Ветрогенератор что такое – Что такое ветрогенератор, принцип работы, где купить и цена

описание, конструкция, принцип работы и изготовление своими руками

Подключение к магистральной сети электроснабжения до сих пор доступно не всем. Есть немалое число населенных пунктов, до которых линии электропередач не дошли. Да и подключенные поселки и деревни, вследствие общей изношенности линий, испытывают частые перебои с электроснабжением. Кроме того, дачные поселки, выстроенные недавно, зачастую не имеют возможности подключиться к линии, расположенной в солидном отдалении.

Решение вопроса с электроснабжением традиционно возлагается на бензиновые или дизельные электростанции, нуждающиеся в снабжении топливом, капризные и требующие постоянного наблюдения устройства. При этом, есть альтернативные источники, не нуждающиеся в топливе. Одним из них является ветрогенератор.

Что из себя представляет ветрогенератор?

Ветрогенератор — это устройство, использующее энергию ветра для выработки электрического тока. Воздушные потоки, свободно перемещающиеся в атмосфере, имеют гигантскую энергию, причем, совершенно бесплатную. Ветроэнергетика — это попытка извлечь ее и обратить на пользу.

Ветрогенератор представляет собой набор устройств, принимающих, обрабатывающих и подготавливающих для использования энергию. Потоки ветра взаимодействуют с ротором ветряка, заставляя его вращаться. Ротор посредством повышающей передачи (или напрямую) соединяется с генератором, который заряжает аккумуляторные батареи. Заряд через инвертор перерабатывается в стандартный вид (220 В, 50 Гц) и подается на приборы потребления.

На первый взгляд, комплекс устроен довольно сложно. Существуют и более простые конструкции, например, ветряки, питающие насосы. Тем не менее, для сложных приборов требуется полный комплект оборудования, способный обеспечить стабильное и качественное электроснабжение.

Зачем он нужен?

Отличительное свойство электроэнергии состоит в том, что ее можно производить в любых количествах, если позволяет оборудование. Ветрогенератор как раз и относится к таким устройствам — он производит электроэнергию. Таким образом, ветряк представляет собой электростанцию, способную обеспечивать как крупные участки с большим количеством потребителей, так и отдельные дома или приборы.

Возможности устройства зависят от размеров крыльчатки и мощности генератора. Эти два параметра являются определяющими и зависят друг от друга. Чем мощнее ротор, тем большей мощности генератор он сможет вращать, вырабатывая большое количество энергии.

При этом, ветряк может быть создан самостоятельно и обеспечивать потребности отдельной группы приборов — например, освещения, водоснабжения, вентиляции и т.д. Такая избирательность удобна для сокращения расходов на электроэнергию, обеспечения бесперебойной подачи питания на старых изношенных линиях.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно ветрогенераторы сочетают механическую, электромеханическую и электрическую части

. К механической относится ветряк, непосредственно принимающий энергию ветра и преобразующий ее во вращательное движение. Оно передается на электромеханическое устройство — генератор, преобразующий кинетическую энергию вращения в электрический ток. После этого действуют чисто электронные устройства:

• выпрямитель. Генератор вырабатывает переменный ток, который не годится для заряда аккумуляторных батарей. Для дальнейшего использования его надо выпрямить, для чего используется выпрямительное устройство
• контроллер заряда. Обеспечивает своевременное переключение аккумуляторных батарей с режима зарядки на режим питания потребителей, чтобы избежать выхода АКБ из строя
• аккумулятор (АКБ). Накапливает заряд, необходимый для поддержания напряжения в сети при ослаблении ветра
• инвертор. Преобразует постоянный ток аккумулятора в обычные 220В 50 Гц переменного тока, необходимых для питания стандартных потребителей.

Все перечисленные электронные устройства являются типичным комплектом оборудования, используемым с любым типом ветряка. Изменение конструкции крыльчатки не влияет на состав комплекта, если только не происходит значительного увеличения скорости вращения, требующего изменения параметров генератора.

Виды ветрогенераторов

Используются два основных вида ветряков, имеющих принципиальные различия:

• горизонтальные
• вертикальные

В обоих случаях речь идет об оси вращения ротора. Конструкция различных моделей горизонтальных устройств мало отличается друг от друга, представляя собой подобие бытового вентилятора или пропеллера. Вертикальные устройства обладают намного большим разнообразием типов конструкции, внешне значительно отличаясь друг от друга. Рассмотрим их подробнее:

Горизонтальные ветряки

Горизонтальные конструкции имеют большую эффективность, так как поток ветра они воспринимают только рабочей стороной лопастей. Наибольшее распространение получили трехлопастные крыльчатки, но для небольших конструкций число лопастей может быть увеличено.

Именно горизонтальные конструкции используются для изготовления больших промышленных образцов, имеющих огромный размах лопастей (больше 100 м), которые в объединенном виде образуют довольно производительные электростанции. Государства западной Европы, такие как Дания, Германия, скандинавские страны активно используют ветряки для обеспечения населения энергией.

Устройства имеют один недостаток — они нуждаются в наведении на ветер. Для небольших ветрогенераторов проблема решается установкой хвоста наподобие самолетного, который автоматически располагает конструкцию по ветру. Большие модели имеют специальное устройство наведения, контролирующее положение крыльчатки относительно потока.

Вертикальные конструкции

Ветрогенераторы вертикального типа имеют меньшую эффективность, вследствие чего используются для обеспечения энергией лишь отдельных потребителей — частный дом, коттедж, группу приборов и т.д. Для самостоятельного изготовления такие устройства подходят больше всего, так как обладают широким выбором вариантов конструкции, не нуждаются в подъеме на очень высокую мачту (хотя это им и не противопоказано).

Вертикальные роторы могут быть собраны из любых подручных материалов, в качестве образца можно использовать любой тип из множества известных:

• роторы Савониуса или Дарье
• более современный ротор Третьякова
• ортогональные конструкции
• геликоидные устройства и т.д.

Описывать все типы подробно незачем, так как их количество постоянно увеличивается. Практически все новые разработки базируются на вертикальной оси вращения и предназначены для использования в частных домах или усадьбах. Большинство разработок предлагает собственный вариант решения основной проблемы вертикальных устройств — низкого КПД. Некоторые варианты имеют довольно высокие показатели, но обладают сложным устройством корпуса (например, конструкция Третьякова).

Расчет и выбор

Расчет мощности ветряка сводится к подсчету суммарной мощности потребления осветительными, вспомогательными и бытовыми приборами. Полученное значение увеличивается на 15-20% (запас мощности необходим при возникновении непредвиденных ситуаций), и на основании этих данных рассчитывается или выбирается готовый генератор.

От его параметров ведется построение всего остального комплекта — механические требования ложатся в основу проектирования ветряка, а эксплуатационные параметры — мощность, напряжение, сила тока — используются при создании системы накопления и обработки полученного тока.

Выбирая приборы, следует также обеспечивать небольшой (15-20%) запас мощности, который обеспечит устойчивость комплекса при возникновении форс-мажорных ситуаций.

Изготовление ветряка своими руками

Основные работы, которые предстоит сделать, это — изготовление и установка вращающегося ротора. Прежде всего следует выбрать тип конструкции и ее размеры. Определиться в этом поможет знание требуемой мощности устройства и производственные возможности.

Большинство узлов (если не все целиком) придется изготовить самостоятельно, поэтому на выбор повлияет, какие познания имеются у создателя конструкции, с какими приборами и устройствами он знаком наилучшим образом. Обычно сначала делается пробный ветряк, с помощью которого проверяется работоспособность и уточняются параметры сооружения, после чего приступают к изготовлению рабочего ветрогенератора.

Рекомендуемые товары

Как работает и для чего нужен ветрогенератор: разновидности, конструкция и выбор оборудования

Рейтинг 5 ✔ 17

energo.house

Ветрогенератор Третьякова: конструкции и виды роторов

Популярность автономных источников электроэнергии постоянно возрастает. Территория России огромна, возможность подключения к сетевым ресурсам имеется далеко не везде. Существует масса участков, где электроэнергии нет и в ближайшее время не предвидится. Выходом из положения для этих районов становится использование ветрогенераторов, дающих возможность производить энергию самостоятельно, не зависеть от поставщиков или ресурсных организаций.

