Vrste vjetrogeneratora. Glavne vrste generatora vjetra: okomito, vodoravno. Vertikalni i solarni vjetrogeneratori, dizajn i učinkovitost, hibridi nove generacije

Vjetrogenerator je uređaj za pretvaranje energije vjetra u električnu energiju, odnosno u mehaničku energiju za pogon mehaničkih uređaja (npr. pumpa za vodu). Preci modernih vjetrogeneratora bile su vjetrenjače, a razvojem tehnologije i dolaskom ere električne energije, vjetrenjače više nisu samo mljele žitarice u brašno ili pumpale vodu, već su okretale i generatore koji su stvarali električnu energiju.

Vjetrogeneratori su industrijski; takve vjetroturbine postavlja država ili velike energetske korporacije za opskrbu električnom energijom industrijskih postrojenja. Industrijske vjetroturbine danas su najveće i najjače, snaga pojedinačnih vjetrogeneratora seže i do megavata, ali se takve vjetroturbine ne postavljaju jedna po jedna, već se goleme vjetroelektrane grade na mjestima gdje je vjetar najpogodniji za stabilnu proizvodnju električne energije, primjerice na obali ili na otvorenim brdima. Energija iz vjetrogeneratora ide izravno u elektroenergetsku mrežu, a stabilnost i frekvenciju vrtnje generatora osiguravaju različiti mehanizmi, primjerice sustavi za podešavanje kuta lopatica u odnosu na nadolazeće strujanje vjetra, tako da brzina kotač vjetra, a time i generator, stabilan je.

Vjetroelektrana na moru - industrijski vjetrogeneratori

Postoje i komercijalni vjetrogeneratori koji se postavljaju u svrhu prodaje električne energije, odnosno opskrbe energijom raznih industrija u onim mjestima gdje nema dovoljno vlastite snage ili uopće nema električne mreže. Takve vjetroelektrane također se sastoje od mnogo vjetrogeneratora različite snage. Energija iz takvih vjetrogeneratora može se dovoditi izravno u električnu mrežu ako proizvode stabilan izmjenični napon od 220/380 volti ili više. Ili se vjetrogeneratori koriste za punjenje velikog niza baterija iz kojih se energija zatim pretvara u izmjenični napon i isporučuje u električnu mrežu.

Postoje i obične kućne vjetrenjače mala snaga za privatnu uporabu, za čiju ugradnju nisu potrebne nikakve dozvole ako visina jarbola ne prelazi 25 metara i vjetrogenerator ne ometa zrakoplov. Ovakvi vjetrogeneratori su niskonaponski i njihova glavna zadaća je punjenje baterija naponom od 12/24/48 volti, a energija se uzima iz baterija koja se kao u običnoj utičnici pretvara u 220 volti 50 Hz. Vjetrenjače male snage često se postavljaju za opskrbu energijom privatnih kuća, ljetnih vikendica, farmi ili za napajanje malih udaljenih objekata.

Projektiranje i projektiranje vjetrogeneratora

Na primjer, vjetrogenerator s promjerom kotača vjetra od 3 metra pri brzini vjetra od 10 m/s daje 5,6 kW energije vjetra, ali se maksimalno 49% energije može pretvoriti u mehaničku energiju vrtnje za horizontalu; vjetrogeneratora prosječni koeficijent pretvorbe energije vjetra je 0,4, kod vertikalnih je znatno niži, kod vjetroturbina tipa "Savonius" 0,1-0,25, a kod ortogonalnih do 0,4.

Generator s kotačem vjetra može se spojiti izravno i tada će brzina kotača vjetra i generatora biti ista ili se može ugraditi mjenjač za povećanje brzine generatora. U dizajnu velikih vjetrogeneratora, koji se postavljaju na mjestima sa stabilnim i snažnim protokom ispušnih plinova, koristi se sustav za podešavanje položaja lopatica za održavanje stabilnih brzina generatora. Kada se vjetar pojača, lopatice se okreću u jednom smjeru, povećavajući napadni kut nadolazećeg toka vjetra i kotač vjetra ne dobiva zamah, a kada vjetar slabi, naprotiv, tako da vjetrenjača ne smanjuje brzinu , oštrice se okreću većom brzinom. Također, brzinu je moguće održavati povećanjem ili smanjenjem opterećenja generatora, odnosno kočionim sustavom. Dakle, generator radi istom brzinom i proizvodi stabilan napon i frekvenciju izmjenične struje, primjerice 220 volti 50 Hz, iako može proizvesti tisuće volti.

U malim vjetrenjačama brzina generatora nije stabilizirana jer je to vrlo teško, a takve vjetrenjače postavljaju se na maloj nadmorskoj visini u raznim područjima gdje vjetar povremeno može potpuno nestati i biti vrlo nestabilan. Kako bi osigurali stabilan rad, vjetroelektrane koriste baterije, generator ih puni kada ima vjetra, a iz njih uvijek možete uzeti energiju, čak iu potpunom miru. A za zaštitu od uragana koriste sustav koji preklapanjem repa odmiče vjetrobran od vjetra ili koče vjetrobran električnom kočnicom.

