Вятърните мелници отдавна са престанали да бъдат екзотична новост, а сега те се считат за една от възможните варианти за спестявания. Въздушните потоци над земната повърхност носят огромно количество енергия, която сега успешно се използва в промишлени вятърни турбини и малки вятърни турбини за лична употреба.

Ще ви кажем как да изберете и технически правилно да инсталирате ветрогенератор за частна къща. В предложената ни статия се описват правилата за монтаж и експлоатация на мини електроцентрали. Заинтересованите купувачи получават съвет относно избора на рейтинг на популярните модели.

Проектиране и принцип на работа на вятърните турбини

Вятърните генератори са специални устройства, които преобразуват кинетичната енергия на вятъра в електрическа енергия. Това са независими източници на електроенергия, които са изключително подходящи за монтаж в частни домове, малки и средни стопанства и производствени бази.

Дизайнът на стандартна мини-електроцентрала за жилищно ползване включва следните функционални елементи:

  1. Лопатките с аеродинамична форма за улавяне на вятъра.
  2. Генератор за производство на променлив ток.
  3. Контролер за автоматично управление на вятърна станция. Позволява ви да регулирате презареждането на батериите, разпределя енергийните потоци между устройствата.
  4. Диск. Специални батерии за натрупване на генерирана електроенергия.
  5. Инвертор, за да приведе параметрите на генерираната енергия към мрежовите стандарти.
  6. Мачтата повдига ножовете до определена височина над нивото на земята.

Мачтите са различни: свободно стоящи без стрии, твърдо фиксирани и включващи стрии. Последните могат да бъдат спуснати и повдигнати за поддръжка, както и за извършване на ремонтни работи.

Под влиянието на вятърни лопатки, монтирани на вала на генератора, започват да се въртят, допринасяйки за изстрелването на ротора. В резултат на това кинетичната енергия на въздушния поток се превръща в механична, а след това в електрическа. Прилича на много опростена схема на вятърната мелница

Всъщност енергията от вятърната електроцентрала не се доставя директно на потребителя. Системата трябва да бъде свързана със специални устройства за преобразуване на електрически ток.

В веригата след генератора се поставя контролер. Той преобразува променлив ток в постоянен ток. В тази форма електричеството се акумулира и съхранява в батерии, а след това от тях чрез инвертор, който преобразува постоянния ток в променлив ток, енергията се подава към частната мрежа.

Такава схема позволява да се изгладят нестабилността на напрежението, както и да се акумулира енергия по време на пълна липса на консумация. А това от своя страна ви позволява да използвате вятърни генератори с по-ниска мощност от общата мощност на домакинските уреди.

По време на преобразуването на електрическия ток съгласно схемата с променливо-постоянна променлива се появяват определени енергийни загуби, които съставляват приблизително 20%

Заедно с автономната вятърна станция можете да инсталирате както соларни модули, така и горивни генератори.

Ако няколко устройства за генериране на електроенергия участват едновременно, схемата се допълва с още един елемент - автоматичен превключвател (ABP). Необходимо е, така че когато един източник на алтернативна енергия бъде изключен, се стартира друг - резервен.

Структурата на модерните вятърни станции използва различни конструкции на ротори - въртящи се части. Те имат своите предимства и недостатъци, различна ефективност и функционалност. В момента има много разработки на автономни системи, които могат да взаимодействат с ветрове с различни скорости и силни страни.

Видове вятърни електроцентрали

Според вида на потребителите се разграничават автономни вятърни генератори и инсталации с мрежово предназначение. Първите осигуряват енергия на потребителите, отдалечени от централните електрически мрежи.

Втората - може да има няколко десетки / стотици вятърни турбини, които формират една система и дават енергия на общата мрежа. Мощността на автономните единици рядко надвишава 75 kW, докато мощността на мрежовите инсталации започва от 100 kW.

В зависимост от вида на конструкцията се разграничават ветрогенератори:

  • с вертикална ос на въртене;
  • с хоризонтална ос на въртене.

Тези устройства се използват за различни работни условия, но най-често има модели с хоризонтална ос. Те работят като обикновени фрези и имат подобна структура. Оста на ротора се върти успоредно на земната повърхност.

