветрогенераторами без лопастей действующими по принципу паруса, который имеет форму конусной мембраны, ловит напор воздуха, усилие от которого передаётся на поршни, находящиеся за мембранной, в корпусе блок-сегмента ветроустановки. Поршни приводят в действие гидросистему, которая и вырабатывает электричество. Такой способ получения энергии кратно сокращает наличие механических узлов и устройств, имеет низкую вибрацию и уровень шума. Более высокий чем у классического ветрогенератора КПД. Кроме всего прочего, очень важно, что расходы при эксплуатации данных энергетических установок намного ниже, чем у классических винтовых ВЭУ при значительно больших сроках жизни и наработки на отказ.

Энергетический блок-сегмент Mainsail – Wing назовём его ВЭС (ветроэлектрическая станция) состоит из ветроэлектрических установок винтового или мембранного типа в усиливающем воздушное давление кольцевом кожухе. ВЭС состоит из трёх (ВЭУ) диаметром 21м мощностью 3 МВт каждая и трёх(ВЭУ) диаметром 11м номинальной мощностью 1 МВт каждая. Суммарная мощность шести (ВЭУ) при полной ветровой нагрузке составит 11МВт соответственно принимаем среднюю выдаваемую ветроэлектрической установкой в систему мощность в размере 9 МВт .

Получаем общую генерируемую ВЭС Mainsail – Wing мощность в количестве 54штук Х 9 МВт каждая = 486 МВт

Spinnaker Tower на фермах плечах между Сommand spire и боковыми башнями Shoulder tower L и Shoulder tower R будут расположены по 6 поворотных ветроэнергетических установок на каждом плече L и R, диаметром 21м кольцевом кожухе, мощностью 3 МВт каждая - общая мощность выдаваемая в систему 36 МВт*час.

Подготовка изображения

Суммарная максимальная мощность ветровой генерации платформы Аксиома Свободы при полной ветровой нагрузке 509 МВТ*час. Средняя выдача мощности ветровыми источниками энергии Аксиомы Свободы в систему будет не ниже 0,36 ГВТ*час

3.

Волновая гидравлическая генерация

Подготовка изображения

Третьим по мощности источником электрической энергии платформы Аксиома Свободы является волновая гидравлическая генерация. Конвертация кинетической энергии силы морских волн в электричество происходит так: волны поднимают и опускают сегменты Portitor, а гидроцилиндры высокого давления расположенные между сегментами Portitor и несущей плитой bearing plate сопротивляются движению и приводят в движение масло. Масло вращает гидравлические двигатели. Эти гидравлические двигатели приводят в движение электрические генераторы, которые производят электроэнергию. Излишки вырабатываемой гидравлической энергии (давления) используются в технологических процессах и накапливается гидроаккумуляторами системы.

Мощность генерируемая конвертером Portitor составляет  7 МВт. Удельные характеристики: мощность 0,1 кВт/тонну и 100 Вт на куб. м конструкции. В электрическую энергию превращается около 0,5% энергии волнения. Средняя мощность производимая одним конвертером Portitor  5 МВт. Средняя выдача мощности волновыми источниками энергии в энергосистему платформы Аксиомы Свободы в систему будет 50 Portitor Х 5 МВт  0,25 ГВТ*час.

4.

Дополнительные источники электрической энергии

Дополнительными источниками энергии будут служить (винто-рулевые колонки — ВРК) азимутальные подруливающие устройства Азиподы при работе в режиме рекуперации энергии при торможении платформы либо в режимах замедления скорости платформы при избыточной ветровой нагрузке на тяговые «парусные» движительные элементы Spinnaker Tower и Mainsail – Wing. Так же Азиподы расположенные в необходимом количестве в соответствующих местах платформы, даже при экстремальных погодных условиях смогут удерживать платформу на заданной позиции и траектории при движении либо стоянке с помощью спутниковой системы динамического позиционирования. По ситуационной необходимости либо при возникновении излишков энергии Азиподы могут быть используемы как классические судовые тяговые управляемые двигательные установки. При движении платформы полным курсом для достижения максимальной скорости движения платформы Азиподы за счёт оснащения гребными винтами с изменяемым шагом помимо режимов тяги и рекуперации смогут переводится в режим холостого хода при повороте лопастей в положение с нулевым углом атаки. Данное положение лопастей винтов Азиподов позволит экономить энергию и оказывать минимальное сопротивление при движении платформы в режиме хода под парусом

Выдача мощности

Три основных части генерирующей триады взаимно дополняя друг друга полностью обеспечат возобновляемой электрической энергией платформу Аксиомы Свободы!

За счёт большого количества параллельно работающих генераторов имеющих различные независимые источники достигается высокая надёжность и энергетическая безопасность платформы, минимизируется стоимость выработки электроэнергии.

1.

Солнечная генерация (в светлое время суток)

0,6 ГВТ*час

1,2 ГВТ

2.

Ветровая генерация (непостоянна во времени)

0,35 ГВТ*час

3.

Волновая гидравлическая генерация (непостоянна во времени)

0,25 ГВТ*час

4.

Дополнительные источники электрической энергии

0,05 ± 0,01 ГВТ*час

Среднесуточная выработка и накопление электроэнергии 10 - 12 ГВТ

Совокупная электрическая мощность генерируемая энергетической системой платформы Аксиома Свободы при средних параметрах солнечной, ветровой и волновой активности составит 1,3 ГВТ*час.

Исходя из того, что перемещение всей платформы будет происходить за счёт тяговых «парусных» движителей Spinnaker Tower и Mainsail – Wing потребляющих электрическую энергию только для поворота Mainsail – Wing и самих ВЭС и ВЭУ которая кратно ниже чем сами же они и вырабатывают. Производимых за сутки всей энергосистемой платформы 10 ГВТ электрической мощности абсолютно достаточно для покрытия всех энергетических потребностей платформы Аксиома Свободы.