Za punjenje baterija između vjetrenjače i baterije postavlja se kontroler koji prati punjenje baterije, a kada je baterija potpuno napunjena, da se baterije ne pokvare, kontroler ili usporava propeler kratkim spojem generatora namota, ili odlaže višak energije u balast, koji se može koristiti kao spremnik za grijanje, ili samo veliki otpornik. Vjetrogenerator s kontrolerom služi kao punjač za bateriju, a sama energija se uzima iz baterija, a ne iz vjetrenjače.

Ali baterije imaju konstantan niski napon, koji može biti 12/24/48 volti, a za napajanje kuće treba vam 230 volti, pa je ugrađen pretvarač, koji pretvara stalni pritisak AC 220 volti. Ali možete bez pretvarača ako su svi potrošači dizajnirani za napajanje iz niskog napona. Na primjer, ako je niz baterija od 12 volti, tada možete koristiti bilo koji električni uređaj od 12 volti, automobil uređaj za punjenje, televizori, LED trake i 12-voltne žarulje, auto kuhala za vodu, auto hladnjaci i još mnogo toga.

Vjetrogenerator - vjetroelektrana

Klasični vjetrogenerator

Vertikalne vjetrenjače tipa “Savonius” ili “Bačva” su najmanje brzinske i neučinkovite vjetrenjače, pa da bi se postigla jednaka snaga kao i horizontalna, takvu vjetrenjaču treba napraviti puno veću, ugraditi vrlo nisku vjetrenjaču. generator brzine ili multiplikator, i Budući da tako tešku konstrukciju nije moguće podići na visok jarbol, vjetrenjača bi u pravilu trebala biti dvostruko veća od horizontalne, a generator bi trebao biti pet do sedam puta veći. Time se cijena ovakvih vjetrogeneratora povećava pet puta u odnosu na klasične.

Stoga vjetrenjače tipa Savonius nisu popularne i prilično su rijetke, iako su na internetu prilično popularne zbog mitova o njihovoj učinkovitosti, bešumnosti i jednostavnosti. Zapravo, KIEV takvih vjetroturbina je samo 0,1-0,2 naspram 0,4 za klasične vjetroturbine, bešumnost je također relativna jer pri vjetru od 7 m/s sve stvara buku, čak i drveće. A što se tiče jednostavnosti, to je također mit; mnogo je lakše instalirati tri lagane i jednostavne lopatice na generator nego instalirati ogroman rotor, koji se ne može zaštititi od uragana, i stoga je potrebna veća strukturna čvrstoća. Primjer takvog domaćeg generatora opisan je u ovom članku - DIY vertikalni generator vjetra

Vertikalni generator vjetra

Postoje i druge vrste vertikalnih vjetrogeneratora, na primjer, "Daria Rotor", ima nešto veći KIEV u usporedbi s bačvastim vjetroturbinom, ali ima vrlo nizak startni moment, a ako postoje samo dvije lopatice , onda se to ne može pokrenuti sam od sebe sa Savonius+Darieu hibridnim rotorom. Postoje i druge vrste sa svim vrstama zakrivljenih oštrica, višespratne polubačve, ali u praksi nisu daleko od uobičajene rezane bačve.

Vertikalni vjetrogeneratori

Generatori

Generatori za vjetroturbine

Za povećanje brzine često se koristi multiplikator koji povećava brzinu i na taj način možete dobiti više snage iz postojećeg generatora ili koristiti generator manje veličine i cijene. Multiplikatori se često koriste u vertikalnim vjetrogeneratorima jer se njihov vjetrokotač okreće puno sporije nego kod horizontalnih klasičnih vjetroagregata.

Generator je najskuplji dio vjetrogeneratora, osim jarbola koji može biti vrlo skup. Stoga se trude da brzina vjetrogeneratora bude što veća kako bi se ugradili manji generatori. To je zapravo razlog zašto su horizontalni trokraki vjetrogeneratori postali toliko rašireni. Ima velike brzine i ne zahtijeva multiplikator za povećanje brzine generatora, što čini dizajn mnogo jeftinijim i jednostavnijim, a istovremeno ima najveću učinkovitost.

Generator možete napraviti sami, a možete i sami napraviti kompletan vjetrogenerator; na stranicama stranice nalaze se sve informacije o proračunu generatora i vjetroturbina općenito. Generatori su napravljeni od asinkroni motori, od auto-generatora, a vrlo su popularni i tzv. disk aksijalni generatori. Možete pročitati o vjetrenjačama koje koriste takve generatore u ovom odjeljku Disk aksijalne vjetrenjače

Cijene i primjene vjetroturbina

Vjetrogeneratori snage 300 vata vrlo slaba i morate shvatiti da oni proizvode svojih deklariranih 300 watta na sat uz nominalni vjetar od 10-12 m/s, a kad je vjetar 4-5 m/s, izlaz će biti samo 30-50 watta* h. Takve vjetrenjače generiraju vrlo malo energije, što je dovoljno, primjerice, za napajanje male elektronike i štedne LED rasvjete. Ne biste trebali očekivati ​​da će takva vjetrenjača moći osigurati energiju za hladnjak, TV i svjetlo u cijeloj kući. Proizvodnja energije izravno ovisi o prisutnosti vjetra na mjestu gdje je postavljena vjetroturbina.