Цены на промышленные установки очень велики и доступны не всем. При этом, зная принцип работы устройства и обладая некоторыми навыками, вполне возможно изготовить ветряк своими руками и сэкономить значительную сумму денег. Так уже поступают в многих отдаленных поселках, дачных кооперативах или иных участках, лишенных возможности подключения к сети. Вопрос насущный и весьма интересный, заслуживающий более детального рассмотрения.

Что такое ветрогенератор, основные узлы и элементы системы

Ветрогенератор — это агрегат, производящий выработку электрического тока, используя энергию ветра. Состоит из нескольких частей:

• ротор. Подвижная часть, принимающая на свои отражательные элементы (лопасти) поток ветра и преобразующая его энергию во вращательное движение
• генератор. Устройство, обеспечивающее выработку электротока. Приводится во вращение ротором
• выпрямитель. Преобразует полученный переменный ток в постоянный
• аккумулятор. Служит для накопления заряда и постепенной отдачи его потребителям
• контроллер заряда. Устройство, осуществляющее функции контроля и наблюдения за величиной заряда аккумуляторов
• инвертор. Прибор, получающий питание от аккумуляторных батарей в виде постоянного тока и преобразующий его в стандартные 220 В 50 ГЦ или 380 В.

Ветрогенераторы имеют массу конструкций, но меняется только ротор, устройство, принимающее энергию ветра и приводящее во вращение генератор. Все остальные узлы системы неизменны и лишь дополняются какими-либо элементами для улучшения качества работы. Если на готовом комплексе поменять ротор, для системы в целом никаких изменений не произойдет, просто надо поменять режим работы.

Конструкции и виды роторов

Существуют две больших группы ветряков:

• горизонтальный
• вертикальный

Их названия обозначают ориентацию оси вращения и говорят сами за себя. Наиболее эффективны горизонтальные конструкции, но они же наиболее требовательны к обслуживанию. Кроме того, горизонтальные роторы могут функционировать только при правильном наведении на поток, для чего требуется дополнительное устройство и возможность поворота вокруг вертикальной оси. Тем не менее, для промышленного производства электроэнергии изготавливаются именно такие роторы.

Роторы с вертикальной осью вращения не требовательны к направлению потока, поскольку для них этот показатель как бы отсутствует. Они неприхотливы в обслуживании, довольно устойчивы в работе и имеют массу вариантов конструкции.

Общим недостатком вертикальных роторов является низкая эффективность, возникающая из-за одновременного воздействия потока ветра на рабочую и обратную поверхность лопастей, компенсирующего усилия. Этот недостаток постоянно пытаются обойти, создаются разные варианты конструкции с той или иной степенью эффективности. На сегодняшний день имеются:

• ротор Савониуса
• ротор Дарье
• ротор Ленца
• геликоидный ротор
• ортогональный ротор и т.д.

Все конструкции имеют свои особенности, достоинства и недостатки. Примечательно, что для самостоятельного изготовления чаще всего используются далеко не самые удачные варианты конструкции, но простые, доступные для создания из подручного материала. При этом, они достаточно успешно работают, помогают людям в какой-то степени выходить из положения.

Преимущества самодельного ветрогенератора

Преимуществами самодельного ветрогенератора являются:

• простота конструкции
• высокая ремонтопригодность
• возможность внесения любых изменений в конструкцию
• расходы на создание самодельных ветрогенераторов крайне малы по сравнению со стоимостью промышленных образцов.

Проще говоря, ветрогенератор, созданный своими руками, выполняет те же функции, но затраты на него гораздо ниже. Кроме того, на базе имеющегося ветряка всегда можно создать новую, усовершенствованную модель с улучшенными характеристиками или параметрами. Это позволяет свободно изменять, улучшать систему электроснабжения дома, объединять при необходимости несколько ветряков без ограничений или привязки к конструкции.

Ветрогенератор Третьякова

Одна из достаточно новых, оригинальных конструкций ротора предложена изобретателем из Самары Виталием Третьяковым. Как он сам ее охарактеризовал, «она ни на что не похожа». Это не совсем верно, близкие по конструкции разработки существуют, но и они не повторяют это решение в достаточной степени.

Ротор Третьякова — это диагональный ветрогенератор, улавливающий, активно реагирующий на поток со скоростью от 1,4 м/с. Это весьма удачная конструкция, если учитывать, что обычные вертикальные роторы начинают движение при скоростях потока в 3-4 м/с.

Технические характеристики ветрогенератора Третьякова:

• КПД конструкции — 52%
• минимальная скорость потока — 1,4 м/с
• уровень шума при удалении от установки на 2 м — 20 Дб
• мощность промышленного варианта — 5 кВт

Срок службы этого ротора в 2-3 раза превышает длительность эксплуатации европейских разработок, что является еще одним плюсом для турбины.

Конструкция ротора Третьякова

Диагональная ветротурбина Третьякова состоит из неподвижного корпуса с установленным на нем воздухозаборником. Генератор установлен на валу рабочего колеса внутри нижней части корпуса. Вся конструкция очень компактна, выглядит несколько футуристично.

На корпусе также установлен направляющий аппарат, подающий поток ветра в нужном направлении. Он имеет сложную конфигурацию — между двумя круглыми дисками располагаются лопасти, образующие поверхности вращения. Направляющий аппарат имеет возможность свободного вращения вокруг вертикальной оси, ориентируя забор потока. Рабочее колесо расположено внутри направляющего аппарата с воздухозаборником, снаружи его не видно.

Принцип работы ротора заключается в попадании потока внутрь воздухозаборника с одновременным направлением его на рабочее колесо как по прямой, так и отраженным от задней стенки воздухозаборника, что позволяет сконцентрировать, увеличить энергию потока и направить ее на рабочее колесо. Таким образом, поток ветра, попавший в воздухозаборник и направляющий аппарат, весь целиком используется для вращения вала, потерь на обратные воздействия такая турбина практически не имеет.

Ветрогенератор Третьякова — это очень серьезная заявка на первенство в данной отрасли, по признанию специалистов, это мини-революция. Изобретению прочат солидное будущее, в частности, возможна установка таких систем на электромобили. Как известно, основная их проблема — малый заряд аккумулятора. Если оснастить машину ветрогенератором Третьякова, она сможет сама себя подзаряжать, существенно увеличить автономность, величину пробега.

Ветрогенератор Третьякова своими руками — возможно ли?

Конструкция такого ротора достаточно сложна и трудновыполнима в домашних условиях. Проблема заключена в большом количестве деталей, имеющих плавные обтекаемые линии, которые не создать из подручных материалов или готовых деталей. Любая ошибка в геометрии элементов приведет к нарушениям в работе всей конструкции, снижению эффективности устройства.

Тем не менее, при желании или наличии некоторой производственной базы, самостоятельно изготовить такое устройство вполне возможно. Основным требованием станет обеспечение прочности, жесткости конструкции, максимальное соблюдение геометрических форм, пропорций аппарата, легкость вращения. Размеры или параметры устройства придется рассчитывать самостоятельно, что создает некоторые трудности. Тем не менее, всегда можно попробовать обратиться непосредственно к изобретателю, обсудить с ним возможности или некоторые вопросы по изготовлению ветрогенератора.

Создание всех остальных узлов системы производится по обычной методике. Генератор можно изготовить своими руками, или применить одно из готовых устройств — например, автомобильный или подобный ему генератор. Известны конструкции с использованием мотор-колеса, удобные тем, что в них предусмотрены все необходимые узлы и элементы.

Создание ветряка — работа с равной степени творческая и ремесленная. Для удачного исхода начинания нужны определенные познания и навыки. Тему надо основательно проштудировать и накопить определенный багаж знаний, иначе успеха не получится.

Прежде, чем приступить к работе, необходимо определиться со своими возможностями и производственной базой, оценить шансы на успех. Если имеются сомнения, лучше для начала попробовать более простую конструкцию, чтобы приобрести опыт и наработать практику, которая в будущем станет базой для изготовления более сложных проектов.

Рекомендуемые товары

Что такое ветрогенератор Третьякова?