Преобразование и передача электрической энергии.

Все процессы обеспечивающие (жизнеобеспечение, технологические, бытовые, транспортные и т.д.) функции платформы Аксиомы Свободы связаны с потреблением электрической энергии. Сетевая часть энергосистемы будет иметь структуру позволяющую постоянно совершенствовать и обновлять структурные элементы (смену «поколений» оборудования) с постоянным улучшением параметров, и применением «зелёных» технологий. При формировании электроэнергетической системы всё от высоковольтного силового оборудования до потребителей самого низкого класса напряжения (подстанции, линии электропередачи, центры потребления электрической энергии) будет иметь исполнение удовлетворяющее требованиям энергосбережения и многолетней работы в морских условиях. Мощности генераторов, трансформаторов, коммутирующего оборудования, линий электрической передачи и накопителей энергии будут соответствовать максимальной мощности потребителей электроэнергии. Энергосистема будет иметь оптимальные параметры преобразовательных устройств, высокую пропускную способность линий электропередач (сверхпроводимость), обеспечивать бесперебойное электроснабжение при высоком качестве энергии, экономичность, безопасность и удобство в эксплуатации, возможность постоянной модернизации и минимизации потерь. Высочайшую степень резервирования и запаса электрической мощности. Широко будут применяться инновации: высокотемпературная сверхпроводимость, нано и IT технологии, полностью автоматизированное дистанционное оперативное и техническое управление, роботизированное обслуживание и ремонт, системы позиционирования в режиме реального времени, машинное зрение, тонкоплёночные термоэлектрические элементы, и прочие инновационные технологии. Объекты энергосистемы, как и всё на платформе Аксиома Свободы будут абсолютно соответствовать экологическим нормам и не будут воздействовать на окружающую среду.

 

Накопление и сохранение электрической энергии

В связи с тем что работа всех источников электрической энергии платформы Аксиома Свободы не постоянна во времени и напрямую зависит от погодных факторов (ветровая и морская активность) и из-за большой составляющей солнечной генерации максимальная выдача мощности в систему находится в пределах светлого времени суток, а пиковое потребление электрической энергии происходит в ночное время, электроэнергетическая система Аксиомы Свободы будет накапливать энергию в аккумулирующих массивах кластерах и выдавать её потребителям в нужное время.

Для размещения аккумуляторных батарей будет отведено 5 сегментов Portitor* расположенных под центральной частью bearing plate. Огромного внутреннего объёма и запаса грузоподъёмности сегментов Portitor будет достаточно для размещения большого количества не зависимых друг от друга, аккумуляторных кластеров.

Массивы секций аккумуляторных батарей в кластерах займут инновационные виды сверх ёмких нано проводниковых элементов, литий - ионных батарей или био - органических батарей на основе "самоорганизующихся нано кристаллов" из пептидных молекул. Применение инновационного оборудования при минимальном весе и объёме аккумуляторов будет иметь высочайшую электрическую ёмкость. Всё перечисленное в любое время суток полностью обеспечит всех потребителей Аксиомы Свободы необходимом количеством электрической энергии требуемых параметров.

freedomaxiom.com

Ветряной генератор - 85 фото установки и монтажа коммуникаций

Электрически энергия стала неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Уже наверное невозможно найти того места, где еще не проложены линии электропередач. Однако, «экономика должна быть экономной» – этот лозунг не теряет своей актуальности, а в контексте энергоносителей он сегодня приобретает особый смысл.

Одним из способов снизить затраты и расход семейного бюджета – использовать альтернативные виды энергии. Одним из таких популярных и доступных вариантов предполагает использовать силу ветра для получения электрической энергии – дешевый и общедоступный способ.

Посмотрите тематические сайты, вы отметите все разнообразие ветрогенераторов. На фото ветряного генератора можно видеть основные элементы конструкции и конечно понять принцип действия: ветер крутит лопасти, а дальше механическая энергия вращения преобразуется в электрическую.

Все так, но давайте более подробно разберемся в особенностях, и попробуем рассмотреть вопрос — как можно сделать такую электростанцию самостоятельно.

Немного теории

Энергия ветра используется человеком с древних времен и еще задолго до того, как ему стало известно электричество. Вспомните хотя бы парусные судна – они до сегодняшнего дня не потеряли своей актуальности и привлекательности.

Кроме всего прочего, современное состояние в контексте потребления энергии, а также ее стоимость, заставляет многих думать об альтернативных источниках. Одним из перспективных направлений является использование энергии ветра.

Известно, что при среднегодовой скорости в 4 м/сек., использовать ветряные электростанции рентабельно и выгодно. Многие домашние умельцы сегодня устанавливают на своих дачных участках ветряки, созданные своими руками.

Это, несомненно, выгодно и позволяет экономить электроэнергию, следовательно – более рационально использовать и семейный бюджет.

Однако, прежде чем принимать решение об установке, ознакомьтесь с картой ветров для вашего региона, определитесь о перспективности и окупаемости, т.е., в целесообразности установки ветряной электростанции конкретно у вас на участке.

Устройство ветряной электростанции достаточно простое: на специальной мачте или высотной конструкции, устанавливаются лопасти, которые будут вращаться под действием ветра.

Вращение передается на генератор электрического тока, который вырабатывает энергию и через специальные трансформаторные устройства, электроэнергия передается потребителю.

При желании и возможностях, вы можете приобрести промышленный образец. Его достоинством будет надежность, продуманность конструкции. Однако стоимость хорошего генератора будет достаточно высокой. Именно высокая цена ветряных электростанций, заставляет домашних мастеров делать их своими руками.