Recimo, uz prosječnu godišnju brzinu vjetra od 3 m/s, učinak vjetrenjača od 300 W bit će samo oko 3-6 kW mjesečno, ali ako vjetar puše svaki dan prosječnom brzinom od 5 m/s, tada će izlaz biti 15-20 kW, ali takva vjetrovita mjesta ne postoje svugdje.

Cijene za male vjetroturbine počinju od 15.000 rubalja za vjetrogenerator s kontrolerom bez baterija i jarbola. Kompletan set koji se sastoji od generatora vjetra, regulatora, baterija, jarbola, pretvarača koštat će od 50.000 rubalja i više.

Osigurati energiju za malu kuću ili vikendicu vjetrogenerator će trebati snagu od 1 kW, proizvodnja energije opet ovisi o prisutnosti vjetra u vašem području, može biti 30-100 kW mjesečno. U principu, takav vjetrogenerator dovoljan je za rasvjetu, TV, računalo, pumpu, ali s 24-satnim radom veliki hladnjak Vjetrogenerator se možda neće nositi. Općenito, kada se vjetrogenerator ugrađuje za stalno opskrbu energijom stambenog područja gdje je energija potrebna svaki dan, dodatno se ugrađuje benzinski ili dizelski generator koji puni baterije tijekom razdoblja duljeg odsustva vjetra. Generator je neophodan uređaj za osiguranje potpunog neprekidnog rada autonomne vjetroelektrane.

Trošak kompletnog seta je od 150.000 rubalja, a može doseći i do 300-400 tisuća rubalja. Što je veći kapacitet baterije, to se više vremena možete napajati iz baterije bez dobrog vjetra. Također, baterije ne smiju biti duboko ispražnjene, jer će im to uvelike smanjiti vijek trajanja. Dakle, ako se dnevno troši npr. 2 kW energije, onda bi energija u baterijama trebala biti najmanje 10 kW.

Ako planirate osigurati energiju svojim privatna kuća ili mala farma tada će vam trebati vjetrenjača snage 3-5 kW. Trošak kompletnog seta je od 300.000 rubalja do 1 milijun rubalja. Ovdje već postoji ozbiljna snaga i potrošnja, pa je osim cijene vjetrenjače skup i jarbol, kontroler, snažni inverter, a potrebno je i puno baterija za dosljedno napajanje svih kućanskih aparata.

Ako želite da generator vjetra također grije kuću, onda morate pogledati snage od 10 kW. Općenito, da bi autonomna elektrana bila optimalna u proizvodnji električne energije, samo jedan vjetrogenerator neće biti dovoljan. Sustav bi trebao imati i solarne ploče i plinski generator u slučaju da uopće nema sunca ili vjetra. Kontroler mora kontrolirati i vjetrogenerator i solarne panele, te pokrenuti plinski generator kada ponestane energije. Sva ta oprema je skupa, ali ako nije moguće priključiti se na elektroenergetsku mrežu, onda je rješenje ulaganje u vjetrosolarnu elektranu.

Primjer korištenja vjetrogeneratora i solarnih panela za opskrbu električnom energijom privatne kuće

Vjetrosolarna elektrana

Vjetrosolarna elektrana osigurava električnu energiju za sve potrebe privatne kuće, a to je oko 300 kWh mjesečno. Sustav ima dva vjetrogeneratora ukupne nazivne snage 3 kW, te solarni paneli nazivna snaga 1,8 kW. Trošak ove elektrane iznosio je 350.000 rubalja. Više pročitajte u članku

Struja se danas smatra nečim uobičajenim, jer je u svakom domu. I nitko se ne pita odakle dolazi. Električna energija uglavnom se proizvodi u elektranama na naftu. prirodni gas, nuklearno gorivo ili ugljen. Ovi tradicionalni izvori predstavljaju određenu opasnost za okoliš, zbog čega se sve veća pažnja posvećuje alternativnim vrstama energije. Potonji uključuju vjetrogeneratore, kojima je za proizvodnju električne energije potreban samo vjetar.

Uređaj

Strukturno, vjetrogeneratori u većini slučajeva zahtijevaju prisutnost sljedećih elemenata:

• Lopatice turbine (elisa).
• Turbina (rotirajući dio).
• Električni generator.
• Osovina električnog generatora.
• Inverter koji pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu kako bi se omogućilo punjenje baterije.
• Mehanizam rotacije oštrice.
• Mehanizam rotacije turbine.
• Jarbol.
• Regulator rotacije (anemometar).
• prigušnica.
• Senzor vjetra i anemoskop.
• Držak anemoskopa.
• Gondola i niz drugih elemenata.

Ovisno o vrsti generatora vjetra, dizajn i elementi uključeni u njega mogu varirati. Na primjer, industrijski uređaji također uključuju sustav zaštite od munje, električni ormar, rotacijski mehanizam, pouzdan temelj, sustav za gašenje požara, sustav za promjenu kuta napada lopatice, telekomunikacijski sustav za prijenos informacija o radu vjetrogeneratora i tako dalje.