Рейтинг 5 ✔ 21

energo.house

Ветрогенераторы. Устройство и виды. Работа и применение

Электричество сегодня считается чем-то обыденным, ведь оно есть в каждом доме. И никто не задумывается, откуда оно берется. Электричество в основной массе вырабатывается электростанциями, работающими на нефти, природном газе, ядерном топливе или угле. Эти традиционные источники представляют определенную опасность для окружающей среды, вследствие чего все большее внимание уделяется альтернативным видам энергии. К последним можно отнести ветрогенераторы, которым для выработки электричества нужен лишь ветер.

Устройство

Конструктивно ветрогенераторы в большинстве случаев предполагают наличие следующих элементов:

• Лопасти турбины (пропеллер).
• Турбина (вращающаяся часть).
• Электрогенератор.
• Ось электрогенератора.
• Инвертор, преобразующий переменный ток в постоянный, для возможности зарядки батареи.
• Механизм вращения лопастей.
• Механизм вращения турбины.
• Аккумулятор.
• Мачта.
• Контроллер вращения(анемометр).
• Демпфер.
• Датчик ветра и анемоскоп.
• Хвостовик анемоскопа.
• Гондола и ряд других элементов.

В зависимости от вида ветрогенератора конструкция и входящие в него элементы могут разниться. К примеру, промышленные устройства также предусматривают наличие системы молниезащиты, силового шкафа, поворотного механизма, надежного фундамента, системы пожаротушения, системы изменения угла атаки лопасти, телекоммуникационной системы для передачи информации о работе ветрогенератора и так далее.

Принцип действия

Ветрогенератор представляет устройство, преобразующее энергии ветра в электрическую энергию. Прародителями современных видов ветрогенераторов являются ветряные мельницы, которые применялись для получения муки из зерен. И принцип их работы изменился ненамного: лопасти вращают вал, который передает необходимую энергию на другие элементы.

• Ветер вращает лопасти, передавая крутящий момент через редуктор на вал генератора.
• При вращении ротора образуется трехфазный переменный ток.
• Полученный ток направляется на аккумуляторную батарею через контроллер. Аккумуляторы применяют для создания стабильности работы ветрогенератора. Генератор заряжает аккумуляторы при наличии ветра. При его отсутствии всегда можно взять энергию с аккумулятора, чтобы потребитель не прекращал получать электричество.
• С целью защиты от ураганов в ветрогенераторах применяется система с уводом ветроколеса от ветра при помощи складывания хвоста, либо торможения ветроколеса электротормозом.
• Для зарядки аккумуляторов ставится контроллер между ветряком и АКБ. Он отслеживает зарядку АКБ, чтобы не испортить аккумуляторы. При необходимости он может сбрасывать лишнюю энергию на определенный балласт, к примеру, большой резистор или тэны для отопления.
• В аккумуляторах имеется лишь постоянное низкое напряжение рядностью 12/24/48 вольт. Однако потребителю нужно напряжение в 220 вольт, именно поэтому ставится инвертор. Это устройство преобразует постоянное напряжение в переменное, создавая напряжение в 220 вольт. Естественно, что можно обойтись и без инвентора, но придется использовать электрические приборы, специально рассчитанные на низкое напряжение.
• Преобразованный ток направляется потребителю, чтобы питать отопительные батареи, освещение, телевизор и иные устройства.

В промышленных ветряках могут применяться и другие элементы, которые обеспечивают автономную работу устройства.

Типы и виды ветрогенераторов

Классифицировать ветряки можно по материалам, количеству лопастей, шагу винта и оси вращения.

Выделяют два основных типа ветрогенераторов по оси вращения:

1. С горизонтальной осью круглого вращения, то есть крыльчатые.
2. С вертикальной осью вращения, то есть «лопастные» ортогональные, «карусельные».

Горизонтальные классические ветрогенераторы имеют пропеллер (в большинстве случаев трехлопастной), а вертикальные ветряки обладают ветроколесом, которое вращается вертикально.

По количеству лопастей ветряки могут быть:

• Трехлопастные и двухлопастные.
• Многолопастные.

Вращение многолопастных ветряков начинается при слабом ветре, тогда как для двухлопастных и трехлопастных устройств требуется более сильный ветер. Однако каждая
дополнительная лопасть создает дополнительное
сопротивление ветроколеса, вследствие чего достигнуть рабочих оборотов генератора становится сложнее.

По материалам лопастей ветряки могут быть:

• Парусные генераторы.
• Жесткие лопасти ветрогенератора.

Парусные лопасти дешевле и проще в изготовлении, однако, когда необходима стабильная и надежная работа для автономного электроснабжения они не подойдут.

По шагу винта:

• Изменяемый шаг винта.
• Фиксированный шаг винта.

Изменяемый шаг винта дает возможность повысить диапазон эффективных скоростей работы. В то же время данный механизм неизбежно:

• Усложняет конструкции лопасти.
• Снижает общую надежность ветрогенератора.
• Утяжеляет ветроколесо и требует дополнительного усиления конструкции.

Применение

Устройства могут использоваться в различных местах. В большинстве случаев в открытые пространства, где большой потенциал ветров:

• Горы.
• Мелководье.
• Острова.
• Поля.

В то же время ветрогенераторы современных конструкций дают возможность задействовать энергию даже слабых ветров – от 4 м/с. Благодаря им можно решать задачи электроснабжения и энергосбережения объектов любой мощности.

• Стационарные ветряные электростанции в виде альтернативных источников энергии способны полностью обеспечить электрической энергией небольшой производственный объект или жилой дом. В периоды отсутствия ветра необходимый запас электроэнергии будет выбираться из аккумуляторных батарей. Они отлично могут сочетаться с фотоэлектрическими батареями, газовым или дизельным генератором.
• Ветрогенераторы могут использоваться и для экономии при наличии центральной электросети.
• Ветроустановки средней и малой мощности часто используются владельцами фермерских хозяйств и домов, удаленных от централизованных электросетей, в качестве автономного источника.

Достоинства и недостатки

К преимуществам можно отнести:

• Энергия ветра является возобновляемой энергией. Ветер создается бесплатно и постоянно, без ущерба окружающей среде. Энергия ветра доступна в любом месте на планете.
• Энергия ветра является достаточно дешевой.
• Ветряные турбины находятся на мачтах, им требуется минимум места. Благодаря этому их можно устанавливать совместно с иными объектами и строениями.
• Ветрогенераторы в процессе эксплуатации не производят вредных выбросов.
• Энергия ветра в особенности требуется в удаленных местах, куда затруднена доставка электричества иными привычными способами.

К недостаткам можно отнести:

• Сила ветра очень переменчива и непредсказуема, вследствие чего требуется дополнительный буфер для накапливания электроэнергии, либо дублирования источника.
• Высокая начальная стоимость создания и установки ветрогенераторов.
• Ветряные турбины создают шум, который сравним с шумом автомобиля, перемещающегося со скоростью 70 км/ч. Это отпугивает животных и создает определенный дискомфорт для людей.
• Вращающиеся лопасти представляют потенциальную опасность для птиц.

Похожие темы:

electrosam.ru

Для чего вам нужен ветрогенератор?

Начнём с ответа на вопрос, вынесенный в заголовок: для чего вам нужен ветрогенератор? И смотря для кого он потребовался? Пенсионеру он нужен, чтобы лампочки горели, телевизор работал и в доме было тепло. Предпринимателю, владельцу небольшой, на 10 номеров, придорожной гостиницы потребуется намного больше электроэнергии, а владельцу загородного дома, когда он там бывает только утром и вечером, надо даже меньше, чем пенсионеру. Когда вы точно рассчитаете потребность, тогда можно и разбираться с вопросом о том, как работает ветрогенератор с горизонтальной или вертикальной осью вращения ротора. Для этого нелишне знать и климатические условия данной местности, какое направление и с какой среднегодовой скоростью дует ветер.

Получив ответ, нетрудно рассчитать, какую по мощности установку выбрать, как подобрать инвертор, какие аккумуляторные батареи приобрести и сколько. Потребляемая энергия не может превышать мощность инвертора и скорость зарядки аккумулятора и так далее. Технических вопросов много, о которых мы сейчас и поговорим.