Вариантов того, как сделать ветряной генератор самостоятельно достаточно много. Вы можете найти готовые чертежи и описания.

Давайте попробуем разобраться в некоторых неявных аспектах, о которых нужно знать, прежде чем вы решите взяться за дело, либо примите решение купить промышленную конструкцию.

Типы ветряных электростанций

В целом, ветрогенераторные установки принято классифицировать по нескольким признакам:

Количеству лопастей и материалу, из которого они изготовлены. Чем больше лопастей, тем более чувствителен ветряк. Кроме того, сами лопасти могут быть изготовлены из жесткого и мягкого материала.

Лопасти из мягких материалов называют «парусными», они намного дешевле, но из-за малой механической прочности требуют частого ремонта.

Жесткие лопасти изготавливают из металла или применяют современные композиционные материалы, они надежны, долговечны и не требуют особого обслуживания, но стоят дороже.

Винтовому шагу. Шаг винта может быть фиксированным или настраиваемым. Второй вариант позволяет настраивать скорость вращения, но значительно сложнее в техническом плане, а масса готовой конструкции намного больше.

Ветряк с фиксированным шагом более прост по своей конструкции, стоит дешевле и его масса меньше, однако он не позволяет изменять скорость вращения генераторной турбины.

Расположению винта относительно плоскости горизонта. Существуют конструкции с горизонтальным расположением лопастей и вертикальным. У каждого вида имеются свои достоинства и недостатки.

Ветряки с вертикальным расположением винта более чувствительны, однако для них необходимо предусмотреть возможность изменения ориентации относительно направления ветра, они менее прочные.

Горизонтальные конструкции надежны, выдерживают сильные механические нагрузки, однако менее чувствительны к силе ветра.

Схема ветряного генератора

Ротор или лопасти ветряного генератора. Это сердце ветряка. Именно ротор задает вращение и от его параметров зависит производительность электростанции. Ротор представляет собой конструкцию из специальных лопастей, которая под действием ветра начинает свое вращение.

Поворотная система. Представляет их себя механизм разворота ротора относительно направления ветра. В конструкциях с горизонтальным расположением лопастей, эта система не нужна.

Система передачи вращения от ротора к генератору. В качестве нее используют различные редукторы и ременные передачи. Иногда предусматривают возможность изменения передаточного числа, т.е., своеобразную коробку скоростей.

Генератор электрической энергии. Это очень важный конструктивный элемент и от правильного его выбора зависит очень много.

Самостоятельно выбирая генераторы для частного дома, как правило, свой выбор останавливают на тракторных, они работают при относительно малых оборотах и выдают достаточную мощность.

Преобразователь и стабилизатор. Генератор подключенный к ветряку выдает напряжение не достаточное для работы обычных бытовых электроприборов, а потому, предварительно необходимо такое напряжение получить, для чего используют различные преобразователи. Кроме того, необходимо стабилизировать напряжение, оно не должно зависеть от силы ветра.

Естественно, в рамках небольшой статьи мы не можем рассмотреть всех аспектов такого сложного устройства как ветряная электростанция.

Если вы решите построить ее у себя на участке, вы сможете найти всю информацию в специализированной литературе. В сети интернет есть множество описаний, с чертежами и схемами уже созданных на практике самодельных конструкций.

Фото ветряного генератора

strojka-gid.ru

Ветряной электрогенератор

Все большую популярность приобретают альтернативные источники электроэнергии для частных домов и промышленных помещений. Главной причиной такой популярности в первую очередь является все более возрастающая проблема энергетического и топливного кризиса по всему миру.

Альтернативные источники электроэнергии

Наиболее распространенными альтернативными источниками энергии среди населения считаются следующие технологии: 

  • ветрогенератор;
  • солнечный коллектор;
  • тепловые насосы.

Из вышеперечисленного списка самыми популярными являются ветрогенераторы. В основном такое распространение обусловлено тем, что этот вид альтернативного источника электрической энергии доступен за счет меньшей стоимости установки и эксплуатации по сравнению с ближайшими аналогами. Также ветрогенератор легок в эксплуатации и ремонте, так как его конструкция, как правило, максимально упрощена.

Строение ветрогенератора

Принцип действия ветрогенератора заключается в использовании силы ветра для генерации электроэнергии. Благодаря особенностям данного устройства, оно имеет несколько крупных преимуществ, которые привлекают большинство желающих использовать альтернативные источники электричества.

Ветрогенератор имеет несколько значимых плюсов, к которым можно отнести следующие особенности: 

  1. Полная автономность и независимость от каких-либо государственных учреждений и предприятий. Благодаря этому владелецветрогенератора в частном доме всегда будет иметь электричество, независимо от политической или экономической ситуации в его регионе.
  2. Нет необходимости в проведении дорогостоящих ремонтных и обслуживающих работ. Благодаря близкому расположению ветровой установки к остальному оборудованию, отпадает необходимость в проведении работ на удаленных участках электролинии.
  3. Благодаря простоте конструкции,ветрогенератор легко совмещается с эксплуатацией других источников электроэнергии. Таким образом, владелец дома, подключенного к обычной государственной электросети, может без особых затруднений установить ветряной генератор. При этом ему будут доступны сразу 2 источника электроэнергии.
  4. Благодаря надежности и простоте конструкции, стабильность выработки электроэнергии значительно выше, чем при эксплуатации общедоступной государственной электросети. Также данная особенность помогает значительно снизить затраты на электроснабжение.

Большинство из вышеописанных преимуществ в первую очередь обязаны простоте конструкции ветряного генератора. Такие устройства легко устанавливать и эксплуатировать возле частных домов и предприятий.