Princip rada

Vjetrogenerator je uređaj koji pretvara energiju vjetra u električnu energiju. Preci moderne vrste Vjetrogeneratori su vjetrenjače koje su se koristile za proizvodnju brašna od žitarica. A princip njihova rada nije se mnogo promijenio: lopatice rotiraju osovinu, koja prenosi potrebnu energiju na druge elemente.

• Vjetar rotira lopatice, prenoseći okretni moment kroz mjenjač na osovinu generatora.
• Kada se rotor okreće, stvara se trofazna izmjenična struja.
• Rezultirajuća struja se šalje u bateriju preko kontrolera. Baterije se koriste za stvaranje stabilnog rada vjetrogeneratora. Generator puni baterije kad ima vjetra. U njegovom nedostatku, uvijek možete uzeti energiju iz baterije tako da potrošač ne prestane primati električnu energiju.
• Kako bi se zaštitili od uragana, vjetrogeneratori koriste sustav koji odmiče vjetrokotač od vjetra preklapanjem repa ili kočenjem vjetrogeneratora električnom kočnicom.
• Za punjenje baterija između vjetrenjače i baterije postavlja se kontroler. Prati punjenje baterije kako ne bi oštetio baterije. Ako je potrebno, može ispustiti višak energije na određeni balast, na primjer, veliki otpornik ili grijaće elemente.
• Baterije imaju samo konstantan niski napon od 12/24/48 volti. Međutim, potrošaču je potreban napon od 220 volti, zbog čega se ugrađuje pretvarač. Ovaj uređaj pretvara istosmjerni napon u izmjenični napon, stvarajući napon od 220 volti. Naravno, možete bez pretvarača, ali ćete morati koristiti električne uređaje posebno dizajnirane za niski napon.
• Pretvorena struja se šalje potrošaču na napajanje baterije za grijanje, rasvjeta, TV i drugi uređaji.

Industrijske vjetrenjače mogu koristiti i druge elemente koji osiguravaju autonomni rad uređaja.

Vrste i vrste vjetrogeneratora

Vjetrenjače se mogu klasificirati prema materijalima, broju lopatica, koraku propelera i osi rotacije.

Postoje dvije glavne vrste vjetrogeneratora duž osi rotacije:

1. S horizontalnom osi kružne rotacije, odnosno u obliku lopatice.
2. S okomitom osi rotacije, to jest "oštrica" ​​ortogonalna, "vrtuljak".

Horizontalni klasični vjetrogeneratori imaju propeler (u većini slučajeva trokraki), a vertikalni vjetroagregati imaju vjetrogenerator koji se vrti okomito.

Prema broju lopatica vjetrenjače mogu biti:

• Trokraki i dvokraki.
• Višerežnjeviti.

Vjetroturbine s više lopatica počinju se okretati kada je vjetar slab, dok uređaji s dvije i tri lopatice zahtijevaju više jak vjetar. Međutim, svaki
dodatna oštrica stvara dodatne
otpor vjetrobrana, zbog čega je teže postići radnu brzinu generatora.

Na temelju materijala lopatica, vjetrenjače mogu biti:

• Jedriličari.
• Krute lopatice generatora vjetra.

Lopatice jedra su jeftinije i jednostavnije za proizvodnju, međutim, kada je potreban stabilan i pouzdan rad za autonomno napajanje, nisu prikladne.

Po koraku vijka:

• Promjenjivi korak propelera.
• Fiksni korak propelera.

Promjenjivi korak propelera omogućuje povećanje raspona efektivnih radnih brzina. U isto vrijeme ovaj mehanizam neizbježno:

• Komplicira dizajn oštrica.
• Smanjuje ukupnu pouzdanost vjetrogeneratora.
• Otežava vjetrobran i zahtijeva dodatno strukturno pojačanje.

Primjena

Uređaji se mogu koristiti na raznim mjestima. U većini slučajeva, na otvorenim prostorima gdje postoji velika mogućnost za vjetrove:

• Planine.
• Plitka voda.
• otoci.
• Polja.

Istodobno, vjetrogeneratori modernog dizajna omogućuju iskorištavanje energije čak i slabog vjetra - od 4 m/s. Zahvaljujući njima, moguće je riješiti probleme napajanja i uštede energije objekata bilo koje snage.

• Stacionarne vjetroelektrane u obliku alternativnih izvora energije sposobni su u potpunosti osigurati električna energija mali proizvodni pogon ili stambena zgrada. U razdobljima bez vjetra potrebna količina električne energije dobiva se iz baterija. Mogu se savršeno kombinirati s fotonaponskim baterijama, plinskim ili dizel generatorom.
• Vjetrogeneratori se također mogu koristiti za uštedu novca ako postoji centralna električna mreža.
• Vjetroturbine srednje i male snage često koriste vlasnici farmi i kuća udaljenih od centraliziranih energetskih mreža kao autonomni izvor.

