Технологии развиваются. Строятся энергонезависимые дома, офисы, наземные и водные станции. Наша команда инженеров поможет вам с выбором оборудования, расчетами, проектированием и установкой. Мы готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.
Принцип работы
Вращательная сила преобразуется в электрическую энергию, которая накапливается в аккумуляторе. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее вращаются лопасти, вырабатывая больше энергии. Поскольку ветряная турбина максимально использует альтернативный источник энергии, одна сторона лопастей закруглена, а другая относительно плоская. Когда поток воздуха проходит над закругленной стороной, создается вакуумный участок. Это приводит к тому, что лопасть всасывается и тянется вбок. Это создает энергию, которая заставляет лопасти вращаться.
Схема ветряной турбины: показан принцип преобразования энергии ветра и работа внутренних механизмов
Во время своего вращения винты также вращают ось, соединенную с ротором генератора. Когда двенадцать магнитов, прикрепленных к ротору, вращаются в статоре, генерируется переменный электрический ток, который имеет ту же частоту, что и обычная электрическая розетка. Это и есть основной принцип работы ветряной турбины. Переменный ток можно легко генерировать и передавать на большие расстояния, но его нельзя хранить.
Схема ветрогенератора
Для этого переменный ток должен быть преобразован в постоянный. Эту задачу выполняет электронная схема внутри турбины. Для выработки большого количества электроэнергии производятся промышленные ветряные турбины. Ветряная электростанция обычно состоит из десятков установок. Используя такое устройство у себя дома, можно добиться значительного снижения затрат на электроэнергию. Принцип работы ветряных турбин делает их подходящими для такого применения:
- для автономной работы;
- параллельно с резервной батареей
- в сочетании с солнечными батареями;
- параллельно с дизельным или бензиновым генератором.
Система торможения вращения лопастей
Устройство оснащено специальной системой торможения для предотвращения поломки в случае высокого давления воздуха. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь эта сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, которое замедляет ротор. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.
Конструкция ветряной турбины и ее компоненты
При ветре свыше 50 км/ч тормоза автоматически замедляют ротор. Если скорость ветра достигает 80 км/ч, система торможения полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы таким образом, чтобы максимально использовать энергию воздуха. Когда дует ветер, лопасти вращаются, а генератор преобразует их движение в электрическую энергию. Осуществляя двойное преобразование энергии, турбина вырабатывает электричество из обычного движения воздушных масс.
Ветряная турбина выглядит как флюгер – направлена в ту сторону, откуда дует ветер.
Это устройство очень полезно не только в экстремальных условиях, но и в повседневной жизни. Довольно часто ветрогенераторы используются в дачных домиках или в населенных пунктах, где регулярно случаются перебои с электричеством. Автономный автономный источник электроэнергии имеет следующие преимущества
- установка не наносит вреда окружающей среде;
- нет необходимости в дозаправке
- не накапливаются отходы;
- устройство работает очень тихо;
- он имеет длительный срок службы.
Все ветряные турбины работают одинаково. Сначала переменное напряжение, получаемое от давления ветра, преобразуется в постоянный ток. Это приводит к зарядке аккумулятора. Затем инвертор снова вырабатывает переменный ток. Он используется для работы лампочек, холодильника, телевизора и т.д. Аккумулятор позволяет использовать электроприборы в безветренную погоду. Кроме того, напряжение в сети остается стабильным при сильных порывах ветра.
Основные типы ветряных турбин
Модели ветряных турбин имеют различную конструкцию и различаются по выходной мощности. В зависимости от геометрии вращения главной оси ротора они делятся на:
- Вертикальный тип – турбина располагается вертикально по отношению к плоскости земли. Она начинает работать при слабом ветре.
- Горизонтальный тип – ось ротора вращается параллельно плоскости земли. Он обладает высокой способностью преобразовывать энергию ветра в переменный и постоянный ток.
Рассмотрим эти типы более подробно, поскольку в каждом из них есть изменения и усовершенствования.
Разновидности вертикальных генераторов (карусельного типа)
Вертикальные преобразователи ветра в электроэнергию часто используются в бытовых целях. Эти типы ветрогенераторов просты в обслуживании. Основные компоненты, требующие внимания, расположены в нижней части устройства и легко доступны.
1 Роторные генераторы Савуниса
Состоят из двух цилиндров. Постоянное осевое вращение и поток ветра не зависят друг от друга. Даже при внезапных порывах ротор вращается с первоначальной скоростью.
Отсутствие влияния ветра на скорость вращения является несомненным преимуществом. Плохая новость заключается в том, что оно не использует все преимущества элементарной силы, а только треть. Полуцилиндрическая конструкция лопастей обеспечивает только четверть вращения.
2 Роторные генераторы Дахира
Оснащены двумя или тремя лезвиями. Их можно легко собрать. Конструкция проста и незамысловата. Управляются вручную.
Недостатком является то, что турбины не очень мощные. Сильные вибрации вызывают сильный шум. Этому способствует большое количество лопастей.
3 Спиральный ротор
Вращение ветрогенератора происходит равномерно за счет вращающихся лопастей. Подшипники не изнашиваются быстро и поэтому имеют гораздо больший срок службы.