Схема строения ветрогенератора

Стандартный ветрогенератор для эксплуатации дома или на другой частной территории, состоит из следующих частей: 

  1. Основной элемент каждоговетрогенератора – установка подвижного ветроколеса. К нему также крепятся лопасти, при помощи которых весь механизм приводится в движение.
  2. Повышающий редуктор, передающий вращающую силу с ветроколеса на генератор.
  3. Еще один массивный элемент, который имеет ветрогенератор – это мачта. Эта конструкция является стержнем, на котором крепится ветроколесо с лопастями.
  4. Аккумуляторные батареи высокой емкости, собранные в один блок.
  5. Инверторная установка.

Стоит отметить, что более современные и дорогие модели ветрогенераторов могут иметь запасные механизмы, служащие для генерирования электроэнергии при поломке основной конструкции. Обычно этими устройствами являются электрогенераторы на бензиновой или дизельной основе, а иногда применяются блоки солнечных батарей.

Установка ветряного электрогенератора

Существуют различные типы конструкций ветрогенераторов. Наиболее распространенными и перспективными из всех вариантов считаются модели, ось которых имеет вертикальных вид. Благодаря этой особенности, работа механизма и начало выработки электроэнергии требует значительно меньше усилий, чем при моделях ветряного генератора горизонтального типа. Еще одним преимуществом данной модели можно считать значительное снижение уровня шума при работе на больших оборотах, а также более высокую безопасность при использовании данного устройства.

Вертикального типа вертрогенератор для частного дома имеет невысокий уровень выработки электричества, из-за чего использовать его для больших мощностей достаточно сложно.

Приобретение ветрогенератора

Желание купить ветровой электрогенератор особенно актуально для тех, кто живет в отдаленной местности, в которой перебои электричества – дело обыденное. Выгодным приобретением такая установка также является и для владельцев фермерских хозяйств, дачных участков, коттеджей. Все эти типы зданий и территорий нуждаются в постоянном наличии электроэнергии, из-за чего покупка ветровой установки становится скорее необходимостью, чем личным пожеланием. Независимо от того, какая скорость ветра преобладает на территории, где расположен участок, владелец частного дома или предприятия сможет подобрать электрогенератор под свои условия.

Покупка и установка электрогенератора

Небольшая скорость ветра сегодня не является поводом для того, чтобы отказываться от ветровых электроустановок.

Благодаря улучшенным конструкциям и технологиям, установки, имеющие небольшие показатели номинальной мощности, могут вполне обеспечить частную территорию или небольшое предприятие электричеством.

Они способны вырабатывать больше энергии по сравнению с более дорогими моделями, которые рассчитаны на высокий показатель мощности, но в то же время имеющие особые требования к скорости ветра.

Еще одно преимущество вышеупомянутых источников электричества – это оригинальная система стабилизации скорости вращения ветроколеса. Эта технология позволяет обеспечить защиту оборудования при сильных порывах ветра при помощи режима «флюгирования».

Чтобы полностью убедиться в качестве покупаемого оборудования, следует до приобретения поинтересоваться о наличии гарантии на каждое ветроколесо. Кроме этого, магазин, продающий ветрогенератор, должен предоставить документ, подтверждающий прохождение балансировки вращающихся элементов установки. Благодаря этому покупатель сможет убедиться в качестве приобретаемого оборудования для своего дома, а также получит устройство с повышенным сроком службы.

Цена ветряного генератора

Чтобы заранее спланировать растраты в связи с покупкой, установкой и обслуживанием ветрогенератора, покупателю следует ознакомиться с ценами данных устройств. Основной параметр, который поможет ответить на вопрос, сколько стоит оборудование – это его размеры. Сами ветровые установки делятся на два основных типа:

  • Промышленный электрогенератор. Используется, как правило, для обеспечения электричеством крупных объектов и высоковольтных установок. Из-за своих габаритов, стоимость данного типа установки достаточно высока.
  • Бытовой. Этот тип электрогенерирующего оборудования отличается менее габаритными размерами и, как следствие, имеет меньшую цену и стоимость установки. Устанавливается обычно в частные дома.

Несмотря на небольшие размеры ветровых генераторов электроэнергии, достигающие всего 0,75 м диаметра ротора, получаемая на выходе мощность равна 60 Вт, а номинальное напряжение составляет 12 или 24 В. Такие показатели достигаются при скорости вращения ветроколеса от 3 до 10 метров за секунду. Вес данной установки составляет всего 9 килограммов, что говорит о ее высоких возможностях в плане мобильности и простоты использования.

Перевозить ветряк можно при помощи обычного легкового автомобиля, а при необходимости он достаточно легко разбирается на составные части.

Применяется данное устройство для следующих нужд:

  • проведение зарядки аккумуляторов различной мощности и емкости;
  • для питания освещения небольшой мощности;
  • подключение к устройствам связи для обеспечения электроэнергией.

В зависимости от размеров ветряной установки и ее мощности, меняется и цена оборудования. Более крупные устройства будут стоить немного дороже вышеописанной модели. Благодаря такому разнообразию, покупатель может подобрать наиболее подходящую модель ветряного генератора электроэнергии по цене и характеристикам.

Ветрогенератор для частной недвижимости

Наиболее доступным альтернативным источником электроэнергии в плане приобретения и обслуживания является генератор ветряного типа. В зависимости от того, как владелец дома планирует использовать ветряк, выбирается тип и размеры установки. Если планируется при помощи данного оборудования полностью запитать всю частную территорию, то для такой цели потребуется более мощная установка, и следует заранее узнать, сколько она стоит. В случае частичного замещения традиционного источника электричества, владелец дома сможет выбрать наименее затратный вариант.