Prednosti i nedostatci

Prednosti uključuju:

• Energija vjetra je obnovljiva energija. Vjetar se stvara slobodno i kontinuirano, bez štete za okoliš. Energija vjetra dostupna je bilo gdje na planeti.
• Energija vjetra je prilično jeftina.
• Vjetroturbine se nalaze na jarbolima i zauzimaju minimalan prostor. Zahvaljujući tome, mogu se montirati zajedno s drugim objektima i zgradama.
• Vjetrogeneratori tijekom rada ne proizvode štetne emisije.
• Energija vjetra posebno je potrebna u udaljenim mjestima gdje je teško isporučiti električnu energiju drugim konvencionalnim sredstvima.

Nedostaci uključuju:

• Snaga vjetra je vrlo promjenjiva i nepredvidiva, zbog čega je potreban dodatni tampon za akumulaciju električne energije ili dupliciranje izvora.
• Visoki početni trošak stvaranja i instaliranja vjetrogeneratora.
• Vjetroturbine stvaraju buku usporedivu s bukom automobila koji se kreće brzinom od 70 km/h. To plaši životinje i stvara nelagodu ljudima.
• Rotirajući noževi predstavljaju potencijalnu opasnost za ptice.

Prije nego počnemo birati generator vjetra, saznajmo što su. Dakle, oni su uvjetno podijeljeni na:

• Vrtuljak - imaju okomitu os rotacije;
• Krilati - imaju vodoravnu os rotacije;

Vjetroturbine na vrtuljku

Glavna prednost je u tome što ova vrsta instalacije, kada se brzina vjetra povećava, brzo dobiva vuču, nakon čega je njegova brzina rotacije gotovo uvijek konstantna i ne mijenja se. Ne zahtijeva nikakve dodatne uređaje ili sustave, budući da sama može odrediti "odakle vjetar puše". Karusel vjetroturbine su niske brzine, što omogućuje korištenje prilično jednostavno električni krugovi veze, na primjer krug s asinkronim generatorom.

Ali u većini slučajeva, karuselske instalacije također koriste pojačane mjenjače - multipleksere, što značajno smanjuje njihovu učinkovitost. Rad bez multipleksera prilično je problematičan, budući da višepolni generatori male brzine nisu vrlo česti.

Krilatne vjetroturbine

Imaju prilično veliku brzinu vrtnje, što im omogućuje spajanje na generatore električne struje bez mjenjača (multiplekseri).

Lopatice ovog uređaja smještene su okomito okomito na protok zraka. Da bi se to postiglo, koriste se posebni uređaji - stabilizatori. Štoviše, vjetroturbine s rotorom imaju veću stopu iskorištenja energije vjetra. U pravilu se u praksi ne koriste instalacije s više od tri lopatice, to je zbog činjenice da je njihova brzina vrtnje obrnuto proporcionalna broju lopatica.

Lakoća izrade, kao i brzina vrtnje, koja olakšava izravno povezivanje vjetrenjače s električnim generatorom, doveli su do prilično raširene uporabe krilnih vjetrogeneratora.

Dvadesetih godina dvadesetog stoljeća u zemlji sovjeta samo su sanjali o elektrifikaciji cijele zemlje. San se, općenito, ostvario. Međutim, postoje i mjesta na postsovjetskom prostoru i diljem svijeta koja nisu zapetljana dalekovodima. Stoga su farmeri, radnici u tajgi i polarni istraživači prisiljeni tražiti alternativne izvore energije. O jednom od njih, vjetrogeneratorima, raspravljat ćemo u članku.

Trebate li vjetrogenerator?

Dakle, što je generator vjetra ili, u zajedničkom jeziku, vjetrenjača? Kome i zašto može biti od koristi?

Čak i ako ti nemoj istraživati u ledu Antarktike i ne uzgajajte krave na farmi, ne sječite šumu u tajgi i ne razvijajte razne naslage na mjestima gdje nitko prije nije bio, nemoj žuriti s odgovorom negativno na pitanje: "Trebate li vjetrogenerator?" Prvo saznajmo što je to i koje su njegove mogućnosti.

Kao što je gore spomenuto, vjetrenjača je alternativni izvor energije. Točnije, radi se o uređaju koji pretvara energiju vjetra u električnu energiju.

Može li takav uređaj biti koristan ne u ekstremnim uvjetima, već u svakodnevnom životu? Naravno da može. Na ljetne vikendice, gdje nema struje, u naseljenim mjestima gdje ga ima, ali se proizvodi s velikim prekidima i često se gasi, vjetrenjača će vam nesumnjivo dobro doći.

Nedavno je postojala tendencija opremanja vikendica autonomni izvor energije. U ovom slučaju, vjetrogenerator je jedna od najpopularnijih opcija, jer je ekološki prihvatljiv, ne zahtijeva sirovine i ne stvara otpad.

Kako radi generator vjetra?

Da bismo odgovorili na ovo pitanje, prvo razmotrimo njegovu strukturu.

Svaka vjetroturbina mora imati:

Shema rad uređaja u najjednostavnijem obliku može se prikazati na sljedeći način: vjetar rotira lopatice, koje zauzvrat vode rotor se kreće. Zatim dolazi do pretvorbe mehaničke energije u električnu.

Rotirajući, rotor generatora proizvodi trofazna izmjenična struja, iz kojeg ne mogu raditi električni uređaji, pa ga je potrebno preinačiti.