Если вам необходима электроэнергия редко, но с большой нагрузкой, то здесь особое внимание надо уделить выбору инвертора. Попросту говоря, преобразователя тока из переменного в постоянный. Возможно, что вам потребуется не один подобный агрегат.

Зная, что в вашей местности бывают частые случаи полного безветрия, тогда надо придать значение выбору аккумуляторов с большой ёмкостью. А чтобы они быстрее заряжались, надо делать ставку на выбор более мощного ветрогенератора. То есть, устройство одного агрегата тесно связано с характеристикой другого. Всё надо тщательно рассчитать, начиная от среднегодовой скорости ветра и до мощности каждого прибора в отдельности.

И в том случае, если вы будете знать, сколько электроэнергии вам надо в сутки, сколько часов занимает самое пиковое потребление и сколько в эти часы надо киловатт, вы можете точно сделать выбор, какой вид ветрогенератора вам потребуется.

Анатомия ветряной установки

Из чего состоит и как работает «организм» ветрогенератора в целом. Перечисляем: лопасти (пропеллер), ротор турбины (вращающаяся часть), генератор, ось генератора, инвертор, превращающий переменный ток в постоянный для зарядки батарей, аккумулятор. Схематический чертёж ветрогенератора наглядно показывает схема. Смотрите рисунок.

При вращении ротора создаётся трёхфазный переменный ток, затем идущий через контроллер на аккумуляторную батарею постоянный ток для его зарядки, далее инвертор, преобразующий ток в стабильно-переменный для подачи на потребители (освещение, телевизор, радиоприёмник, отопительные батареи и т.д.). Таково схематическое устройство ветряных установок.

Принцип работы любого вида ветрогенератора следующий: вращение вызывает три вида физического воздействия на лопасти винта – импульсную силу и подъёмную, в результате которых начинает приходить в движение маховик, и тормозящую силу. Две силы против одной преодолевают сопротивление и маховик раскручивается, ротор создаёт магнитное поле на неподвижной части генератора. Этого достаточно, чтобы по проводам пошёл электрический ток.

Как работает ветрогенератор, и из чего он состоит, узнаете из видео:

Перед покупкой ветрогенератора необходимо учесть все нюансы. Если воздушный поток по какой-либо причине обходит стороной вашу местность, то установка мощного ветрогенератора вряд ли целесообразна. Тогда для вас подойдёт генератор небольшой мощности. А бывает и так, что направление ветра меняется постоянно. Тогда, конечно же, стоит подумать о том, есть ли смысл устанавливать ветряные установки. И в случае расчётов в пользу установок, то предпочтение надо отдавать использованию ветрогенератора вертикального вида вращения оси. Чем же они отличаются друг от друга – вертикальные и горизонтальные ветряки, какие их преимущества и недостатки, разговор в следующем разделе.

Плюс пишем, минус в уме держим

До каких пор мы будем гоняться за европейскими товарами! Неужели у нас хуже мастера, или такое допотопное оборудование, чтобы выпускать на рыночный прилавок низкосортную продукцию? Конечно же, нет. Стоимость ветрогенератора напрямую зависит от суммарной мощности, какой обладает ветроэлектростанция в сборе.

Цена обычно колеблется и зависит от производителя. Зарубежный производитель – о! Тогда можно и три шкуры содрать с покупателя. Не поддавайтесь на эту дешёвую приманку. Цена от нашего, отечественного производителя, в три раза дешевле, чем от зарубежных мастеров. А разницу в качестве и под микроскопом не отличишь. Пора бы уж научиться уважать своего соотечественника, мужественно, вопреки всяким препонам, занимающегося производством товаров.

Ветряные установки по своему устройству делятся на два вида: с горизонтальным валом генератора и с вертикальным. Ветрогенераторная установка с вертикальным валом имеет следующие неоспоримые преимущества перед горизонтальной:

1. Отпадает необходимость обустраивать флюгер. И никаких подшипников для вращения верхней коробки при изменении направления ветра. Вертикальная конструкция стоит незыблемо при всяком ветре и улавливает любое его направление.
2. Устроена с минимальным количеством передающих редукторов.
3. Способна улавливать малейшие колебания ветра, что даёт возможность приблизить конструкцию к поверхности земли и намного удешевить монтаж и обслуживание.
4. Генератор меньше реагирует на изменение направления и скорость ветра.

Как и в каждом обсуждаемом деле не обошлось и без ложки дёгтя в бочке мёда. Недостатки:

1. Лопасть турбины с вертикальным валом устроена так, чтобы достигать площади раза в три больше, чем занимают лопасти винта горизонтальной установки. Явный минус.
2. И, как следствие, КПД станций вертикальной конструкции в три раза меньше, чем горизонтальных установок.

Уходим завтра в море

Несколько слов о конструкции «моряков», а потом о самом «морском походе». Итак, схема ветроустановок принципиально везде одинакова, разве что, с некоторыми отклонениями от нормы. Вот основные элементы ветрогенератора:

• Роторная часть (вращающаяся). Её задача преобразовать силу ветра во вращательное движение. Сюда входят лопасти и вал.
• Редуктор. Его задача увеличить скорость вращения вала до двух и более тысяч оборотов в минуту и передать это вращение на генератор. Простейшая схема ветряков выполнена без редуктора. Там генератор напрямую соединён валом с лопастями.
• Генератор. Здесь с помощью магнитных полей вращение вала создаёт электроэнергию.
• Анемометр. Это прибор, измеряющий скорость ветра. Находится сзади корпуса, рядом с флюгером, который отвечает за направление лопастей против движения ветра.
• Башня, на которой монтируется вся система выработки электроэнергии.
• Преобразователь напряжения (см. схему).

Такова конструкция «моряков» — ветрогенераторов.

А теперь вспомним, какое самое уязвимое место ветрогенератора любого типа, будь то вертикального или горизонтального? – Точно, это возможное безветрие, когда ветроэлектростанция полностью прекращает свою работу. И где же выход? Он есть. Как в любой жизненной ситуации. В данном случае – это выход в море. Туда, где ветра дуют практически круглый год и круглые сутки.

Вечером дует ветерок с суши на море, утром – с моря на сушу. «Бриз» называется. Вблизи высоких прибрежных гор господствует «Бора» — холодный ветер, устремляющийся в море со стороны горных вершин. «Муссон» — довольно постоянный сезонник, дующий в летнее время с моря, а зимой в противоположную сторону. У западных берегов Чёрного моря господствует восточный ветер «Абаза». А так называемый «Свежак» постоянно разгуливает над поверхностью моря вдали от пляжных берегов. Бывает и всем известный грозный «Шторм».

Вы только посмотрите, какое богатство ветровой энергии пропадает даром! Практически ветер над морем и береговой линией не утихает ни на минуту. Поэтому и пришла в голову конструкторов идея подумать над сооружением ветрогенераторов морского базирования. Задача была сделать надёжную опору. Сделали. А потом пришла идея не вкапывать в глубину дна капитальные опоры, а ставить на воде качающиеся электростанции (см. рисунок). И снова удача.

Но и на этом не остановились датские изобретатели. Они пришли к выводу, что самой дешёвой в установке будет морская плавучая ветроэлектростанция. Ветряки расположены на такую высоту от палубы, чтобы до них не доставала даже штормовая волна. И снова успех оказался налицо.

Французские специалисты сконструировали морскую установку мощностью более двух мегаватт, которую запускают в декабре этого года в Средиземное море. Отличительной особенностью её будет то, что винт расположен вертикально. То есть, вертикальные виды ветрогенераторов шагнули на морские просторы.

Так пошли в море офшорные электростанции добывать дешёвую электроэнергию. (Офшор – находящийся далеко от берега, вне территории страны). И лидером в этом морском нашествии оказалась Дания. Мы об этом расскажем в следующих выпусках.

В. Ильин

Ветрогенератор в Челябинске:

altenergiya.ru

Различные виды и типы ветрогенераторов

Для начала давайте договоримся, что говоря о ветродвигателях мы имеем в виду ту часть ветро-силовой установки (ВСУ), которая преобразует энергию ветра в энергию вращательного движения. Ветродвигатель приводится в движение ветром, он напрямую или посредством какого-то передающего механизма связан с валом, вращение которого приводит в действие оборудование, выполняющее полезную работу (например, генератор или водяной насос). Часто ветродвигатель называют ротором или ветроколесом.

