Сегодня, по мере повышения тарифов на электричество и усиления стремления людей построить загородные коттеджи и дачи подальше от «цивилизации», многие хозяева частных владений все чаще обращаются к поиску альтернативных источников энергии. Самым дешевым на настоящий момент является сила ветра. Для ее использования конструируются специальные устройства. Далее в статье рассмотрим, что собой представляет ветряной генератор. ветряной генератор

Терминология

Генератор электричества ветряной представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию воздушного потока в механическую. Эта сила запускает вращение ротора. Вследствие его работы впоследствии механическая энергия преобразуется в электрическую.




Использование в промышленности

Такие устройства сооружаются крупными частными или государственными энергетическими компаниями. Обычно их объединяют в так называемые сети. В результате получаются ветровые электростанции. Такие промышленные сети отличаются от атомных или тепловых полным отсутствием как сырья (топлива), так и отходов. Для того чтобы генератор для ветряной электростанции работал без сбоев, среднегодовая скорость потоков воздуха должна быть высокой. Мощность современных систем может достигать 7.5 МВт.

Некоторые сложности эксплуатации

Промышленный ветряной генератор монтируется на специально подготовленной площадке в течение семи или десяти дней. А получение разрешений на сооружение конструкции может занять в некоторых случаях больше года. Кроме этого, необходимы продолжительные исследования на участке, где будет осуществляться установка ветряных генераторов. Как минимум в течение года изучается направление и скорость потоков воздуха. Все эти мероприятия существенно увеличивают период воплощения проектов в жизнь. установка ветряных генераторов




Краткая историческая справка

Стоит отметить, что энергией ветра люди начали пользоваться еще в давние времена. Простым примером может служить парус. За 200 лет до нашей эры уже сооружались ветряные мельницы, а после открытия электричества люди стали пытаться использовать силу воздушных потоков для его получения. Вплоть до 50-х годов предыдущего века шла непрерывная работа по конструированию и проектированию нового оборудования в Советском Союзе. Ветряные генераторы были широко распространены в стране.

Область применения

Ветряной генератор может как использоваться прямо по назначению, так и выполнять исключительно декоративные функции. Пропеллер можно оснастить трещоткой и поставить устройство в любое подходящее место. В промышленных целях ветряной генератор применялся раньше для перемалывания зерна. Сегодня для этих целей используется другое оборудование, как правило. Часто используются ветряные генераторы для дома. Отзывы владельцев загородной недвижимости свидетельствуют об эффективности такой конструкции в процессе накачки воды. Так, по словам некоторых пользователей, агрегат способен поднять из скважины либо колодца порядка 30-50 литров/час. Очень актуальны такие генераторы для дачи. Ветряные конструкции часто незаменимы там, где есть перебои с подачей тока в сеть. Их применяют и для запуска системы отопления. Однако наиболее широко используется ветряной генератор для получения электроэнергии.


Классификация

Если возникла необходимость приобрести ветряной генератор для частного дома, то следует подробнее познакомиться с видами этого агрегата и принципом работы. Конструкция может быть карусельного типа. В этом случае в нем присутствует вертикальная ось вращения. Также конструкция может быть и крыльчатой. Это значит, что ось вращения у агрегата горизонтальная. Далее рассмотрим каждый вид отдельно. генератор для ветряной электростанции

Карусельная конструкция

Такой ветряной генератор, несомненно, имеет свои достоинства. Он довольно быстро набирает силу тяги в процессе увеличения силы воздушного потока. Впоследствии скорость вращения находится практически на одном уровне. Такая конструкция самостоятельно отслеживает направление ветра. Это значит, что ей не нужны дополнительные приспособления. Ветряной генератор карусельного типа тихоходен. Это позволяет использовать достаточно простые схемы. При этом тихоходность существенно ограничивает применение конструкций. Это связано с тем, что появляется необходимость дополнительно использовать повышающие редукторы. Мультипликаторы имеют достаточно низкий КПД. Без редуктора эксплуатация ветрогенератора существенно затрудняется.