U tu svrhu, u dizajnu vjetroturbine osiguran kontroler. On će pretvoriti struju koja dolazi iz generatora u istosmjernu struju. Iz potonjeg se pune baterije. Prolazeći kroz njih struja teče do pretvarača, gdje dobiva karakteristike prihvatljive za rad naših električnih uređaja. Od konstante ponovno postaje varijabilna, ali s pokazateljima koji su nam već poznati: jednofazni, s naponom na 220 V i frekvencijom od 50 Hz.

Jesu li sve vjetroturbine iste?

Unatoč činjenici da je princip rada svih vjetrenjača približno isti, postoji mnoge klasifikacije ove izvore energije. Ako govorimo o uređajima za dom, materijali koji se koriste su od najveće važnosti. za proizvodnju oštrica, njihov broj, smjer osi rotacije u odnosu na na površinu zemlje, kao i značajku koraka vijka. Ukratko razmotrimo svaku vrstu.

Većina vjetroturbina (elektrana na vjetar) koje danas postoje mogu se klasificirati kao jednokrake, dvije, tri ili više krakova. Mali dio najmoderniji uopće ne sadrži lopatice, a vjetar u njima hvata takozvano "jedro", po izgledu nalik tanjuru. Iza njega su klipovi koji pokreću hidraulički sustav, koji zatim stvara električnu struju. Učinkovitost takvih instalacija je veća nego svi ostali. Trend sa sustavima lopatica je da što je manje lopatica, generator proizvodi više energije.

Vrste vjetrogeneratora

Generatori vjetra, kao što je gore navedeno, može se razlikovati ne samo po broju oštrica, već i po materijalima korištenim za njihovu izradu. Sustav lopatica može biti krut, izrađen od metala ili stakloplastike, ili može biti baziran na jedru, jeftinije, ali manje praktičan.

Uspoređujemo li vjetroturbine prema karakteristici koraka propelera, tada pouzdaniji su uređaji koji korak je fiksiran. Postoje vjetrenjače s promjenjivim korakom, koje mogu mijenjati brzinu rotacije, ali njihova glomazna konstrukcija podrazumijeva dodatni troškovi za instalaciju i održavanje takvog sustava.

Dizajni vjetroturbina su najrazličitiji, ako ih promatramo s točke gledišta pravci osi rotacija u odnosu na tlo.

Uređaji čije se lopatice okreću u odnosu na okomitu os, zauzvrat, mogu se podijeliti u nekoliko vrsta.

1. Savonius vjetrogeneratori su nekoliko polovica šupljih cilindara postavljenih na okomitu os. Njihova glavna prednost je mogućnost rotacije bez obzira na brzinu i smjer vjetra. Značajan nedostatak je mogućnost korištenja samo trećine energije vjetra.
2. Darrieusov rotor je sustav od dvije ili više lopatica, koje su ravne ploče. Takav uređaj nije teško napraviti, ali uz njegovu pomoć neće biti moguće dobiti puno energije. Osim toga, za pokretanje takvog rotora potreban je dodatni mehanizam.
3. Helikoidni rotor, zahvaljujući posebno upletenim lopaticama, ima ravnomjernu rotaciju. Uređaj je izdržljiv, ali je zbog složenosti dizajna skup.
4. Vjetrogeneratori s više lopatica s okomitom osi rotacije su najviše učinkovita opcija u vašoj grupi.

Vjetrenjače s vodoravnom osi rotacije također imaju svoje prednosti i nedostatke. Njihova glavna prednost je visoka efikasnost. Među nedostacima takvih konstrukcija valja istaknuti potrebu za snimanjem smjera vjetra pomoću lopatice i promjena učinkovitosti ovisno o smjeru vjetra. U tom smislu, horizontalne instalacije su najprikladnije na otvorenim prostorima. Na istom mjestu gdje oštrice će biti zaklonjene od vjetra zgrada, drveća ili, na primjer, brda, bolje je instalirati vjetroturbinu drugačijeg dizajna.

Osim, takav vjetrogenerator je skup, a njegova pojava u okolici zasigurno neće izazvati veliko oduševljenje kod vaših susjeda. Njegove oštrice mogu lako srušiti pticu koja leti i napraviti mnogo buke.

Koje još vjetroelektrane postoje? Pa naravno, naše, domaće i uvozne. Među najnovijim Europljani su vodeći, kineske i sjevernoameričke jedinice. Istodobno, prisutnost domaćih vjetrogeneratora na tržištu ne može se radovati.

Cijena takvih uređaja određena je, prije svega, njihovu moć i prisutnost dodatnih elemenata, na primjer, solarnih panela i varira u vrlo širokim granicama - od nekoliko desetaka do nekoliko stotina tisuća rubalja.

Sami projektiramo vjetrogenerator

Naravno, zbog ove cijene vjetrogeneratori nisu pristupačni svima. Ako odlučite da je vjetrenjača za vas jednostavno potrebno Ali nemate priliku kupiti ga ili ne želite trošiti novac na njegovu instalaciju, možete pokušati sami napraviti takav izvor energije. Za ovo će vam trebati dijagram uređaja, crtež i, naravno, skup potrebnih dijelova.