В этой заметке мы расскажем об основных типах ветродвигателей. Дилетанту, впервые столкнувшемуся с ветроэнергетикой не просто сделать правильный выбор из множества типов таких установок.

Компас выбора

В первую очередь, надо чётко знать, что тебе надо, какую желаемую мощность ожидаешь получить от своей установки, какие погодные условия местности и после всего переходить к детальному знакомству с тем или иным типом ветряка. А различные виды ветрогенераторов выдают совершенно разные результаты своей работы. В данной публикации вы узнаете, какие типы ветрогенераторов существуют на сегодняшний день, и вам нетрудно после знакомства с ними сделать правильный выбор.

Для скромных аппетитов подходящим выбором будет так называемый ортогональный ветрогенератор, который может подойти к применению в той местности, где бывают очень слабые дуновения ветерка. Он имеет несколько параллельных к оси лопастей, расположенных на некотором расстоянии от неё. (см. фото).

Итак, ветрогенераторы по своему виду различаются по:

• количеству лопастей,
• материалам, из которых изготовлены лопасти,
• расположению оси вращения к поверхности земли,
• шаговому признаку винта.

По числу лопастей они бывают одно-двух-трёх и многолопастные. Последние начинают своё вращение при малейшем движении воздуха, но применимы лишь для таких целей, где сам факт вращения важен, а не вырабатываемая электроэнергия. То есть, они незаменимы, скажем, при перекачке воды из глубоких колодцев.

По материалам, из чего сделаны лопасти, различают жёсткие и парусные ветрогенераторы. Парусные намного дешевле жёстких, сделанных из стеклопластика, или из металла, но в ходе эксплуатации можно замучиться ремонтировать их.

По расположению оси вращения к поверхности почвы различают горизонтальные ветрогенераторы и вертикальные. Их отличия настолько деликатны, что при разных условиях они меняются местами в своём превосходстве. С вертикальной осью ветряки сразу схватывают малейшие дуновения ветерка, не требуют флюгера, но они менее мощные, чем горизонтальные.

По шаговому признаку винта ветрогенераторы бывают с изменяемым и фиксированным шагом. Изменяемый шаг, бесспорно, даёт возможность увеличить скорость вращения, но какова конструкция! Она сложна, увеличивает вес ветряка, то есть, потребует неисчислимых лишних затрат. Куда более прост и надёжен фиксированный шаг.
Таков, вкратце, ваш компас, чтобы не заблудиться в выборе.

Нужно еще привести список некоторых терминов и сокращений, которые будут использованы в дальнейшемю

• КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
• КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
• Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
• Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
• Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
• Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
• Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
• Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
• Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
• Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
• Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
• Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.

Два вида, два соперника

Как уже было отмечено, в продаже пока существуют ветрогенераторы двух видов (по расположению вала вращения к поверхности земли) – горизонтальные и вертикальные. Поговорим вначале о вертикальных.

Ветросиловые установки (ВСУ) с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок.

Ротор Савониуса

На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса.

В начале октября 1924 года русские изобретатели братья Я. А. и А. А. Воронины получили советский патент на поперечную роторную турбину, в следующем году финский промышленник Сигурд Савониус организовал массовое производство подобных турбин. За нам и осталась слава изобретателя этой новинки.

Ротор Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС, это, как минимум, два полуцилиндра на вертикальной оси вращения (см. фото). И какое бы направление ветра не было, как бы резко он не изменял свои порывы, такой ветряк будет спокойно вращаться вокруг своей оси, вырабатывая энергию. Это единственное и главное преимущество вертикального ветряка перед горизонтальным.

А главный его недостаток – низкое использование ветровой энергии. Объясняется это тем, что лопасти-полуцилиндры работают только в четверть оборота, а остальную часть окружности вращения они как бы тормозят своим движением скорость вращения. Расчёты показали, что при этом используется лишь третья часть ветровой энергии.

Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

Вертикальные ветрогенераторы с ротором Дарье

В 1931 году французский конструктор Жорж Дарье (George Darrieus) предложил свой вариант ротора, который имеет от двух и более плоских лопастей. Он еще проще, чем ВС: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Прост в изготовлении и монтаже, но с малой эффективностью — КИЭВ – до 20%.

Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию. Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре. Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

Геликоидный ротор

Ещё один вид ветрогенератора с вертикальной осью вращения – с геликоидным ротором. Он способен равномерно вращаться благодаря закрутке лопастей. Достоинство: уменьшает нагрузку на подшипник и увеличивает срок службы. Но из-за сложной технологии слишком дорогой. (См. рисунок).

И, наконец, существуют ветрогенераторы с многолопастным ротором. Это один из самых эффективных типов из разряда вертикальных ветрогенераторов. (См. рисунок).

Ветрогенераторы с горизонтальной осью

Переходим к описанию горизонтальных ветрогенераторов. По количеству лопастей их разделяют на одно-двух-трёх и многолопастные. Достоинства горизонтальных – более высокий КПД по сравнению со своими вертикальными соперниками. Недостаток: необходимость устройства флюгера для постоянного поиска направления ветра. Кроме того, при повороте к ветру скорость вращения снижается, что уменьшает его КПД.

Главное достоинство однолопастных – высокие обороты вращения. У них вместо второй лопасти установлен противовес, мало влияющий на сопротивляемость движению воздуха, что даёт возможность использовать их для генераторов с высокими оборотами вращения. А это позволяет уменьшить массу и габариты всей установки. (См. рисунок однолопастной ВЭУ).

Двухлопастные ВЭУ мало чем отличаются по мощности с однолопастными и рассматривать их более подробно не имеет смысла.

Трёхлопастные горизонтальные ветряки – самые распространённые на рынках сбыта. Их мощность на выходе может достигать семи мегаватт.

Многолопастные установки с числом лопастей до пяти десятков обладают большой инерцией, за счёт чего при небольших оборотах вращения развивают большой крутящий момент. Такое преимущество позволяет использовать установки для работы водяных насосов, где они и занимают лидирующее положение.

Как курицу превратили в страуса

Кто не в курсе, что ветровые установки используют в качестве дополнительного источника? Все в курсе. Но как всегда, человечеству этого показалось мало, курицу пытаются превратить в страуса и, представьте себе, фигурально выражаясь, такое удаётся. В результате неустанных поисков появились совершенно новые типы ветрогенераторов, которые способны производить электричество…без лопастей. А есть и такие, которые обходятся даже без воздуха и ветра! Сейчас более подробно.

Уже выпущен довольно результативный ветрогенератор, который ловит ветер без лопастей. Такой ветрогенератор действует по принципу парусника (см. фото). «Парус», который скорее смахивает на тарелку, ловит напор воздуха, за счёт чего начинают двигаться поршни, которые находятся сразу за тарелкой, в верхней части установки.

Поршни приводят в действие гидросистему, которая и вырабатывает электричество. Такое сооружение не имеет ни шестерёнок, ни передатчиков и почти не шумит. КПД намного выше, чем у классического ветрогенератора. Кроме всего прочего, расходы при эксплуатации наполовину ниже, чем у привычных установок. Страна рождения такого проекта – Тунис.

Но и этого оказалось мало! В Португалии решили не прибегать к ветровым услугам, а использовать морскую воду. Ведь море постоянно движется, волнуется, иногда штормит, но никогда не останавливается. Налицо кинетическая энергия пропадает даром.

И пять лет тому назад, в нескольких километрах от берега, на воды Атлантического океана была спущена установка, которая даёт более 2 мегаватт электроэнергии, что вполне хватает для освещения более полутора тысяч домов.

Схематическое устройство таково. Сооружение состоит из трёх секций, между которыми находятся поршни. Внутри секций вмонтированы гидродвигатели и генераторы. Принцип работы простой до безобразия. Секции качаются на волнах, которые их изгибают, что приводит в движение гидропоршни. Те давят на масло, оно поступает в гидравлические двигатели и далее движение передаётся на генераторы. Всё, электроэнергия пошла на берег.

Сейчас работает три секции, к ним планируют подсоединить ещё 25 таких конверторов и тогда проектная мощность морской установки увеличится до 20 мегаватт, что даст возможность снабдить током около 15000 домов.