Различные типы ветрогенераторов

Несмотря на достаточно высокую цену ветряного генератора, пользоваться таким альтернативным источником электроэнергии стоит, и это достаточно выгодно. Конечно, далеко не каждый будет готов отключиться от государственных учреждений по обеспечению населения электроэнергией. Но в то же время такое оборудование послужит хорошим гарантом бесперебойного электропитания. Чтобы наиболее выгодно подобрать модель данного устройства, следует обратиться за консультацией к специалистам, которые, как правило, есть в каждом отделе продаж.

Подбор мощности генератора

Установка ветряного генератора для запитывания приборов дома, потребляющих большое количество электроэнергии, потребует наличия небольшой электростанции. Соорудить такую установку достаточно сложно, так как это требует больших финансовых затрат и высокого уровня умений в электрике. Это обусловлено тем, что чем больше по размерам и мощности приобретается ветрогенератор, тем дороже обходится его установка и обслуживание. Но в итоге данная установка сможет полностью обеспечить электричеством большой частный дом.

Принцип действия ветряной турбины

Минимальной установкой, которая подходит под вышеописанные требования, является ветрогенератор под названием W-HR 2. Изготавливает его производитель электронного оборудования AVIC. Номинальная мощность, получаемая при генерации энергии, равна 2 кВт, чего вполне достаточно для работы нескольких требовательных к питанию электроприемников.

В этой модели совмещаются высокие показатели мощности и небольшие габариты установки. Башня, на которой крепится ветроколесо, изготовлена из стали. Она устанавливается на фундаменте, имеющем железобетонное основание, а ее высота равна всего 8 метрам. Ротор в данной модели имеет диаметр в 3,2 м. Оборудование таких размеров должно устанавливаться при помощи специалистов и автокрана. Самостоятельный монтаж установки такой мощности не является возможным.

Видео. Ветрогенератор своими руками

К основным параметрам, на которые нужно обращать внимание при покупке ветрогенераторного оборудования для дома, относится не только номинальная производимая мощность, но и размеры лопасти на ветроколесе. От их вида и величины зависит максимально производимая мощность, а также сложность проводимых монтажных работ, обслуживания и ремонта. Также эффективность данного оборудования можно узнать по показателям КПД.

Еще одна возможность снизить затраты на установку ветряка – это сделать его своими руками. Для этого необходимо иметь высокий навык в монтаже и обслуживании электрического оборудования. Максимальная мощность, которую обычно получают те, кто самостоятельно изготовил ветряк, равна 200–500 Вт. Но именно такая ветряная установка для производства электричества является оптимальным решением по качеству и стоимости.

Оцените статью:

elquanta.ru

Ветряные генераторы для дома, ветрогенераторы домашние

Проблема обеспечения электроэнергией в наше время становится все более актуальной, учитывая постоянно растущие цены на этот энергоноситель. Над решением этой задачи борются ученные и инженеры всего мира, но наиболее удачным вариантом для широкого пользователя были и остаются ветряные генераторы для дома, которые используя силу ветра, вырабатывают электрический ток. Причем подобные устройства могут снабжать как загородный дом, или дачу, так и целые предприятия, в зависимости от мощности установки.

Принцип работы:

ветряные генераторы для дома Конструкция домашнего ветрогенератора довольно проста. На металлической мачте закреплен хвостовик с лопастями, которые вращаясь от ветра, крутят ротор генератора, а тот в свою очередь вырабатывает ток, подаваемый на аккумуляторные батареи, которые не только снабжают дом электричеством во время полного штиля, но и служат чем-то вроде проводника электроэнергии. Перед тем как ток подается в аккумуляторный отсек, он проходит через преобразователь, который делает из переменного в постоянный ток. После того как электричество проходит аккумуляторные банки, оно попадает в инвертор, именно в нем происходит дальнейшее преобразование до напряжения в 220 вольт с частотой в 50 герц, которым мы пользуемся в обычных розетках.

Благодаря установленным аккумуляторам, генератор питает ваш дом в те моменты, когда ветра нет, либо когда его сила достаточна для того, чтобы ветрогенератор для дома мог выработать достаточную мощность. С таким принципом работы знаком практически каждый автомобилист на земле, ведь в автомобиле установлен генератор с таким же принципом действия, только вращает его ротор колеса, во время движения авто.

Стоит отметить, что современному ветряному генератору для дома не нужен сильный ветер, благодаря применению особых металлов в конструкции установки ветрогенератору для частного дома хватает ветра со скоростью 4-5м/с.

Положительные качества ветряков:

ветровые генераторы для дома Конечно, растущая популярность таких установок не случайна ведь, по сути, установив один раз ветрогенераторы для дома, цена которых не столь велика, и начинается от 1500 долларов, вы можете экономить на электричестве всю жизнь. Кроме того, ветрогенераторы домашние обладают еще и следующими положительными характеристиками:
  1. Они являются одними из самых экологически чистых типов электростанций, которые во время своей работы не выбрасывают в атмосферу ядовитых паров, и в целом не наносят вред окружающей среде.
  2. Ветровые генераторы для дома, одни из немногих установок, которые не требуют топлива для производства электроэнергии, им достаточно простого ветра.
  3. Подобные установки весьма долговечны, так как выполнены из современных материалов, которые не поддаются коррозийным процессам.
  4. Простота сборки и монтажа. По сути, ветрогенераторы для дома можно сделать своими руками, на основе любого генератора и аккумуляторных батарей подходящей емкости, но далеко не факт, что кустарные изделия будут работать как и заводские. Конструируя генератор своими руками самое главное выбрать и приобрести генератор для ветрогенератора, который будет соответствовать техническим параметрам и будет способен обеспечить ваш объект достаточной мощностью.
  5. Высокий КПД%. Конечно, ветряки это не вечные двигатели, но они наиболее приблизились к этому желаемому устройству, ведь для того чтобы получить ток от такого генератора вы не расходуете дополнительные финансы.
  6. Ну и кроме того современные модели этих устройств избавились от таких негативных факторов как шум, сильная вибрация и магнитное поле. Сейчас такие генераторы работаю практически бесшумно и, несмотря на многометровый размах лопастей, при правильном монтаже, практически полностью избавлены от колебаний, а современные изолирующие материалы позволяют держать магнитное поле в рамках допустимых значений.
  7. В отличие от других разновидностей установок вырабатывающих электроэнергию, разрешение на установку ветрогенератора не требуется, конечно, в тех случаях, когда речь идет о бытовом устройстве с невысокой мачтой и среднем размахом лопастей.