Такива единици се отличават с висок коефициент на полезно действие (около 40%), просто регулиране на мощността и по-достъпна цена, но също така се характеризират с високо ниво на генериран шум и вибрации. В допълнение, те трябва да се съсредоточат върху посоката на вятъра.

За да монтирате вятърна мелница с хоризонтален ротор, имате нужда от около 120 м свободно пространство и мачта не по-малка от 8 м височина

Вятърните генератори с вертикална ос на въртене имат по-компактен дизайн, те са по-малко податливи на фактори на околната среда.

В устройства от този тип турбината е разположена перпендикулярно на равнината на Земята. Такива конструкции работят дори от слаби ветрове и не зависят от посоката на въздушния поток.

Ниското ниво на шума (до 30 dB) дава възможност да се инсталират вертикални вятърни турбини на покривите на сградите

Въпреки това, съществува значителен недостатък - ефективността на такива генератори е само 15%. Освен това те са по-скъпи от моделите с хоризонтална ос на въртене.

Моделите на вятърните турбини се различават не само по местоположението на оста на въртене, но и в:

  • броят на ножовете - има вятърни мелници с две и три лопатки, има и многослойни модификации;
  • материали за производство на функционални части - с ветроходни и твърди остриета;
  • стъпка на винта - регулируема или фиксирана.

Въртенето на мулти-острие стационарни вятърни турбини започва дори с лек вятър, но за работата на дву- и трилопастните устройства се нуждае от по-силен вятър. В същото време всяко допълнително острие в конструкцията създава по-голямо съпротивление на колелата, което прави по-трудно постигането на стандартната работна скорост на генератора.

В зависимост от материала за производство на лопатки за вятърни турбини, могат да възникнат известни затруднения в работата. Елементите за плаване са по-лесни за производство и следователно струват по-малко.

Но ако е необходимо да се осигури надеждна работа на вятърната турбина за автономно електрозахранване, е необходимо да се даде предимство на конструкции с твърди остриета, изработени от метал или армирано фибростъкло.

Що се отнася до стъпката на винта, тя също не е толкова проста. Променливата стъпка ви позволява значително да разширите обхвата на ефективните скорости за вятърна станция и това е голям плюс. Но в същото време, такъв механизъм намалява цялостната надеждност на стационарната инсталация и значително тежи колелото на вятъра, усложнявайки работата на устройството.

Възможността за инсталиране на вятърен генератор

Малките вятърни централи днес са широко използвани като алтернативни източници на електроенергия, които ви позволяват да постигнете реални икономии.

Такива устройства, като правило, се инсталират в крайградските зони, в райони, отдалечени от основните електрически мрежи. Но това не е единствената причина, поради която хората все повече предпочитат структури от този тип.

Собствениците на земи успешно използват вятърни генератори за постигане на пълна автономност и значителни икономии на енергия

Но не всяка зона е подходяща за инсталиране на вятърна турбина. За да може мини-електроцентралата да функционира пълноценно през периода на експлоатация, обявена от производителя, климатичните условия на зоната трябва да отговарят на изискванията на специално оборудване.

Средната скорост на вятъра не трябва да бъде по-малка от 4.5-5 m / s. Само в този случай монтирането на конструкция с вятърна турбина ще бъде икономически обосновано.

За да намерите приблизителни данни за средната годишна скорост на вятъра по региони, трябва да видите специална карта на ветровете. По-точна информация може да бъде получена с помощта на анемометър и устройство за четене на сигнали.

Измервателната система трябва да бъде инсталирана на голяма надморска височина, така че близките сгради и дървета да не нарушават резултатите.

Ако решите да инсталирате мини ветроенергиен парк за вашия дом, трябва да помислите и за наличието на свободно пространство. Трябва да се има предвид, че вятърът трябва да се разхожда напълно свободно по остриета, добре, без никакви препятствия по пътя да ги достигне от различни страни.

Ето защо идеалното място за инсталиране на вятърна турбина се счита за върха на хълмовете, където въздушните маси се уплътняват със съответното увеличение на налягането и скоростта на вятъра. Подходящи са и морските райони и степната зона.