Установка занимает много времени и сложна в монтаже. Высокая стоимость обусловлена сложной технологией производства.
4 Многолопастной ротор
Вертикально-осевая конструкция с большим количеством лопастей делает ее уязвимой даже при очень слабом ветре. КПД таких ветрогенераторов очень высок.
Юридические требования
Для того чтобы ветрогенератор, установленный в частном доме или на соседнем участке, получил юридическое разрешение, он должен отвечать следующим требованиям
- Мощность не более 5 кВт. Приборы с таким рейтингом относятся к категории бытовых приборов, которые не требуют контроля со стороны органов энергетического регулирования.
- Нет никаких муниципальных, территориальных или технических ограничений на занимаемую площадь. Некоторые частные территории могут находиться внутри особо охраняемых, редких природных или других статусных объектов, внутри которых запрещено размещение определенных технических приборов.
- Согласование с соседями (помехи, шум, падающая тень и т.д.). Все виды помех, создаваемых установкой, могут вызвать жалобы не только соседей, но и близлежащих предприятий или передающих центров.
- Высота мачты в соответствии с местными и федеральными требованиями. Высота мачты обычно не превышает 15 метров, но могут быть исключения. Поэтому, прежде чем возводить высокое строение, убедитесь, что оно отвечает всем необходимым требованиям – нет линий электропередач, вдали от взлетно-посадочной полосы и т.д.
- Не беспокоить местные и перелетные виды. Птицы часто натыкаются на лопасти электростанций. Поэтому при выборе места установки винтомоторной мачты необходимо заранее исключить известные маршруты их перелетов.
Рекомендация! Чтобы исключить возможные претензии со стороны соседей или контролирующих органов, лучше заранее собрать все необходимые документы, технические свидетельства и сертификаты, подтверждающие, что ветрогенератор для частного дома безопасен и безвреден. Кроме того, лучше устанавливать заводскую модель в полном соответствии с рекомендуемыми параметрами в технической документации.
Разновидности
Для того чтобы правильно выбрать ветрогенератор, в первую очередь необходимо обратить внимание на его технические параметры. Современные модели различаются по следующим характеристикам:
- Количество лопастей пропеллера. Большое количество лопастей пропеллера увеличивает сложность конструкции. Однако чем больше лопастей, тем меньше скорость ветра, необходимая для работы механизма.
- Тип материала лопастей. Модели с жесткими гребными винтами прочнее и долговечнее, но и значительно дороже своих парусных аналогов.
- Положение вращающейся направляющей. Они делятся на вертикальные и горизонтальные. Первые прочнее и отзывчивее, вторые обладают лучшими эксплуатационными характеристиками.
- Изменчивость шага. Они могут иметь переменный или бесконечный ход. Изделия с переменным ходом позволяют увеличить скорость и, следовательно, производительность. Однако они более сложные, громоздкие и дорогие.
Стоит знать! Заводские модели, представленные в настоящее время на рынке, довольно дороги. Поэтому у тех, кто хочет установить такую автономную электростанцию, часто возникает вопрос, как сделать ветряк. Бытовые аналоги часто изготавливаются на основе автомобильных генераторов переменного тока, подключенных по схеме к аналогичному аккумулятору 12 В.
Цены на ветрогенераторы для частных домов
Промышленные, коммерческие и бытовые ветрогенераторы производятся компаниями по всему миру; крупнейшие производители – Дания, Китай, США, Германия, Индия, Испания. Стоимость ветрогенератора зависит от места его производства и мощности.
Установки мощностью менее 100 кВт относятся к малым ветрогенераторам. Если мощность менее 1 кВт, то это микро ветроустановка, которую можно использовать, например, на яхте или для водоснабжения на ферме. Для частного хозяйства или в качестве ветрогенератора в доме отдыха подходят следующие типы ветрогенераторов:
- Устройство мощностью около 3 кВт (48 В). При стоимости 150-160 000 рублей ветрогенератор способен обеспечить энергией дачный дом на постоянной основе или в качестве дополнительного источника. В стоимость обычно входит мачта и контроллер.
- Установка мощностью 5 кВт (120 В). Он подходит для регионов со стабильными ветрами и надежно питает большой дом, наполненный бытовой техникой. Цена находится в диапазоне 320-360 тысяч рублей.
- Блок мощностью 10 кВт (240 В). Цена начинается от 600-670 тысяч рублей, устройство обеспечит энергией несколько сельских домов или ферму. Энергии хватит не только на бытовые нужды, но и на использование строительных инструментов.
Вот краткая информация
Покупка ветрогенератора для дачи, фермы или частного дома – хороший вариант, если у вас нет возможности подключиться к централизованной электросети или вам нужен резервный источник энергии. Устройство будет полезно (эффективно) в регионах со стабильными ветрами.
При сравнении различных моделей ветрогенераторов важно использовать правильные параметры: оценивать не номинальную, а фактическую мощность. Перед покупкой важно убедиться, что у вас есть подходящее место для установки ветрогенератора и что ваши соседи не будут возражать против его установки.