Область применения:

ветровые генераторы для дома В зависимости от мощности установки, ветряные генераторы для дома могут обеспечивать светом одно домостроение или даже небольшой поселок. Ветряки устанавливают не только для обеспечения светом объектов которые не подключены к электросетям, но и с целью экономии, совместно используя электроэнергию вырабатываемую генератором и из общих электросетей.

Ветряной генератор для частного дома мачтового типа по требованиям безопасности устанавливается на достаточном отдалении от жилья. Это необходимо во избежание разрушений, на случай падения устройства в результате урагана или других природных катаклизмов. Правда, сейчас выпускаются маломощные мини ветрогенераторы, которые устанавливаются непосредственно на крышу дома.

Разновидности ВЭУ:

Прежде чем покупать ветряной генератор следует разобраться в широкой гамме моделей. Кроме мощности генераторы отличаются и другими критериями, например:
  1. Обычные домашние ветрогенераторы делятся по количеству лопастей, на двух и трех лопастные. Причем количество лопастей на пропеллере ветряка вовсе не увеличивает КПД и качество работы станции в целом. Конечно чем больше лопастей, тем быстрее ветряк начнет крутиться при малом ветре, но затем его количество оборотов достигает такого значения, когда сами лопасти становятся преградой для проходящего воздушного потока и уже не могут разогнаться быстрее.
  2. Также генераторы можно разделить на подвиды опираясь на материал, из которых сделаны лопасти, часть таких установок имеют жесткие лопасти, как у самолетных винтов, а другие имеют парусные лопасти, на подобии обычных мельничных крыльев.
  3. ВЭУ разделяют на классы и по направленности оси, есть генераторы с вертикальными и горизонтальными осями. Несмотря на то, что генераторы с вертикальными лопастями лучше противостоят коррозии и негативным факторам окружающей среды, чаще все же встречаются ветровые генераторы с горизонтальной осью вращения.

avtonomnoeteplo.ru

из чего состоят ветряные генераторы для дома, их разновидности и особенности

В настоящее время стала популярной проблема внедрения альтернативных источников электричества. Многие регионы Европы, занимающиеся разработкой таких технологий, уже успешно их применяют с целью экономии. Одним из источников электричества выступает ветровая генерация, обладающая крупным перечнем достоинств.

Особенно выделяются ветровые установки для коттеджей, эффективно добывающие электричество и отличающиеся экологической безопасностью в процессе эксплуатации.

Из чего состоят ветряные электростанции

При желании обустроить автономную систему добычи электричества для дома необходимо понимать, из чего она состоит. Эти данные смогут оптимизировать процесс поиска нужной модели устройства и помогут владельцу стать более компетентным в этом вопросе.

В конструкцию ветряков входят такие детали:

  1. Ротор с лопастями (бывают модели с двумя, тремя и более лопастями).
  2. Регулятор скоростных показателей между генератором и ротором (редуктор).
  3. Защитный кожух обеспечивает сохранность всех компонентов ветряка.
  4. «Хвостовая часть» ветряка обеспечивает поворотливость конструкции по направленности ветра.
  5. Аккумулятор, накапливающий электричество (в период непогоды этот механизм способен сохранять определенный запас энергии).
  6. Инвертор отвечает за преобразование постоянного тока в переменный (полезная функция для сохранности бытовой техники).

Принцип действия и разновидности ветряков

Автономные электростанции, работающие от ветра, отличаются простотой конструкции. Все ветровые генераторы оснащены лопастными хвостовиками, размещенными на мачте. Процесс вращения этих деталей обеспечивает запуск ротора, тем самым вырабатывая электричество.

В свою очередь, ток проходит через преобразователь и попадает в батареи, которые передают энергию на жилой объект при отсутствии ветра. А благодаря инвертору обеспечивается напряжение в 220 вольт.

Стоит отметить, что подобная станция может работать при минимальном ветре за счет наличия специального металла.

Помимо функциональной составляющей генераторов, владельцам домов необходимо знать об их разновидностях. Ветряки могут отличаться по нескольким критериям:

  • Направление оси вращения лопастей (горизонтальное и вертикальное).
  • Количество лопастей.
  • Использованный материал (жесткие и парусные лопасти).
  • Вариант управления лопастями (фиксированный и изменяемый).

У горизонтальной оси вращения присутствует высокий процент добычи электроэнергии. Если присутствуют жесткие лопасти с фиксированным шагом, ветряк сможет дольше эксплуатироваться.

Достоинства и недочеты ветряков

Перед тем как выбрать подобную систему электроснабжения, стоит взвесить все за и против. Дело в том, что ветряной генератор для дома обладает не только достоинствами, но и конкретными недочетами.