Теперь вы верите в то, что из курицы можно сотворить настоящего страуса!

В.Ильин

Поплавковые электростанции конструируют во всем мире, в том числе и в России:

altenergiya.ru

Ветрогенератор — как выбрать ветряк

С целью экономии расходов на электроснабжение на производствах и в частных домах устанавливают ветрогенераторы. В данной статье рассмотрим основные характеристики, разновидности и принцип работы ветрогенераторов.

Оглавление:

1. Устройство и принцип работы ветрогенератора
2. Разновидности ветряков
3. Рекомендации по выбору ветрогенератора
4. Обзор производителей ветрогенераторов

Устройство и принцип работы ветрогенератора

Основные составляющие ветрогенератора:

1. Генератор — преобразователь механической энергии в электрическую. Генератор заряжает аккумуляторные батареи. Чем выше скорость ветра, тем быстрее заряжаются батареи.

2. Лопасти ветрогенератора — часть ветрогенератора, которая подвергается силе ветра, а затем воздействует на генераторный вал.

3. Мачта — устройство на котором крепится генератор и лопасти. От высоты мачты зависит скорость и устойчивость работы ветрогенератора.

Дополнительные компоненты ветрогенератора:

1. Контроллеры — устройство управления ветрогенератором, отвечающее за направление лопастей, особенности заряда аккумулятора, защиту ветрогенератора. Основной функцией контроллера является преобразование переменной энергии в электрическую постоянную.

2. Батареи аккумулятора — приборы для накапливания энергии, которую используют в то время когда отсутствует ветер. Еще одной функцией аккумулятора выступает выравнивание и стабилизация энергии, вырабатываемой генератором. Аккумуляторные батареи обеспечивают электропитание.

3. Анемоскопы или устройства измерения направления ветра — собирают и обрабатывают данные о скорости, направлении и порывах ветра. Анемоскопы устанавливают на более мощных ветрогенераторах, предназначенных для переработки большого количества энергии.

4. Автоматические регуляторы питания предназначены для объединения ветрогенератора, электросети, дизельного генератора или других источников энергии.

5. Инверторы — устройства для переработки постоянного тока в переменный, предназначенный для работы бытовой и электротехники.

При попадании ветра на лопасти ветрогенератора происходит вращение устройства. Во время работы ветрогенератора вырабатывается переменный ток, который попадает в контроллер и перерабатывается в постоянный. Постоянный ток заряжает аккумуляторы, которые обеспечивают электричеством частный дом или большое предприятие. Но, для работы большинства электроприборов необходим переменный однофазный или трехфазный ток, который образуется в инверторе.

Варианты использования ветрогенератора в системе электроснабжения:

• работа ветряка с аккумулятором в автономном режиме;
• параллельная работа ветрогенератора на аккумуляторах и солнечных батареях;
• работа ветрогенератора с параллельным использованием резервного (дизельного, бензинового или газового) генератора;
• параллельная работа ветрогенератора и обычной электросети.

Преимущества использования ветрогенератора:

• получение экологически чистой, безопасной и надежной электроэнергии,
• снижение расходов оплаты за электричество;
• бесшумность работы устройства;

• наибольшее количество энергии ветрогенератор производит осенью или зимой, во время большей востребованности электричества для обогрева помещений;
• цена на ветрогенераторы намного ниже, чем стоимость альтернативных источников получения электроэнергии;
• возможность ветрогенератора параллельно работать с другими источниками электроэнергии;
• возможность выбора мощности ветроустановки, в зависимости от типа местности и количества необходимой электроэнергии;
• возможность использования ветрогенераторов на яхтах или кораблях;
• потратившись один раз на ветроустановку, обеспечивается электроснабжение минимум на 20 лет.

Разновидности ветряков

В зависимости от размещения турбин выделяют ветрогенераторы:

• вертикального типа,
• горизонтального типа.

Ветрогенератор вертикального типа имеет вертикально размещенную турбину, по отношению к поверхности земли, а горизонтальный наоборот. Вертикальный ветрогенератор легко улавливает самые малейшие дуновения ветерка, а горизонтальный — более мощный, по преобразованию энергии.

Разновидности вертикальных ветрогенераторов:

1. Изобретение вертикального ветрогенератора принадлежит шведскому изобретателю Савониусу. Вертикальный ветряк состоит из двух цилиндров, которые имеют вертикальную ось вращения. Независимости от силы и направления ветра вертикальный ветряк постоянно вращается вокруг своей оси. Основным недостатком вертикального ветрогенератора является неполное использование ветровой энергии. Во время исследований было выявлено, что вертикальный ветряк использует только третью часть ветровой энергии.

2. Вертикальный ветряк с наличием ротора Дарье был изобретен на несколько десятков лет позже обычного. Роторный ветрогенератор имеет две или три лопасти и ротор. Ветрогенераторы с ротором просты в изготовлении и легки в монтаже. Главным недостатком такого ветрогенератора является то, что ротор нужно запускать вручную.

3. Ветрогенератор с вертикальной осью вращения и с наличием геликоидного ротора — имеет закрученные лопасти. которые обеспечивают равномерное вращение ветрогенератора. Преимущество: уменьшение нагрузки на подшипники, тем самым увеличение срока службы устройства. Недостатки: высокая стоимость, сложность монтажа.

4. Вертикальный ветрогенератор с наличием многопластного ротора — самое эффективное устройство по переработке ветровой энергии. Имеет сложный ротор, который состоит из большого количества лопастей.

5. Ортогональные ветрогенераторы не требуют большой скорости ветра. Для работы такого устройства подойдет скорость ветра от 0,7 м/с. Ортогональные вертикальные ветроустановки имеют высокие технические характеристики, бесшумное вращение мотора и интересный дизайн. Устройство ортогонального ветрогенератора основывается на вертикальной оси вращения и на нескольких лопастях, которые удалены от оси на определенном расстоянии. Несмотря на большое количество преимуществ, ортогональная ветроустановка имеет недостатки:

• небольшой строк службы опорных узлов;
• лопасти более массивные, чем у обычных ветрогенераторов;
• большой вес установки затрудняет монтаж устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы имеют более высокий коэффициент полезного действия. Главным недостатком горизонтальных ветрогенераторов является необходимость в постоянном поиске ветра при помощи флюгеля, который устанавливается отдельно от устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы разделяют на:

• устройства однолопастного типа — характеризуются высокими оборотами вращения, имеют небольшой вес и легкую конструкцию;
• ветрогенераторы двухлопастного типа — по устройству схожи с однолопастными, только отличаются количеством лопастей;
• ветряки трехлопастного типа имеют наибольшую мощность около 7 мВт, считаются одними из самых популярных среди ветрогенераторов, предназначенных для дома;
• многолопастные ветрогенераторы имеют от четырех до пятидесяти лопастей, данные устройства используют для обеспечения работы водяных установок.

В соотношении с количеством лопастей все ветрогенераторы подразделяются на:

• однолопастные,
• двухлопастные,
• трехлопастные,
• многолопастные.

По материалам, из которых состоит ветрогенераторная установка выделяют:

• ветрогенераторы парусного типа,
• ветрогенераторы жесткого типа, изготовлены из стекловолокна или металла.

В зависимости от шагового признака винта ветрогенераторы разделяют на:

• устройства измеряемого шага,
• устройства фиксированного шага.

Ветрогенератор на основе изменяемого шага имеет довольно сложную конструкцию, но в то же время увеличенную скорость вращения. Ветрогенератор с фиксированный шагом отличается надежностью и простотой.

Все ветрогенераторы условно разделяют на два вида:

• ветрогенераторы промышленного типа;
• домашние ветрогенераторы.

Промышленные ветряки используют для получения большого количества электроэнергии. Для устройства ветрового парка, состоящего из нескольких десятков или сотен ветрогенераторов требуется тщательное обследование местности, которое проводят на протяжении года или двух. Промышленные ветрогенераторы позволяют получать электроэнергию для обеспечения электричеством нескольких десятков домов или определенного производства.

Ветрогенератор для дома — позволяет значительно снизить расходы на электроснабжение и обеспечивает независимость от работы общей электросети.