Крыльчатая конструкция

Что собой представляет такой генератор (ветряной)? Отзывы многих пользователей говорят в пользу такой конструкции. У агрегата крыльчатого типа достаточно много преимуществ по сравнению с описанным выше. К несомненным плюсам, которым обладает такой ветряной генератор, пользователи относят достаточно высокую скорость вращения. Благодаря этому нет необходимости в дополнительном использовании мультипликатора. Лопасти крыльчатой конструкции должны быть расположены перпендикулярно воздушному потоку, то есть вертикально. Для этого применяется стабилизатор. Еще одним преимуществом, которым, по словам пользователей, обладает крыльчатый ветряной генератор, является высокий коэффициент преобразования энергии воздушного потока. Вместе с этим скорость вращения в таких конструкциях обратно пропорциональна числу лопастей. В связи с этим агрегаты имеют, как правило, не больше трех крыльев. Широкая популярность таких установок обусловлена также и простотой изготовления конструкций. ветряные генераторы для дома отзывы


Критерии выбора устройства

В первую очередь необходимо определить точно среднюю скорость и преимущественное направление воздушного потока на месте, где будет работать агрегат. Следует знать о некоторых параметрах. Так, начальная скорость, при которой запускается вращение лопастей, составляет 2 м/с. Максимальной эффективности агрегат достигает при потоке в 9-12 м/с. Мощность генератора зависит от диаметра винта и скорости ветра.

Особенности конструкции

Из чего состоит домашний ветряной генератор? Сама конструкция включает в себя колесо с лопастями. В ней также присутствует редуктор. Этот механизм предназначен для преобразования и передачи крутящего момента. Также в конструкции есть мачта. На нее устанавливается само устройство. Также агрегат оснащается батареей и инвертором. С помощью последнего осуществляется преобразование постоянного тока в эффективный переменный.

Устройство и сеть

Большинство существующих сегодня агрегатов работают при наличии централизованного либо локального электрического источника. В качестве него, например, может выступать дизель-генератор. Необходимость в использовании дополнительного источника объясняется нестабильностью воздушных потоков. В данном случае сеть выполняет стабилизирующую задачу. Существуют определенные условия для использования таких конструкций. Одним из основных является то, что мощность сети в обязательном порядке должна быть выше, чем у ветряного генератора, минимум в 1.8 раза.

Принцип работы

Мощные потоки воздуха приводят в движение лопасти ветряного генератора. Они начинают вращаться. Получаемая энергия передается на мультипликатор посредством ротора. Как выше было сказано, агрегаты могут функционировать как по отдельности, так и группами. В некоторых конструкциях мультипликаторы устанавливаются для повышения производительности устройства. Следует сказать, что не все могут приобрести такой агрегат. В связи с этим некоторые люди сооружают ветряные генераторы для дома своими руками. Каким образом это сделать, рассмотрим далее.

Тип агрегата

Какими бывают ветряные генераторы для дома? Существует два вида устройств. Первый – горизонтальный, а второй – вертикальный ветряной генератор. Последняя конструкция, по словам самих пользователей, более проста в сборке и монтаже – балансировка устройства достаточно легкая. Кроме того, эта система обладает более высоким коэффициентом эффективного ветряного воздействия. Чем мощнее выбранное для сборки устройство, тем большим будет вес и диаметр колеса. Это, в свою очередь, усложнит балансировку и монтаж. домашний ветряной генератор

Комплектующие

Перед тем как сделать ветряной генератор, следует подготовить все необходимые элементы и детали:

  • Аккумулятор на 12 V. Можно использовать автомобильное устройство, но лучше купить альтернативное. Такой аккумулятор будет более безопасным и долговечным.
  • Генератор на 12 V.
  • Ротор 1.5-2 м.
  • Металлическую бочку или ведро (большое). Емкость желательно использовать алюминиевую или из нержавейки.
  • Реле зарядки аккумулятора.
  • Реле для зарядки лампы (автомобильное, например).
  • Полугерметичный выключатель.
  • Распределительную коробку.
  • Вольтметр. Можно использовать автомобильный.
  • Мачту, высота которой — от 2-х до 10-ти метров. Изготовить ее можно и самостоятельно. Для этого потребуются трубы ПВХ и металлические детали для основания.
  • 4 болта М6.
  • Провода.
  • Нержавеющую проволоку или хомуты. Этими элементами будет осуществляться крепление к мачте.

Также будут нужны следующие инструменты:

  • Кусачки.
  • Дрель и сверла.
  • Отвертка.
  • Ключи.