К числу достоинств ветряных мельниц можно отнести:

  1. Экологическую чистоту и отсутствие вредных выделений в окружающую среду.
  2. Элементарные конструктивные особенности, облегчающие процесс установки и добычи энергии.
  3. Простоту использования готовой электростанции.
  4. Независимость объекта от электросети.

Даже имея генератор небольших размеров, можно без проблем электрофицировать загородное жилище, но существуют определенные минусы, требующие учета.

Во-первых, техника для обустройства ветряка стоит не дешево, что приводит к вопросу об окупаемости, которая может наступить не ранее, чем через 5−6 лет.

Во-вторых, автономные станции не способны обеспечить максимальный КПД, вследствие чего теряется мощность. А без генератора и аккумулятора, стоящих дорого, работа станции в спокойную погоду будет прекращаться.

Расчет габаритов и точки установки

Чтобы разместить ветряной электрогенератор, необходимо провести ряд расчетов, учитывающих нужную мощность, число ветреных дней и особенности местности.

В первую очередь, должны интересовать направление ветра и его сила. Эти данные считаются оптимальными в приморских и горных регионах, так как ветер здесь может достигать до 70 метров в секунду.

На равнинах скорость и поток ветра не такие сильные, а в лесных зонах эти показатели практически минимальны.

Далее нужно определиться с параметром высоты мачты. Оптимальным считается 10−15 метровое удаление от земли.

Монтаж такой мачты может проходить двумя способами:

  • Выкапывание четырех глубоких ям малого диаметра с последующим погружением растяжек устройства и их бетонирование. Это укрепляет станцию при сильных ветрах, а единственной поломкой может стать выход из строя лопастей.
  • С помощью троса из металла ветряная мельница закрепляется перпендикулярно земле. Трос тщательно фиксируется и углубляется под грунт.

От правильного выбора варианта крепления мачты зависит продолжительность службы станции в целом.

Что касается зоны монтажа электростанции, она должна быть удаленной от построек на расстояние, соответствующее размеру трех мачт.

Важно! Если элементы ветряного генератора были произведены под заказ, егомонтажом должны заниматься профессионалы.

Также для эффективного использования автономного генератора, нужно предусмотреть:

  1. Отсутствие деревьев и птичьих гнезд вблизи лопастей.
  2. Укрепление бетоном рыхлой площадки.
  3. Оперативный доступ ко всем элементам станции с целью обслуживания.

В конце следует добавить, что невзирая на минусы, ветряные установки постоянно совершенствуются. При их помощи люди могут создать бесплатный источник электричества для дома в любых регионах. Даже если сила ветра не будет достаточной, установку можно усилить специальным оборудованием.

sotka.guru

обзор, принцип работы, конструкция и устройство :: SYL.ru

Системы альтернативного энергообеспечения для дома становятся все более актуальными по мере развития средств электрического преобразования. Практически бесплатную энергию природных явлений сегодня можно конвертировать в полноценный ток, который может питать бытовые приборы. Наиболее популярной концепцией такого рода является солнечная энергетика, но и ветровые генераторы имеют массу преимуществ. Прежде всего, вырабатываемой таким образом энергии может хватить на обслуживание частного дома. Другой вопрос, как технически реализовать такую станцию.

Принцип работы ветрогенератора

Начать следует с того, что в результате неравномерного нагрева атмосферы Солнцем формируются перемещающиеся потоки воздуха – от зон повышенного давления к зонам с низким давлением. В процессе воздушных течений и возникает ветер, энергию которого можно использовать в разных целях. К слову, простейшим примером ветряка-генератора является мельница – хотя она не преобразует энергию, а сразу направляет ее в рабочее русло.

Для плодотворного использования современных ветряков требуется соответствующая скорость воздушных потоков. Например, ветер со скоростью порядка 5-6 м/с дает лишь минимальный энергетический эффект. Оптимальным же считается уровень в 15-20 м/с. Этого достаточно, чтобы снабжать ветровые генераторы для дома, но промышленные станции требуют в разы большего силового воздействия. Ветер воздействует на рабочие части генератора, в результате чего активизируется двигатель. Он, в свою очередь, транслирует энергию в блок преобразователя. Конечным приемником энергии выступает аккумулятор. Батарея накапливает энергетический потенциал, отдавая его потребителю уже в виде электричества.

Общее устройство станции

Традиционное устройство ветряка предполагает наличие генераторного блока, хвостовика с мачтой (элементы забора ветровой энергии), инвертора и аккумулятора. В состав более современных станций входит и контроллер – это блок управления ветряком, который регулирует параметры конструкции и батареи.

Что касается элементов забора усилия, то они обычно представлены лопастями, которые крепятся на роторе. В результате его вращения генерирующий двигатель формирует переменный ток. Далее через преобразователь система создает напряжение в аккумуляторе. Последний выступает связующим звеном между генератором ветряка и потребителями.

Надо отметить, что в большинстве своем ветровые генераторы являются автономными устройствами. То есть они не требуют стороннего энергоснабжения. Во всяком случае, аккумулятор питается непосредственно от энергии, получаемой от преобразователя. Однако в промышленных крупных установках предусматриваются системы аварийного энергоснабжения, которые обеспечивают энергией обслуживающую генератор инфраструктуру в случаях, когда местной вырабатываемой мощности оказывается недостаточно.

Виды конструкций

В современных конструкциях ветряков используют один из двух вариантов двигателей – с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Иначе их называют, соответственно, крыльчатыми и карусельными. Что касается горизонтального устройства, то оно внешне напоминает ту же мельницу, но с меньшим количеством лопастей. Это ветровые генераторы, в которых акцент делается на аэродинамические характеристики. По расчетам специалистов, эффективность работы ветряка зависит не от количества лопастей, а от их длины и качества ротора. Поэтому крыльчатые ветродвигатели часто оснащаются всего одной-двумя лопастями, длина которых может достигать 100 м – разумеется, в крупных промышленных установках.