Рекомендации по выбору ветрогенератора

1. Перед выбором ветрогенератора следует определиться с мощностью и функциональным назначением данного устройства.

2. Внимательно изучите разновидности ветряков и ознакомьтесь с климатическими условиями данного региона, в котором планируется установка ветрогенератора.

3. Определите выходную мощность ветряка, которая напрямую зависит от мощности преобразователя (инвертора). Второе название выходной мощности — пиковая нагрузка — совокупность количества приборов, которые одновременно будут работать с ветрогенератором. То есть, выходная мощность определяется как общая мощность ветряка. Даже при редком, но большом потреблении электроэнергии следует выбирать ветрогенератор с большой мощностью. Чтобы увеличить выходную мощность, следует установить несколько инверторов.

4. Время на непрерывную работу устройства — определяют мощностью аккумулятором, которые устанавливаются на ветряк. При безветренной погоде аккумуляторы обеспечивают помещение электричеством.

5. Темпы заряда аккумулятора определяются мощностью устройства, скоростью ветра, высотой установки и рельефом территории, на которой установлен ветрогенератор. Чем выше мощность ветрогенератора, тем быстрее происходит заряд батарей. При постоянном потреблении электроэнергии или при слабом ветре выбирайте более мощные модели ветряков. Чтобы увеличить скорость заряда батарей, следует подключить несколько генераторов к ветроустановке.

6. Не следует покупать много аккумуляторных батарей, при слабой силе ветра, так как ветрогенератор не успеет заряжать все батареи. Если батареи не до конца заряжаются это приводит к быстрому выходу их строя, поэтому количество батарей следует рассчитывать из потребляемой мощности всех электроприборов в доме.

7. Чтобы ветряк купить, следует обратить внимание на главный фактор — вырабатываемую энергию устройства. Этот критерий указан в технических характеристиках ветрогенератора.

8. Чтобы определить потребляемую мощность дома, в котором будет производиться установка ветряка, следует просмотреть счета за электричество за последние 12 месяцев, и вывести минимальный, средний и максимальный коэффициент потребления энергии.

9. С помощью исследований ближайшей метеорологической станции, узнайте о среднегодовой скорости ветра на предполагаемом участке установки ветряка. Оптимальная работа ветрогенератора обеспечивается при ветре 5 м/с.

10. Лучше устанавливать ветрогенератор как дополнительный источник питания в паре с дизельным или бензиновым генератором.

11. Испытайте ветрогенератор в работе, обратите внимание на уровень шума и необходимость в техническом обслуживании ветряка. Некоторые мощные ветрогенераторы имеют достаточно высокий уровень шума, что приводит к дискомфорту и проблемам с соседями.

12. Средний срок эксплуатации ветрогенератора составляет шесть-семь лет.

13. Лучше отдать предпочтение ветрогенератору, лопасти которого изготовлены из твердых материалов: стекловолокна или металла.

14. Обратите внимание на оптимальную работу ветрогенератора при средней скорости ветра, которая характерна для данного региона.

15. Безредукторные ветрогенераторы намного проще в установке, легко собираются и не требуют дополнительного техобслуживания, в то время как редукторные несмотря на сложность монтажа обеспечивает большую мощность и лучшее качество работы ветряка.

16. Не следует обращать внимание на такие рекламные лозунги о том, что ветрогенератор имеет улучшенную конструкцию, магнитную левитацию или большой контроллер, в большинстве случаи такая реклама, направлена на то, чтобы за обычный ветрогенератор получить больше денег.

17. При покупке ветрогенератора, потребуйте гарантию и выполнение всех обязательств производителя ветрогенераторов перед покупателем. Например, наличие креплений — комплект ветрогенератора, который включает все комплектующие: инверторы, генераторы, аккумуляторы. При покупке данных устройств у разных производителей, риск неправильной работы ветрогенератора увеличивается.

18. Формула расчета мощности ветрогенератора: Р = 0,5 * rho * S * Ср * V3 * ng * nb. Р — мощность ветрогенератора, rho — величина обозначения плотности воздуха, S — величина площади метания ротора, Ср — коэффициент аэродинамического действия, V — величина скорости ветра, ng — радиаторный коэффициент полезного действия, nb — при наличии редуктора. КПД редуктора.

19. Стоимость ветрогенератора напрямую зависит от таких факторов:

• количество лопастей,
• мощность аккумуляторов,
• мощность генератора,
• количество инверторов,
• материал изготовления лопастей,
• наличие редуктора,
• номинальная мощность ветряка,
• тип ветрогенератора: горизонтальный, вертикальный,
• материал, из которого изготовлена установка,
• наличие дополнительных комплектующих.

Обзор производителей ветрогенераторов

Чтобы ветрогенератор купить, нужно предварительно рассчитать мощность ветрогенератора и потребляемое электричество. После проведения расчетов обратите внимание на стоимость ветряка.

Первые позиции по производству ветрогенераторов занимает Германия, Дания и Франция. Несколько десятков лет назад началось изготовление российских ветрогенераторов, которые, по сравнению с зарубежными моделями, требуют усовершенствования.

Рассмотрим основных популярных производителей ветрогенератовор для дома:

1. AEOLOS (Дания)

Особенности ветрогенераторов AEOLOS:

• компания занимается разработкой ветрогенераторов более 35 лет;
• мощность вертикальных ветрогенераторов составляет от 500 Вт до 500 кВт;
• мощность горизонтальных ветряков — 300-10000 Вт;
• сфера применения ветрогенераторов: частный сектор, фермерское хозяйство, обеспечение электричеством поселков и школ;
• высокий уровень выработки электроэнергии;
• использование генератора без редуктора обеспечивает высокий уровень надежности ветроустановки;
• небольшая стоимость технического обслуживания;
• высокий уровень безопасности обеспечивает функция контроля положения устройства ветрогенератора;
• наличие электронной системы торможения.

Технические характеристики AEOLOS Н 1кВт:

• величина номинальной мощности: 1 кВт;
• величина максимальной мощности: 1,5 кВт;
• выходное напряжение: 48 В;
• характеристика лопастей: 3 штуки, материал — стекловолокно;
• особенности генератора: генератор трехфазного магнитноэлектрического типа, который обеспечивает постоянный ток;
• коэффициент полезного действия: менее 0,95;
• гарантийный строк: 5лет;
• максимальный строк эксплуатации: 20 лет.

2. ENERCON (Германия)

Особенности:

• мощность ветрогенераторов компании ENERCON от 330 Вт до 7,58 мВт;
• наличие кольцевого генератора;
• отсутствие трансмиссии;
• выполнение мировых стандартов качества: надежность и долговечность.

Технические особенности ENERCON Е80:

• величина номинальной мощности: 80 кВт;
• величина высоты башни: 53 м;
• величина номинальной скорости ветра: 12 м/с;
• минимальная скорость ветра: 3 м/с;
• максимальная скорость ветра: 30 м/с;
• количество лопастей: 3 штуки;
• величина диаметра ротора: 18 м.

3. AMPAIR (Великобритания)

Характеристика сферы использования:

• катера;
• лодки;
• удаленные автономные системы питания.

Особенности:

• небольшой размер;
• легкий монтаж;
• возможность установки на ограниченном пространстве;
• высокое качество и надежность.

Технические особенности Ampair 100:

• величина номинальной мощности: 100 Вт;
• величина напряжения генератора: 12 Вт;
• характеристика лопастей: 6 штук;
• необходимая скорость ветра: от 3 м/с;
• стоимость: 2700 $.

4. Fair Wind (Бельгия)

Особенности:

• возможность использования в частном доме, отеле, АЗС, на ферме;
• высокий уровень европейского качества;
• изготовление лопастей — бельгийское;
• происхождение генераторов — финское;
• производством инверторов и контроллеров занимается немецкая компания;
• произведение тестирования и проверки каждой ветроустановки;
• максимальные порывы ветра 55 м/с;
• система безопасности имеет полную автоматизацию;
• присутствует пассивное аэродинамическое торможение;
• ветроустановки Fair Wind используют вместе с установками солнечных батарей;
• большая вариация мощностей поможет подобрать ветроустановку для каждого участка индивидуально.