За да извлечете максимума от вятърната мелница, трябва да я инсталирате на място, където няма дървета и високи сгради.

Всички препятствия в радиус от 250 m ще повлияят на работата на вятърния генератор. За да се постигне максимална ефективност, е необходимо оста на турбината да се постави над нивото на препятствието поне с 4-5 m.

Правила за избор на оборудване

Изборът на ветрогенератор за къщата трябва да се подхожда отговорно.

Предварително трябва да съберете основна информация:

  1. Изчислете номиналното и максималното количество електроенергия, за да посрещнете нуждите на къщата.
  2. Преглед на данните за средната годишна скорост на вятъра в района на пребиваване за определяне на периодите, когато вятърната турбина ще бъде неактивна.
  3. Вземете под внимание климатичните особености на района. Ако през зимния сезон има силни студове, инсталирането на вятърна станция няма да бъде оправдано.
  4. Разберете интензитета на генерирания шум, когато работят вятърни турбини.
  5. Да се ​​сравнят техническите характеристики на устройствата от различни производители.

Изборът на компонентите на функционалните елементи за ветроенергийна инсталация се извършва според номиналната стойност на мощността. В този случай ролята и номиналната скорост на вятъра - стойностите, при които вятърният генератор произвежда изчисленото количество електрическа енергия.

Ако инсталацията произвежда максимална мощност при скорост на вятъра 11 m / s и средната стойност във вашата област достига 4.5 m / s, вятърната мелница няма да произведе количеството енергия, обявено от производителя

Трябва да се обърне внимание и на факта, че мощността на вятърния генератор зависи от диаметъра на колелото, образувано от лопатките. Ако увеличите размера на 2 пъти вятърната турбина при същата скорост на вятъра, ще произведете 4 пъти повече електроенергия.

Важен е и капацитетът на батериите. В случай на спокойствие, те трябва да имат достатъчно енергия, за да осигурят дом.

По-добре е да се възложи инсталирането на частна мини-електроцентрала за вятърна мелница на компания, специализирана в този вид работа. Основната цел е да се осигури максимална сигурност. Цялостният дизайн на вятърните мелници трябва да гарантира стабилност дори в случай на екстремни метеорологични условия.

Моделите с ниска мощност на вятърни турбини с леки ниски мачти могат да бъдат монтирани независимо. Централната опора трябва да бъде монтирана върху армирана стоманобетонна основа. За странична стабилност на дизайна използвайте 3-4 стрии.

Приблизителни цени и вятърни турбини за изплащане

Популярността на вятърните турбини нараства всеки ден. Те са изгодно да оборудват големи и скъпи вили, чието съдържание изисква много електрическа енергия.

Препоръчително е да се инсталират вятърни турбини в населени места, в които няма централизирано електрозахранване или захранването се извършва с постоянни прекъсвания.

Именно в такива случаи вятърните турбини ще дойдат на помощ, чието използване има няколко предимства:

  • преобразуване на енергията на въздушния поток в свободно електричество;
  • екологична безопасност на вятърните турбини;
  • липса на суровини и отпадъци при производството на електроенергия;
  • минимално износване на функционалните части;
  • дълъг живот - 25-30 години;
  • Не е необходимо постоянно да се следи работата на вятърния парк.

Недостатъците включват променливостта и непредсказуемостта на вятърната енергия. За да се сведат до минимум загубите, е необходимо дублиране на източника или е необходимо инсталирането на допълнителен буфер за съхранение на енергия. Също така, въртящото се колело на вятъра представлява потенциална заплаха за летящите птици.

Вятърните електроцентрали създават шум, съпоставим с шума на превозните средства при движение със скорост около 70 км / ч. Повишеното ниво на шума не само плаши животните, но и причинява дискомфорт на хората.

Друг съществен недостатък на вятърните турбини за жилищно ползване е високата цена. Тези обемисти конструкции са изработени от скъпи материали, пълни с контролер, батерии, инверторен блок и мачта.

Трябва да се отбележи, че местните вятърни турбини от руски производители, както и висококачествените вятърни турбини, произведени в Китай, са много по-евтини от европейските. Цената на местните вятърни турбини с вертикална ос с номинална мощност до 2 kW варира в диапазона от $ 1300-2500.