Opis rada sa svim dijagramima, crtežima i upute korak po korak (ponekad čak i s fotografijom) ponudit će vam svaka tražilica. Međutim, nemojte žuriti s radom na prvoj uputi na koju naiđete. Bolje prvo detaljno proučiti princip rada i proces montaže nekoliko struktura, odaberite onu koja vam odgovara u pogledu snage, dostupnosti dijelova i poteškoće u proizvodnji, pa tek onda početi s radom.

Dakle, svaka domaća vjetrenjača treba imati:

• oštrice;
• generator;
• jarbol;
• kao i instalacija koja pretvara električnu struju.

Svaki od ovih dijelova može se izraditi samostalno ili preraditi iz postojećeg. Na primjer, cijevi od PVC-a ili aluminija prikladne su za izradu lopatica. U planu je i njihova izrada od drva ili stakloplastike. Sve ove metode proizvodnje oštrica prikladne su za horizontalne vjetroturbine, koje preporučuju stručnjaci za domaću kućnu ili seosku vjetrenjaču. Oštrice okomitog uređaja lako napraviti iz plastične ili metalne bačve.

Također postoji mnogo načina za izradu generatora. Jedan od najčešćih je samostalno sastavljen disk generator temeljen na neodimijskim magnetima. Mana mu je visoka cijena magneta i njihov veliki broj, ali mu je prednost jednostavnost montaže.

Drugi način - prepraviti gotov generator asinkroni elektromotor. U ovom slučaju dovoljno je ponovno naoštriti rotor i namotati zavojnice statora. Ovo posljednje je najteži dio procesa. Međutim, i ona sasvim izvedivo kod kuće.

Prikladni su i gotovi generatori za automobile ili bicikle.

Služit će kao jarbol čelična cijev duga najmanje pet i pol metara.

Sastavljanje dijelova u jednu strukturu provodi se prema shemi koje nije teško pronaći pomoću tražilica. Glavno je to moći razumjeti.

Naravno, sastavljanje generatora vjetra vlastitim rukama je zadatak koji Ne može to svatko. Nekima ga je puno lakše kupiti nego razumjeti proces lijepljenja neodimskih magneta ili premotavanja zavojnica statora.

Kako napraviti pravi izbor?

Dakle, na što biste trebali obratiti pozornost pri odabiru vjetroturbine?

Nemojte pretpostavljati da najviše skupo i iz uvoza vjetrogenerator će biti najbolji. Prije svega, morate krenuti ne od cijene, već od svojih potreba. Prije kupnje izračunajte koliko imate električne energije planirate potrošiti.

Jasno je da morate odabrati model koji je sposoban proizvoditi količinu koja vam je potrebna energije. Međutim, budite oprezni. Svaki vjetrogenerator dizajniran je za određena brzina vjetar. To znači da je sposoban isporučiti snagu koju je deklarirao proizvođač brzinom navedenom u uputama za njega.

Ako vjetroturbina svoju najveću snagu razvije brzinom vjetar 10 -12 m/s, a u vašem kraju prosjek ne prelazi 4−5 m/s, tada ne biste trebali očekivati ​​da uređaj proizvede navedenu količinu električne energije. Na kraju ćete platiti dodatni novac za nešto što ne dobijete.

Snaga generatora vjetra izravno ovisi iz promjer kotača, formirana oštricama. Uz pogrešku od 20%, može se izračunati pomoću formule: kvadrat promjera pomnožen s kockom prosječna brzina vjetra i dobivenu vrijednost podijelite sa 7000. To jest, s promjerom kotača od dva metra i prosječnom brzinom vjetra u vašem području 3 m/s dobit ćete oko 0,015 kW električne energije. Ako se promjer udvostruči, tada će vjetrogenerator pri istoj brzini vjetra proizvesti 4 puta više električne energije - 0,6 kW. Dakle, uz iste karakteristike, vjetrenjača s većim lopaticama je produktivnija.

Jednako je važno obratiti pozornost pri odabiru vjetrogeneratora na kapacitet baterije. Ako ne živite u obalnom području, onda mirnoća u vašem području nije neuobičajena. U tom slučaju sustav će raditi na baterijsko napajanje. I ima tendenciju pražnjenja. Stoga je poželjno da osim njega postoji rezervni izvor energije.

U tu svrhu možete odmah kupiti instalaciju S solarni paneli, ili spojite vjetrenjaču na mrežu. U tom će slučaju samo ako je potrebno nadoknaditi nedostatak električne energije.

Koliko je energije potrebno prosječnoj obitelji?

1. U gradskom stanu bit će dovoljno 0,5 kW. Da bi bilo jasnije, mjerač će u ovom slučaju pokazati 360 kWh.
2. Vjetroturbina od 5 kW može dati ovu količinu energije čak i ako je brzina vjetra mala.
3. Ako je u stanu nekakav stalni rad uređaj za grijanje, onda isti vjetrogenerator može osigurati svoj rad samo pri brzini vjetra koja je moguća samo u blizini obale.

Koje mjesto odabrati za postavljanje vjetrogeneratora?