Монтаж мачты

Перед ее установкой необходимо залить фундамент в соответствии с объемом основания и сечения трубы. При этом следует учитывать особенности климата и свойства грунта. Установка мачты с ветряным двигателем осуществляется после застывания раствора (спустя не менее недели после заливки). Можно просто вкопать шест в землю и закрепить растяжки. Однако этот вариант менее надежен. как сделать ветряной генератор

Ротор

Диаметр выбирается в соответствии со среднестатистической скоростью ветра. Делается ротор и переделывается шкив (специальное фрикционное колесо с ободом либо канавкой по окружности, предназначенное для передачи движения приводному ремню или канату). Фактически при ветре со скоростью до 6-7 м/с мощность элемента 3 м будет выше.

Крылья

Бочку разделяют на 4 равные части. Для этого используется рулетка и маркер. Вырезаются лопасти при помощи ножниц по металлу. Крылья после этого фиксируют к шкиву и днищу. В качестве крепежных элементов используют болты. Места для них следует вымерять очень точно, в противном случае в дальнейшем придется часто регулировать вращение. Лопасти отгибаются осторожно, в пределах разумного, чтобы предотвратить излишние порывы при воздушном потоке.

Сборка

К генератору подсоединяют провода и собирают цепь в распредкоробке. Агрегат крепится к мачте. Провода фиксируются на шесте и генераторе. Далее агрегат, а затем аккумулятор подсоединяют в цепь. С помощью проводов, сечение которых до 2.5 кВт, подключается нагрузка. В зависимости от степени изгиба лопастей задается скорость вращения. Такого агрегата должно быть достаточно для обеспечения энергией загородного дома либо дачи.

Увеличение производительности

При повышении мачты до 20-25-ти метров скорость воздушного потока усилится на 30%. При этом будет увеличена и выработка энергии до 1.5 раз. Этот вариант используется при сниженной скорости ветра (до 4 м/с). При высокой мачте устранится влияние деревьев и построек. Вот как сделать ветряной генератор самостоятельно. генератор электричества ветряной

Развитие индустрии

Сегодня можно приобрести домашний ветряной генератор по вполне приемлемой стоимости. Это говорит о постоянном и активном развитии этой индустрии. Приобретая или самостоятельно собирая установку, можно на довольно продолжительное время обеспечить энергетическую независимость собственного жилья. Как правило, для небольшого строения достаточно агрегата с номинальной мощностью 1 кВт. При этом скорость ветра на участке работы устройства должна составить 8 м/с. Если на местности нет стабильного воздушного потока, или он слаб, устройство можно оснастить дизель-генератором либо фотоэлектрическими элементами. В России сегодня отмечается только зарождение тенденции установки ветряных генераторов. На отечественном рынке представлена продукция только нескольких производителей маломощных агрегатов для бытовых нужд. Стоимость ветрогенераторов на 1кВт в полной комплектации начинается от 35-40 тысяч рублей. Это цены двухлетней давности. Для установки устройства нет необходимости оформлять сертификат.

Недостатки и преимущества эксплуатации

Несмотря на постоянный рост тарифов на энергоносители, себестоимость самой электроэнергии не составляет в какой-либо мере значительную величину в основной массе производств при прочих затратах. Для потребителя сегодня ключевыми факторами являются стабильность и надежность снабжения. Основными причинами, провоцирующими удорожание энергии для применения в промышленных целях, получаемой от ветряных генераторов, считаются:

  • Необходимость автономного функционирования на протяжении некоторого времени. В этих случаях используются аккумуляторы.
  • Необходимость в получении электрической энергии промышленного качества. Для этого применяется инвертор.
  • Необходимость продолжительной бесперебойной работы. В таких случаях дополнительно используются дизель-генераторы.

Что касается применения устройств в быту, то к минусам эксплуатации следует отнести:

  • Высокую стоимость аккумуляторных батарей. Она составляет примерно 25% от цены самого устройства.
  • Сравнительно высокую стоимость инвертора.
  • Для обеспечения надежного снабжения электричеством применяется в некоторых случаях дизель-генератор. Его стоимость сравнима с ценой на само устройство.

Однако следует отметить, что данные факторы теряют свою актуальность при современном ИБП с двойным преобразованием и наличии общей сети. Сегодня с экономической точки зрения наиболее целесообразно в промышленных целях получать при помощи ветряного генератора не электроэнергию, а постоянный либо переменный ток. Впоследствии он преобразуется в тепло для получения горячей воды и отопления жилья. Для этого используются ТЭНы. У данной схемы есть свои преимущества. В частности, аккумулятором энергии может в этом случае выступать обычный бойлер с водой, для потребления тепла предъявляются не такие жесткие требования по бесперебойности и качеству снабжения.