Карусельные модели выгодны тем, что не зависят от направления ветра. В простейших конструкциях предусматривается всего одна лентообразная лопасть, которая спиралью проходит через столбчатый стержень. Поэтому вертикальный ветровой генератор даже при небольшой скорости потоков воздуха может генерировать минимальные объемы энергии. С другой стороны, при сильном ветре такие конструкции невыгодны по той причине, что из-за сил противодействия спиральная лента тормозит саму себя, ограничивая производительность.

Проблематика использования ветряков

При всей привлекательности ветродвигателей как бесплатного источника энергии, их эксплуатация сопрягается с целым рядом неэкономических проблем. Прежде всего это непостоянство. Очевидно, что пользователь никак не может влиять на силу ветра и ему остается лишь надеяться на изменение погодных условий. Именно по этой причине на крупных ветровых станциях подключают аварийное энергоснабжение – как раз на случай длительного отсутствия ветровых потоков достаточной силы.

Этим же аспектом обусловлено и внедрение в комплекс генераторов вспомогательной аппаратуры. Наличие батареи аккумулятора, инвертора и резервного генератора обязательно для того, чтобы мощность стабилизировалась и напряжение выравнивалось, так как ветер может вовсе отсутствовать, а может выдавать разную скорость движения.

И здесь уже возникает экономический аспект, поскольку широко укомплектованные ветровые генераторы в любом случае требуют расходов на техническое содержание. Тем не менее по мере оптимизации энергетического оборудования и эта проблема постепенно утрачивает главенствующее значение, оставляя возможности для развития отрасли.

Самодельные ветряки

Реализация собственного проекта ветродвигателя вполне возможна без подключения специалистов. Конечно, если речь идет о домашнем изготовлении, то проект с расчетами мощности и балансировки будет шаблонным. Начинать подобные предприятия рекомендуется с небольших ветряков, силовой потенциал которых составляет 10-20 Вт. Такие устройства требуют минимальных затрат, но зато дадут практический опыт и наглядное представление о том, каким образом вырабатывается энергия. Далее - по мере усложнения конструкции и увеличения ее размеров - можно получить эффективный ветровой генератор для дома. Своими руками такую конструкцию можно собрать из готовых технических компонентов, агрегатов и деталей, которые доступны на рынке. Ниже представлено несколько вариантов сборки домашнего ветрогенератора.

Модели на электродвигателе

Чаще всего бытовые ветрогенераторы выполняют из электродвигателей постоянного тока, работающих на низких оборотах. Желательно ориентироваться на конструкцию с постоянными магнитами, которая позволит обеспечивать напряжение на уровне 80–100 Вт.

Нередко для подобных целей применяются автомобильные генераторы, однако в такую конструкцию должен будет войти и мультипликатор. Связано это с тем, что автогенератор способен обеспечивать достаточное напряжение лишь в условиях повышенных оборотов – частотой до 2500 об/мин. На такую нагрузку просто не рассчитан домашний ветровой генератор. Своими руками потребуется реконструировать силовую установку, дополнив ее неодимовыми магнитами в роторной области. Могут потребоваться и точные токарные работы, но это уже зависит от типа конструкции ветряка.

Модели из ротора Савониуса

Это концепция вертикально-осевого генератора, который базируется на так называемом роторе Савониуса карусельного типа. Сразу надо сказать, что самодельный ветровой генератор этого типа будет способен обеспечивать мощность на уровне 20 Вт. Этого недостаточно для энергоснабжения дома, но на питание некоторых приборов хватит. В работе будут использоваться алюминиевые листы, трубы и аккумулятор. Из листов и труб сооружается карусельный каркас с внутренними лопастями. Может получиться 2-3 секции в зависимости от объема материала.

В качестве фиксирующих элементов применяют саморезы и заклепки с уголками. Если удастся сделать ветровой генератор своими руками на базе ротора Савониуса для энергоснабжения 12-вольтных приборов, то будет смысл увеличить размеры рабочей конструкции-приемника, и тогда можно говорить о существенной экономии на энергоснабжении всего дома.

Монтажные установочные работы

С конструктивной точки зрения ветряк состоит из трех базовых компонентов – двигателя, приемника ветрового усилия (лопастей) и аккумулятора с преобразователем. Разумеется, в конструкцию могут добавляться и другие части, но для монтажа стоит рассматривать эти узлы в качестве базовых. Как же выполняется установка ветровых генераторов из разных компонентов? Работа начинается с соединения вала двигателя с несущей трубой генератора. Труба станет стержнем всей конструкции. В ней следует изначально проделать несколько отверстий на обоих концах, что облегчит монтажные операции.

На следующем этапе монтируется мачта с ротором. Она должна быть или жестко приварена, или зафиксирована специальными скобами. Затем следует другой вопрос – как сделать ветровой генератор, чтобы он физически выдерживал сильные воздушные потоки? Эта способность в немалой степени будет зависеть от фундамента, в который интегрирована труба. Желательно устроить бетонную площадку с несколькими пластами укрепления.

Заключение

Пока еще энтузиасты, которые экспериментируют с подобными источниками энергии, в основном руководствуются любительским интересом. На практике ветровые генераторы лишь в единичных случаях оказываются финансово выгодным оснащением. Безусловно, сам принцип выработки энергии из ветра действует и дает выгоды. Но полноценное обеспечение дома за счет таких стаций пока реализуется в небольшом проценте случаев. Несмотря на это, технологическое развитие компонентов генератора внушает оптимизм в успешность развития этого сегмента энергетики.

www.syl.ru