Naravno, morate instalirati vjetrenjaču na mjestima što otvorenije za vjetar. Najprikladniji za ove svrhe su brda, obalna područja, stepe i otvoreni prostori udaljeni od zgrada. Ne biste trebali locirati vjetroelektranu tamo gdje ima čak nisko drveće. Vjetrenjaču ćete koristiti dugo vremena, a za to vrijeme stabla će imati vremena rasti i stvarati smetnje.

Važan čimbenik u odabiru mjesta za ugradnju takvog uređaja je prisustvo susjeda blizu. Činjenica je da vjetrogeneratori nikako nisu tihi uređaji. Osim toga, o njihovim oštricama, kao što je gore spomenuto, ponekad ptice padaju. Nije svaki susjed spreman podnijeti takve neugodnosti. U tom smislu, bolje je instalirati vjetroturbine na daljinu najmanje 250 metara od najbližih stambenih zgrada.

Općenito, vjetroturbina je najviše ekološki prihvatljiv izvor energije, za razliku od npr. dizel postaje. U usporedbi sa solarnim panelima, koji također ne ispuštaju otpad u okoliš, to je više pristupačne. Osim toga, vjetar puše i danju i noću.

Međutim, cijena vjetrogeneratora je još uvijek visoka, pa ga instalirajte mora biti svrsishodno. Ako takvu jedinicu kupite samo iz ekoloških razloga ili u nadi uštedjeti ludi novac Ovaj uređaj neće vam donijeti ništa osim razočaranja. Međutim, vjetrogenerator će biti za vas najbolji izlaz iz situacije ako:

• vjetar u području gdje planirate postaviti vjetrenjaču puše mnogo dana u godini brzinom od najmanje 4 m/s;
• vaš dom nije spojen na električnu mrežu ili su vam troškovi energije vrlo visoki;
• na vašem mjestu ima dovoljno prostora za instaliranje tako glomaznog uređaja;
• činjenica ugradnje generatora vjetra dogovorena je sa susjedima;
• imate dovoljno sredstava za kupnju i održavanje vjetroelektrane.

Trebam li koristiti struju iz obične mreže, kupnja samostalan izvor ili ga pokušajte napraviti sami - izbor je na vama. Ako napravite izbor u korist generatora vjetra, zapamtite da ova odluka mora biti diktirana nuždom a ne biti samo modni trend. Tek nakon pažljivog razmišljanja o svemu do najsitnijih detalja, vaganja svih prednosti i mana, možete kupiti najprofitabilniji izvor Alternativna energija.

Vjetrogeneratori su motori koji pretvaraju energiju vjetra u mehanički rad. Na temelju dizajna vjetrenjače i njenog položaja u struji vjetra, sustavi vjetroturbina dijele se u tri klase:
1. Krilatne vjetroturbine imati vjetrobran s jednim ili drugim brojem krila. Ravnina rotacije kotača vjetra u lopaticama je okomita na smjer vjetra, dakle, os rotacije je paralelna s vjetrom
(Slika 5a). Koeficijent iskorištenja energije vjetra ovih vjetroturbina doseže ξ= 0,42.
2. Vrtuljak i rotacijski vjetrogeneratori imati vjetrobran (rotor) s lopaticama koje se kreću u smjeru vjetra; os rotacije kotača vjetra zauzima vertikalni položaj (slika 5,b). Energetska učinkovitost vjetra ovih vjetroturbina kreće se od 10 do 18%.
3. Bubnjasti vjetrogeneratori Imaju istu konstrukciju kotača vjetra kao i rotacijski, a razlikuju se od njih samo u vodoravnom položaju rotora, tj. os rotacije kotača vjetra je vodoravna i okomita na strujanje vjetra (slika 5d). Stopa iskorištenja energije vjetra ovih vjetroturbina je od 6 do 8%.

sl. 5. Sustavi vjetroturbina: a - lopatice vjetroagregata; b) - rotacijski vjetrogeneratori; c - vrtuljak vjetrogeneratora; d - bubanj vjetrogeneratora.

Lopatica vjetroturbine sastoji se od sljedećih elemenata (slika 6):
1. Vjetrenjača može imati od 2 do 24 lopatice. Vjetrenjače s brojem lopatica od 2 do 4 nazivaju se male lopatice; Ako vjetrobran ima više od 4 lopatice, tada se naziva višekraki.
2. Glava vjetroturbine je oslonac na koji se postavljaju osovina vjetroagregata i gornji zupčanik (mjenjač).
3. Rep je pričvršćen za glavu i okreće je oko okomite osi, postavljajući kotač vjetra prema vjetru.
4. Toranj vjetroturbine služi za pomicanje kotača vjetra iznad prepreka koje ometaju strujanje zraka. Vjetroturbine male snage koje pokreće generator obično se montiraju na stup ili cijev sa zateznim žicama.
5. U podnožju tornja okomita osovina spojena je na niži zupčanik (mjenjač), koji prenosi kretanje na radne strojeve.
6. Kontrola brzine kotača vjetra je uređaj ili mehanizam koji ograničava brzinu kotača vjetra kako se brzina vjetra povećava.