Технические особенности Fair Wind F16:

• величина номинальной мощности: 10 кВт;
• величина диаметра ветроколеса: 4 м;
• величина номинальной скорости ветра: 15 м/с;
• минимальная скорость ветра: 3 м/с;
• количество лопастей: 3 штуки, выполнены из авиационного алюминия;
• величина диаметра ротора: 18 м;
• стоимость: 20000 $.

5. Fuller Wind (США)

Особенности:

• полное отсутствие лопастей;
• компактность использования;
• небольшая стоимость, по сравнению с классическими ветрогенераторами;
• основа ветрогенератора — Турбина Теслы, которая состоит из большого количества металлических дисков, которые разделены кольчатыми прокладками;
• высокий уровень производительности электроэнергии.

6. Fortiss (Нидерланды)

Особенности:

• использование: электроснабжение домов, снабжение телекоммуникационного оборудования, водоочистительные системы;
• обеспечение полной независимости от промышленных источников электроэнергии;
• возможно совместное использование ветроустановок и традиционных источников электропитания;
• стабильное электроснабжение и понижение расходов на электричество;
• простота конструкции и легкость монтажа ветрогенераторов;
• возможность использования солнечных батарей или дизельных генераторов;
• низкий уровень шума;
• высокий уровень безопасности.

Технические особенности Fortiss Montana 5,8:

• характеристика генератора: генератор синхронного магнитного типа;
• максимальная скорость ветра: 55 м/с;
• количество лопастей: 3 штуки;
• необходимая скорость ветра: от 2,5 м/с;
• варианты системы торможения: механический, электрический;
• стоимость: 20000 $.

strport.ru

Ветряной генератор для дома и дачи: видео, как сделать

С каждым днем актуальность использования альтернативной энергии возрастает. Одним из популярных устройств такого типа является ветряной генератор, который можно сделать самостоятельно.

Что это такое

Ветровая турбина или ветровой генератор – это устройство, которое используется для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. Ветряк известен еще с 7 века нашей эры, но тогда он представлял собой ветряную мельницу, в которой энергия от ветра передавалась на перерабатывающие зерно механизмы.

Фото – ветряная мельница

Основным ресурсом для работы такого генератора является ветер. Количественная мера этой энергии является плотность ветра. Данные составляются на основе исследований, с какой силой дул ветер в определенных зонах, как изменялась сила в зависимости от высоты воздушного потока, а также какова плотность воздуха. В зависимости от этих показаний вычисляется, на какой высоте практичнее всего размещать ветряки, сколько полостей нужно и в какой зоне участка их установить.

Сейчас появились усовершенствованные самодельные ветрогенераторы. Помимо преобразования энергии, они могут накапливать её при помощи закона Беца и стандартных аккумуляторов. Несмотря на то, что это устройство является отличным вариантом для автономной электростанции, у него есть свои недостатки:

1. Быстрый износ подвижных частей;
2. Потеря мощности редуктором;
3. Относительно низкий показатель питания.

Виды ветряков и принцип работы

Современные ветровые мельницы бывают с вертикальной и горизонтальной осью. При этом в домашних условиях, а также для обеспечения бесперебойной энергией небольших производств используется модель с осью горизонтального положения.

Фото – вертикальный ветряк

Горизонтальный ветряк состоит из:

1. Коробки передач;
2. Вала ротора;
3. Электрического генератора;
4. Тормозной системы.

Главными конструктивными исполняющими в горизонтальных ветряных генераторах являются вал ротора и электрический генератор. В отдельных случаях система также снабжается дополнительным мотором, для получения энергии от лопастей в экстремальных ситуациях. Мощный ветряк обязательно должен быть дополнен коробкой передач, которая помогает регулировать вращение мельницы в зависимости от силы ветра и потребностей. Лопасти такой модели выполнены из прочного металлического сплава, который не подвержен деформации под воздействием атмосферных осадков или сильного порыва ветра.

Фото – ветряк с горизонтальной осью

Вертикальный ветрогенератор имеет вал ротора, который установлен в вертикальном положении. Самым главным преимуществом такой конструкции является то, что генератору совершенно необязательно, чтоб ветер дул с определенной силой. Обращаем Ваше внимание, что эта модель – единственный ветрогенератор, который не нужно размещать на открытом пространстве. Коробка передач и блок переработки кинетической энергии в электрическую могут располагаться вблизи земли, что значительно облегчает их обслуживание. Основным недостатком такой мельницы является относительная скорость вращения вала, а значит низкий коэффициент мощности. Для увеличения этого показателя часто осуществляется монтаж двигателя, ускоряющего турбинный ветряк для выработки большего количества тока.

Принцип работы ветряного генератора предельно прост. Ветер поворачивает лопасти, которые вращают вал, он, в свою очередь, соединен с генератором. Генератор перерабатывает кинетическую энергию в электрическую и при помощи дополнительных механизмов, направляет её в дом или на определенное оборудование.

Как сделать самодельный ветряк

Сделать ветряной генератор для дома своими руками – это довольно простая задача. В отличие от солнечных батарей, которые очень сложно как установить, так и разработать в домашних условиях, большинство компонентов для мельницы могут просто лежать у Вас в гараже.

Первое, что нужно – это в зависимости от типа станции, разработать чертежи. Мы рекомендуем для производства электроэнергии для дачи или дома сконструировать ветряной электрогенератор с горизонтальной осью, у него проще схема и установка. Далее, необходимо выбрать место, где можно будет установить ветряк. Здесь будьте внимательны, в зависимости от регионов, варьируется допустимая высота ветряка. Также учитывайте расположение коммуникаций во дворе, вывод электричества от дома и прочие факторы.

Для того чтобы сделать самодельный ветряной бытовой генератор, понадобится:

1. Электрический генератор;
2. Турбины подходящего размера;
3. Столб, для того, чтобы установить крупный ветряк;
4. Солнечные батареи;
5. Блок управления и переключения скоростей.

В качестве генератора допустимо использование автомобильного двигателя. На асинхронном моторе гораздо легче работать, т. к. генераторы постоянного тока не предназначены для производства большого количества энергии. Рекомендуем остановить свой выбор на небольших -30-вольтовых агрегатах.

Лопасти можно выбрать из металла, ПВХ или даже дерева. При этом учтите, что металлические турбины будут довольно тяжелыми, для их установки нужно будет монтировать мощную опору. Дерево не подходит для круглогодичной работы на свежем воздухе, поэтому оптимальным вариантом является лопасти из ПВХ. Чтобы сделать из них турбины, нужно разрезать трубы пополам, после на четверти и на основаниях сделать вот такие зацепки, как на фото:

Фото – готовые лопасти из ПВХ

Многие мастера делают лопасти на неодимовых магнитах. Этот подход не влияет на принципиальные параметры генератора, но помогает Вам уменьшить потери мощности. Совет: при помощи таких дополнительных частей можно сделать портативный ветрогенератор, например, для зарядки телефона или ноутбука. Просто переделайте роторный китайский вентилятор – на его лопасти прикрепите магниты. Такая самоделка станет отличным примером вечного двигателя.

Фото – целые трубы ПВХФото – трубы ПВХ разрезанные пополамФото – готовые лопасти из ПВХ

Теперь нужно самому создать подставку для лопастей. Подойдет любая пластина или даже старая шестерня. В ней сверлим несколько отверстий, по два на лопасть и прикрепляем их при помощи болтов.

Фото – подставка для шестерни

Сверху лопастей крепим ступицы, которые также могут быть сделаны из шестеренки. Сверху этот участок нужно прикрыть крышкой для защиты от воды. Теперь нужно сделать хвост для ветряка, прикрепив к нему двигатель. Чтобы создать это конструкцию, Вам понадобится небольшой деревянный брусок, к одной стороне которого монтируется ранее купленный двигатель, а к другой – хвостовик. Эту пластину можно сделать из алюминия или нержавейки. Когда система готова, к ней крепится пропеллер. На этом производство верхней части ветрового генератора завершено.

Фото – установка ветрогенератора

Далее, остается только построить основу для генератора. Устанавливаем столб в выбранное место, заливаем его раствором для прочности и на верхушку монтируем пропеллер. Так при использовании подручных средств можно сделать компактный и бытовой ветрогенератор своими руками.

www.asutpp.ru