Но на тази цена оборудването включва само генератор с остриета. Останалата част от оборудването трябва да се закупи отделно или да се направи самостоятелно. Пълните инсталации са по-скъпи с около 40-50%.

Цената на вятърните станции за домашна употреба с капацитет от 3 kW до 7 kW е много по-висока. Такива генератори със свързано оборудване ще струват на купувача $ 5000-12000.

Понастоящем използването на вятърни турбини като алтернатива на централизираното електроснабдяване е нерентабилно поради високата цена на оборудването

И дори когато има прекъсвания в доставката на електрическо захранване, не винаги е препоръчително да се инсталира вятърен генератор. Ще бъде по-лесно и по-евтино да се инсталира система за непрекъсваемо захранване на базата на индустриални батерии в комбинация с UPS.

Има смисъл да се инсталира вятърна електроцентрала на места, където достъпът до централизираното електрозахранване е напълно отсъстващ. Срокът на възвръщаемост в този случай е 25 години.

Преди закупуване на компоненти за сглобяване и инсталиране на генератор на вятърна енергия, препоръчително е да се извършат изчисления с помощта на формулите, дадени в статията, която препоръчваме. Тук ще намерите реда и правилата за извършване на изчисления.

Преглед на най-добрите марки и инсталации

На руския пазар на вятърни генератори са представени както надеждни, така и сравнително евтини устройства от местни марки, както и различни функционални модели на вятърни турбини от чуждестранни производители. За да определите избора на инсталация за дома, трябва да сравните характеристиките на различните единици.

№ 1 - Condor Домашни вятърни генератори (Русия)

Поредица от вятърни турбини за домашна употреба включва устройства с мощност 0, 5-5 kW. Те могат да бъдат основен източник на електричество или допълнителни. Condor Home станции са адаптирани за работа в условия на ниска температура и са в състояние да произвеждат енергия дори при слаб вятър.

В зависимост от модела, корпусът на генератора е изработен от пластмаса или от алуминий, а остриетата са направени от фибростъкло. Има ефективна двойна спирачна система. Мачтата е композитна, опъната, има височина 8-12 м. За да монтирате тези възли, се нуждаете от пилотна или бетонна основа.

Домашните вятърни генератори Condor Home са напълно готови продукти, които не изискват специални знания или технически умения за работа. Устройствата са проектирани да електрифицират както самостоятелни сгради, така и малки селища като част от вятърни електроцентрали

Основното оборудване включва мачта и удължения, генератор, ротор и лопатки, регулатор на заряда, фиксиращи елементи.

№ 2 - мини-електроцентрали Falcon Euro (Русия)

Това са високотехнологични вертикални ветрогенератори с мощност 1-15 kW. Използва се за основно / резервно захранване за потребители, отдалечени от електропроводи. Може да се използва като част от комплекс със слънчеви панели и горивен генератор.

Вятърните мелници са оборудвани с мощни неодимови магнити. Началната скорост на вятъра за стартиране на инсталацията е 1, 5 m / s, номиналната скорост - 11 m / s. Инсталираната аеродинамична спирачка помага да се ограничи скоростта на колелото. Заявеният срок на експлоатация от производителя е 20 години, фабричната гаранция за мини-електроцентралите е 36 месеца.

Ветрогенераторите Falcon Euro се отличават със своята надеждност при работа и непретенциозна поддръжка. С помощта на устройства от тази серия лесно се решават проблемите на електроснабдяването както на локални, така и на островни обекти.

Основният комплект на инсталацията Falcon Euro включва няколко функционални елемента: колело на вятъра, генератор и контролер, мачта, вградени части. Инверторната инсталация и акумулаторните батерии се избират отделно.

№ 3 - Вятърни турбини „Сокол“ (Русия)

Малките вятърни турбини от тази марка могат да осигурят електричество и малки вили и средни предприятия. За домашна употреба са налични SAV устройства с капацитет от 0.5-15 kW.

Те се характеризират с висока ефективност при ниски ветрове, функционират плавно при ниски и високи температури в диапазона от -50 ° C до +50 ° C, имат ниско ниво на генериран шум и устойчивост на външни влияния.

Елементи за производство на електроенергия Sokol Air Vertical не зависи от посоката на вятъра. Инсталациите с вертикална ос работят автоматично без придружители. Конструкцията осигурява електромагнитна и аеродинамична спирачна система за ограничаване на оборотите на колелото на вятъра.

Ножовете са изработени от армиран полиестер или алуминий (в зависимост от модела), имат самопрофилен профил. Генераторът е многополюсен трифазен с възбуждане от постоянни магнити.

Вятърни турбини Sokol Air Vertical дават номинална мощност при скорост 7-8 m / s, което им позволява да се използват в райони с ниска средногодишна скорост на вятъра.

Основното оборудване на вятърна електроцентрала включва: вятърна турбина с контролер за зареждане на батерията, мачта с скоби, комплект за монтаж. Инверторът и батериите се избират според техническата задача поотделно.

№ 4 - Енергийни вятърни генератори (Русия)

За купувачите се предлагат единични и трилопасни модели с универсални продукти с мощност 1-10 kW. Тези вятърни мелници са страхотни за създаване на проекти за предоставяне на електричество на частни домове и вили.

В основата на инсталациите Energy Wind са направени от здрави остриета от армирано стъкло, оцветено с автокемал, и надеждна система на заключение от въздушен поток. Тези единици с хоризонтална ос на въртене работят стабилно при температури от -40 до +40 градуса по Целзий.

Минималната работна скорост на вятъра е 2 m / s, с някои позиции на острието 3 m / s, препоръчителната височина на мачтата е 8-20 m. Средната продължителност на живота на руските марки е 25 години, официалната гаранция от производителя е 3 години.

Енергия Вятърните вятърни турбини не изискват постоянна грижа или поддръжка, което допринася за бързото реинвестиране на инвестираните средства

Основното оборудване на заводите включва генератор с постоянен магнит с монтиране към мачтата и завъртащ механизъм, лопатки, комплект скрепителни елементи за сглобяване на вятърна турбина. Мачтата, както и контролерът, инверторът и батериите за акумулиране на електричество трябва да бъдат закупени отделно.

5 - Вятърни мелници Altek EW (Китай)

Вид на вятърните турбини - с хоризонтална ос на въртене. Устройствата с номинална мощност от 1 kW до 10 kW са отлични за решаване на проблемите на електрозахранването на вили и вили.

Защитният корпус на вятърните турбини Altek EW е изработен от алуминиева сплав, което значително опростява конструкцията. Функционалните метални части на генератора са покрити със силикон за устойчивост на топлина.

Ножовете са изработени от пластмаса, подсилена с влакна. Стартовата скорост на вятъра за изстрелване на местни единици на китайската марка е 2, 5 m / s, номиналната скорост е 12 m / s.

Вятърните турбини Altek EW са едни от най-достъпните устройства за производство на електроенергия, които се представят на съвременния пазар на алтернативна енергия.

Основната конфигурация включва остриета, генератор и контролер. Останалите функционални елементи за вятърната мелница трябва да бъдат закупени.

Ако цената на фабрично изработения комплект изглежда твърде висок, има смисъл да се изгради вятърен генератор със собствените си ръце. Статията, препоръчана от нас, описва производството на единица, използвана в домакинството на перална машина.

Заключения и полезно видео по темата

Перспективи за използване на вятърни турбини:

Принципът на работа на съвременните вятърни турбини. Как энергия ветра преобразуется в электричество:

Даже сегодня использование ветрогенераторов требует постоянного развития. Возможности и долгосрочные перспективы этого альтернативного способа выработки электроэнергии многообещающие. Однако нужны определённые меры как со стороны производителей оборудования, так и от администраций населённых пунктов.

Установка малых ветряных генераторов для частных домохозяйств проблему энергоснабжения в регионах полностью не решит. Но для отдельных владельцев участков данный вариант может стать выходом из положения.

Расскажите о собственном опыте в выборе или установке ветряка на загородном участке. Пишите, пожалуйста, комментарии, размещайте фото и задавайте вопросы в расположенном ниже блоке. Делитесь технологическими тонкостями и полезными сведениями, которые пригодятся посетителям сайта.

Категория: