Ветрогенераторы в россии: как выбрать, смонтировать и избежать разочарования

Важные условия для беспрерывной работы ветрогенератора

Какой бы регион ни был, сила ветра не может быть величиной постоянной: она меняется как по направлению, так и по величине. Обязательно будет возникать период штиля. Кроме того, в течение суток потребление электроэнергии разное и не может быть постоянным. Эти факторы обусловливают сложность конструкции ветряка и потребность его в аккумуляторах и инверторе.

Подробная схема подключения ветрогенератора, прямое соединение ветряка с аккумулятором

Прибор производит энергию небольшими партиями, а батарея аккумулирует ее, чтобы потребители могли использовать ее, когда им это потребуется. Не стоит устанавливать ветряк без дополнительных узлов, но тогда вы можете остаться без энергии в периоды штиля.

Если же вы все же хотите установить ветрогенератор без дополнительных узлов, то лучше выбирайте небольшие модели. Маленького ветрячка у крыши дома вам вполне хватит

Нужно также помнить об устройствах для защиты и автономной работы ветроэлектрогенератора. От этого зависит непрерывное снабжение энергией дома.

  1. Все установки обязательно оснащаются защитой от молнии: это необходимо, потому что ветряк — высокая конструкция, сделанная из проводящих ток материалов.
  2. Обязательно необходимо укомплектовать прибор защитой от обледенения — это позволит избежать наледи на лопасти турбины в холодное время года.
  3. Необходимо оборудовать установку системой пожаротушения. Это позволит быстро локализовать очаг возгорания, причин которому может быть несколько: утечка масла, короткое замыкание, попадание молнии.
  4. Для того чтобы создать исправную работу ветряка при разных порывах ветра, применяют автоматическую систему торможения. Ветер с большой скоростью способен вывести из строя редуктор и сам генератор, поэтому без тормоза просто не обойтись.

Три маленьких секрета

Первый секрет заключается в том, на какую высоту будет установлен самодельный ветрогенератор. Понятно, что проще смонтировать его на высоте нескольких метров от земли, но и толку от него тогда будет не особенно много. Следует учитывать, что чем выше ветрогенератор, тем сильнее ветер, быстрее крутятся его лопасти, и тем больше энергии можно получить от сделанной своими руками электростанции.

Второй секрет заключается в выборе АКБ. В интернете советуют не мудрить и ставить автомобильный аккумулятор. Да, это проще и, на первый взгляд, дешевле. Но, необходимо знать, что автомобильные аккумуляторы следует устанавливать в хорошо проветриваемом помещении, они требуют ухода, а их срок службы не превышает 3-х лет. Будет лучше приобрести специальный аккумулятор. Хотя он и стоит дороже, но это себя оправдает.

Третий секрет, какой ветрогенератор лучше подходит для изготовления своими руками — горизонтальный или вертикальный? У каждого варианта свои достоинства и недостатки. Мы рассмотрим ветрогенераторы вертикального типа, принцип работы которых показан на рис.2.

Сначала о недостатках: вертикальный ветрогенератор имеет низкий КПД по сравнению с горизонтальными моделями, на его сборку уходит больше материалов, что, соответственно, ведёт к удорожанию конструкции. С другой стороны, вертикальные ветряки могут работать при более слабом ветре, чем их горизонтальные аналоги, что компенсирует их невысокий КПД. Их не требуется поднимать на слишком большую высоту, они проще и дешевле при монтаже и установке, что сводит на нет разницу в стоимости материалов.

Немаловажным фактором является и то, что вертикальный ветрогенератор надёжнее при резких порывах ветра и ураганах, так как его устойчивость растёт с повышением скорости вращения. Кроме того, вертикальные конструкции практически бесшумны, что позволяет устанавливать их в любом месте, вплоть до крыши жилого дома. Всё вышеперечисленное ведёт к тому, что эти установки пользуются растущим спросом и выпускаются в различных модификациях, применительно к требуемой мощности и ветрам, преобладающим в определённых регионах, с чем, кстати, можно ознакомиться на видео ниже.

Ветрогенератор Третьякова

Это изобретение самарского конструктора Виталия Третьякова. Внешне оно не похоже ни на один из известных ветрогенераторов, настолько у него необычный, даже экстравагантный, вид. Зато эта конструкция способна работать на самых малых ветрах: ветрогенератор Третьякова способен перерабатывать энергию ветра при скорости 1,4 м/сек. Он, как определил его конструкцию сам изобретатель, относится к диагональным ветрогенераторам и может быть установлен где угодно, на крыше дома, на небольшой опоре в саду, даже на заборе или крыше (если необходимо) легкового автомобиля.

Размеры ветрогенератора Третьякова — метр на полтора, а предназначение сугубо бытовое — обеспечить электроэнергией загородный дом или дачный участок. Разговор о промышленном использовании ветряка Третьякова пока не идет, так как у этой уникальной конструкции есть свой недостаток — всем деталям его корпуса требуется повышенная прочность, что снижает КПД ветрогенератора и увеличивает его себестоимость.

Связано это с тем, что установка состоит из неподвижного корпуса, внутри которого монтируются лопасти, немного напоминающие корабельный винт. Эти части ветрогенератора в силу своей конструкции более остальных подвержены давлению ветра, поэтому им и требуется повышенная прочность.

Выбор конструкции ветрогенератора

Основной проблемой при выборе конструкции ветряка является выбор между ветряками с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Однозначного ответа на вопрос, какой ветряк лучше горизонтальный или вертикальный, не существует.

Классический ветрогенератор имеет горизонтальную ось вращения и механизм поиска ветра, работающий по принципу флюгера. Для его раскручивания необходим ветер, дующий со скоростью 7 – 8 м/с.

Тогда как спиралевидные ветряки с вертикальной осью вращения не так сильно зависят от скорости и направления ветра.

Но самое широкое распространения ВЭС получили на территории Крымского полуострова. В силу своего географического положения Крым имеет возможность использовать энергию ветра с максимальной пользой. Ветряки в Крыму расположены практически везде, где позволяет местность. Здесь расположено несколько крупных ветряных электростанций. На самой крупной из них работают 127 ветрогенераторов.

В прошлом году в Ульяновске был запущен комплекс из 14 ветряков общей мощностью более 30МВт. Строительство ветряной электростанции начато и в республике Адыгея. Планируется, что ветряки, установленные в Адыгее, будут давать мощность в 150МВт.

Также в прошлом году начало свою работу совместное российско-испанское предприятие по выпуску ветряков в Таганроге. Производство организовано на заводе «Красный котельщик».

Знакомство с характеристиками производителя

Испытание и проверка мощности ветрогенератора производятся в заводских условиях: аэродинамическая труба с регулируемым потоком воздуха от стационарных вентиляторов. Так проверяются аэродинамические характеристики самолетов и всех корпусов автомобилей. Но этот способ не отражает реальных условий работы ветряной электрической установки. В айэротрубе ветер дует в одну сторону с постоянным усилием, а в действительности он всегда несколько меняется как по скорости, так и по направлению. Понаблюдайте за поведением обычного флюгера. А ветрогенератор от него сильно отличается эффектами разгона и торможений.

Чтобы понять это достаточно попробовать раскрутить рукой простой подшипник (лопасти флюгера), а затем ротор электрического генератора (или двигателя), начиненного обмотками в окружении электромагнитных полей. Создаваемое противодействие придется преодолевать даже на холостом ходу. При подключении нагрузки (ради этого все и делается) требуется прикладывать большую силу.

Сборка роторного генератора

Разберем пошаговую инструкцию, как сделать ветрогенератор самой простой конструкции:

Возьмите металлическую емкость в форме цилиндра (можно применить ведро или кастрюлю). Маркером разделите заготовку на 4 одинаковых участка. Вырежьте по выполненной разметке лопасти.

На дне и шкиве разметьте и выполните отверстия под болты. Отверстия должны располагаться симметрично. Немного отогните лопасти, исходя из направления вращения.

Зафиксируйте заготовку с лопастями на шкиве резьбовыми соединениями. Закрепите генератор на мачте, воспользовавшись хомутами или другими крепежными элементами.

Подключите проводку и произведите сборку электрической цепи по схеме. Проводку следует также надежно закрепить на мачте, чтобы избежать повреждений.

Для подключения аккумулятора воспользуйтесь проводами сечением 4 квадрата. Провода не должны быть длиннее 1 м. Для подключения электроприборов используйте провода сечением 2,5 квадрата.

Обязательно подключите инвертор. На фото самодельного ветрогенератора наглядно продемонстрированы основные этапы сборки агрегата, а также схемы подключения электрических компонентов.

Как рассчитать и подобрать ветрогенератор?

Ветер это не природный газ, качаемый по трубам и не электроэнергия, бесперебойно поступающая по проводам в наш дом. Он капризен и непостоянен. Сегодня ураган срывает крыши и ломает деревья, а завтра сменяется полным штилем. Поэтому перед покупкой или самостоятельным изготовлением ветряка нужно оценить потенциал воздушной энергии в своем районе. Для этого следует определить среднегодовую силу ветра. Эту величину можно узнать в интернете по соответствующему запросу.

Получив вот такую таблицу, находим район своего проживания и смотрим на интенсивность его окраски, сравнивая ее с оценочной шкалой. Если среднегодовая скорость ветра получится меньше 4,0 метров в секунду, то ветряк ставить нет смысла. Он не даст нужного количества энергии.

Если сила ветра достаточна для установки ветряной электростанции, то можно переходить к следующему шагу: подбору мощности генератора.

Если речь идет об автономном энергоснабжении дома, то в расчет берут среднестатистическое потребление электроэнергии 1 семьей. Оно находится в диапазоне от 100 до 300 кВт*ч в месяц. В регионах с низким годовым ветропотенциалом (5-8 м/сек) такое количество электричества способен сгенерировать ветряк мощностью 2-3 кВт. При этом следует учитывать, что зимой средняя скорость ветра выше, поэтому выработка энергии в этот период будет больше, чем летом.

Выбор модели

Стоимость комплекта ветрогенератора, инвертора, мачты, ШАВРа — шкафа автоматического включения резерва, напрямую зависит от мощности и КПД.

Максимальная мощность кВт Диаметр ротора м Высота мачты

м

Номинальная скорость м/с Напряжение

Вт

0,55 2,5 6 8 24
2,6 3,2 9 9 120
6,5 6,4 12 10 240
11,2 8 12 10 240
22 10 18 12 360

Как видим для полного или частичного обеспечения усадьбы электричеством необходимы генераторы большой мощности, установить которые самостоятельно довольно проблематично. В любом случае высокие капитальные вложения и необходимость производства работ по монтажу мачты с помощью спецтехники существенно снижают популярность ветровых энергетических систем для частного использования.

Существуют переносные ветрогенераторы малой мощности, которые можно взять с собой в путешествие. Эти модели компактны быстро монтируются на местности, не требуют особого ухода, и дают достаточно энергии, для комфортного времяпрепровождения на природе.

И хоть максимальная мощность такой модели всего 450 Вт, этого достаточно для освещения всего кемпинга и даёт возможность использовать бытовые электроприборы вдали от цивилизации.

Для средних и малых предприятий установка нескольких генерирующих ветровых станций могла бы дать существенную экономию в энергозатратах. Множество европейских фирм занимаются производством продукции такого типа.

Это сложные инженерные системы, требующие профилактики и обслуживания, но их номинальная мощность такова, что может перекрыть нужды всего производства. Для примера в Техасе на самой большой ветроэлектростанции в США всего 420 таких генераторов вырабатывают за год 735 мегаватт.

Устройство ветряного генератора

Различные варианты ветрогенераторов значительно отличаются друг от друга.

На приведенной схеме представлено внутреннее устройство классического горизонтального ветряного генератора. Такие модели наиболее часто используются как в промышленности, так и в быту

Промышленные устройства представляют собой сложную многометровую конструкцию, для установки которой требуется фундамент, в то время как бытовая модель может состоять из минимума компонентов (электродвигателя постоянного тока 3-12В, электроконденсатора 1000 мкФ 6В, кремниевого выпрямительного диода).

Типовая установка включает в себя следующие составные части:

  • генератор переменного тока (мощность зависит от скорости ветровых потоков);
  • лопасти, которые передают вращение к валу генератора (часто они дополнительно оснащены редукторами, стабилизаторами скорости вращения ротора);
  • мачта ветряка, к которой крепятся лопасти (чем выше находятся эти элементы, тем большее количество ветровой энергии они могут получить);
  • аккумуляторы, накапливающие энергию, что позволяет использовать ее при небольшом ветровом потоке или его полном отсутствии. Батарея также выполняет функцию стабилизации электрической энергии, поступившей от генератора;
  • контроллер – преобразователь переменного напряжения, полученного с генератора, в постоянное, которое применяется для заряда батареи. Управление контроллером осуществляется поворотом лопастей, что позволяет учитывать, куда движутся потоки воздуха;
  • АВР – устройство автоматического переключения, связывающее ветрогенератор с другими источниками энергии (солнечными панелями, электросетью);
  • датчик направления ветров – прибор, облегчающий лопастям поиск ветрового потока;
  • инвертор для преобразования постоянного тока из аккумуляторов в переменное напряжение, которое применяется в электрокоммуникациях.

Для более полного удовлетворения пользовательских потребностей прибор может быть снабжен различными типами инверторов:

  • приспособления с инвертормодифицированной синусоидой, выдающей квадратную синусоиду. Устройства этого типа подойдут для ТЭНов, ламп накаливания и иных приборов, нетребовательных к качеству сети;
  • инверторы трехфазного напряжения, рассчитанные для трехфазных электросетей;
  • установки с чистой синусоидой, которые производят энергию для более чувствительной техники;
  • инверторы сетевые, способные функционировать без батарей. Подобные устройства предназначены для схем, предполагающих попадание электрической энергии непосредственно в общую сеть.

При выборе моделей следует обязательно обращать внимание на разновидность инвертора

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

  • установка экологически чистая;
  • отсутствует потребность её заправки топливом;
  • не накапливаются какие-либо отходы;
  • устройство работает очень тихо;
  • имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Топ-5 лучших ветрогенераторов для частного дома (цены)

Модель Характеристики
  1. Мачта — 1 шт.
  2. Тросы мачты (растяжки) — 1 комплект.
  3. Генератор — 1 шт.
  4. Ротор — 1 шт.
  5. Лопасти — 1 комплект.
  6. Крепёж (монтажный комплект) — 1 шт.
  7. Контроллер — 1 шт.
  8. Технический паспорт — 1 шт. Мощность при 9 м/с 500 Вт;
  9. Напряжение 12 В;
  10. Стартовая скорость ветра 2 м/с;
  11. Диапазон работы 3−25 м/с (от 20 м/с срабатывает защитное торможение);
  12. Количество лопастей 3 шт.
  13. Материал лопастей Композит (полиэфирная смола+стекловолокно);
  14. Диаметр ротора 2,5 м.
  15. Вес ветрогенератора (без мачты) 55 кг.
  16. Срок службы не менее 20 лет
  1. Страна производитель Китай;
  2. Заводское наименование OE/WW/FD 5,5 — 2 кВт;
  3. Номинальная мощность 2 кВт при скорости ветра 8.9 м/с;
  4. Номинальное напряжение генератор 48 В;
  5. Площадь ротора ветроколеса 23,72 м2;
  6. Начальная рабочая скорость 2,43 м/с;
  7. Расчетная рабочая скорость 10 м/с;
  8. Максимальная безопасная скорость ветра 40 м/с;
  9. Метод вывода из-под ветра Автоматический электрический тормоз;
  10. Материал лопастей Алюминий;
  11. Рекомендуемые аккумуляторы 12 В 200 Ач, 4 шт;
  12. Система мониторинга USB — RS232;
  13. Программное обеспечение Windoms98/SE/ME/2000/XP/Vista
  14. Вес (генератора в сборе) 90 кг .
  1. Страна производитель Китай;
  2. Заводское наименование FD 8−10 кВт;
  3. Номинальная мощность 10 кВт при скорости ветра 11 м/с;
  4. Номинальное напряжение генераторы 240 В;
  5. Площадь ротора ветроколеса 50,24 м2;
  6. Начальная рабочая скорость 3 м/с;
  7. Расчетная рабочая скорость 12 м/с;
  8. Максимальная безопасная скорость ветра 50 м/с;
  9. Метод вывода из-под ветра механическое складывание за счет поворотного флюгера;
  10. Материал лопастей армированный стеклопластик;
  11. Рекомендуемые аккумуляторы 12 В 150 Ач, 30 шт;
  12. Вес (генератора в сборе) 440 кг
  1. Мачта — 1 шт.
  2. Тросы мачты (растяжки) — 1 комплект.
  3. Генератор — 1 шт.
  4. Ротор — 1 шт.
  5. Лопасти — 1 комплект.
  6. Крепёж (монтажный комплект) — 1 шт.
  7. Контроллер — 1 шт.
  8. Технический паспорт — 1 шт. Диаметр ветроколеса (м) 7,5;
  9. Высота лопасти (м) 3,5;
  10. Номинальное число оборотов (об/мин) 35−40;
  11. Номинальная мощность Вт 10 000;
  12. Максимальная мощность Вт 11 200;
  13. Стартовая скорость ветра 2,5 м/с;
  14. Номинальная скорость ветра 9 м/с;
  15. Рабочая скорость ветра 3−20 м/с; Защита от ураганных ветров автоматическая;
  16. Автоматическое ориентирование на ветер да;
  17. Высота мачты (м) 12;
  18. Масса ВЭС (без мачты) (кг) 600;
  19. Количество лопастей 3;
  20. Коэффициент использования энергии ветра > 0,42;
  21. Тип генератора трехфазный генератор на постоянных магнитах;
  22. Частота генератора (Гц) 0−50;
  23. Ток с генератора Переменный;
  24. Номинальный ток (А) 50;
  25. Максимальный ток (А) 60;
  26. Рекомендуемое количество АКБ (шт.) 20;
  27. Рекомендуемая емкость АКБ (А*ч) 150;
  28. Эффективность системы преобразования > 0,85;
  29. Уровень шума yе более (Дб) 45;
  30. Предельная скорость ветра 35 м/с
  1. Мачта — 1 шт.
  2. Тросы мачты (растяжки) — 1 комплект.
  3. Генератор — 1 шт.
  4. Ротор — 1 шт.
  5. Лопасти — 1 комплект.
  6. Крепёж (монтажный комплект) — 1 шт.
  7. Контроллер — 1 шт.
  8. Технический паспорт — 1 шт. Диаметр ветроколеса (м) 7,5;
  9. Высота лопасти (м) 3,5;
  10. Номинальное число оборотов (об/мин) 35−40;
  11. Номинальная мощность Вт 10 000;
  12. Максимальная мощность Вт 11 200;
  13. Стартовая скорость ветра 2,5 м/с;
  14. Номинальная скорость ветра 9 м/с;
  15. Рабочая скорость ветра 3−20 м/с; Защита от ураганных ветров автоматическая;
  16. Автоматическое ориентирование на ветер да;
  17. Высота мачты (м) 12;
  18. Масса ВЭС (без мачты) (кг) 600;
  19. Количество лопастей 3;
  20. Коэффициент использования энергии ветра > 0,42;
  21. Тип генератора трехфазный генератор на постоянных магнитах;
  22. Частота генератора (Гц) 0−50;
  23. Ток с генератора Переменный;
  24. Номинальный ток (А) 50;
  25. Максимальный ток (А) 60;
  26. Рекомендуемое количество АКБ (шт.) 20;
  27. Рекомендуемая емкость АКБ (А*ч) 150;
  28. Эффективность системы преобразования > 0,85;
  29. Уровень шума yе более (Дб) 45;
  30. Предельная скорость ветра 35 м/с

Чтобы получить максимально возможную мощность, необходимо размещать ветряк вдоль потока ветра. Этот момент реализуется по принципу флюгера. Нужно закрепить вертикальную лопасть на противоположном конце генератора — это делается для того, чтобы она разворачивала его навстречу воздушным потокам. Если применена более мощная установка, на ней устанавливается поворотный электромотор.

Варианты установки ветряка

Прежде чем купить ветрогенератор для частного дома 220 В, нужно знать, как и куда его устанавливать. Существует ряд моментов, которые нужно учитывать при установке:

прибор необходимо монтировать на специальное сооружение, которое обязательно должно превышать на несколько метров все стоящие рядом строения;
обратите внимание, что рядом не должны находиться деревья и столбы, а также объекты, снижающие производительность генератора;
самый лучший вариант — удаление от жилого дома на 50 м, что обусловлено наличием шума, который может доставлять людям дискомфорт.

Постоянную во времени выработку энергии получить не удастся. Происходит это из-за того, что условия природы постоянно меняются. Заранее продумайте, куда использовать лишнюю электроэнергию, которая будет возникать при сильном ветре. К примеру, можно обеспечить нагрев воды в бойлере или электрообогревателе для дома. Такая возможность должна включаться автоматически при сильном ветре и слабой нагрузке.

Для климата с затяжной зимой больше подойдут модели вертикального расположения ротора. Установить такое устройство можно на земле или на невысокой мачте. Кроме того, его можно напрямую включить в электросеть с нагревателем и бойлером. В этом случае можно попробовать обойтись без инвертора и аккумуляторных батарей. Чаще всего такую схему подключения можно реализовать собственноручно без привлечения сторонних организаций. Такой ветрогенератор может послужить для обеспечения тепла.

Следует также решить некоторые проблемы, которые связаны с эксплуатацией ветряка:

во-первых, наличие шума. Это вряд ли обрадует ваших соседей, кроме того, инфразвук может быть некомфортным для слуха. Чтобы исключить эту особенность, устанавливают прибор как можно дальше от жилых зданий;
во-вторых, обязательное наличие заземления и защиты от молний, а также сигнальная система для авиации на самой высокой точке конструкции

Обратите внимание, что во время работы будет создаваться вибрация. Это значит, что мачта не должна контактировать с другими объектами;
в третьих, сам генератор и другие части системы

Аккумуляторные батареи и инверторы требуют регулярного обслуживания и систематической замены. Мачту также необходимо красить, своевременно осматривать и ухаживать за ней;
в-четвертых, существует вероятность повреждения при обледенении или сильном урагане.

Регулярный уход за ветрогенератором обеспечит вам долгую службу этого помощника

Производители

Отечественные производители ветрогенераторов, которые закрепились на рынке и зарекомендовали себя с лучшей стороны:

  • «Ветро-Свет»;
  • «Rkraft»;
  • «СКБ Искра»;
  • «Сапсан-Энергия»;
  • «Ветроэнергетика».

Эти организации не только производят изготовление по индивидуальному заказу, но и предоставляют услуги по расчету и проектированию ветровых электростанций на любой вкус, выбрать наиболее подходящее оборудование, основываясь на личных замерах, расчетах и показателях желаемой мощности.

Среди зарубежных производителей особой популярностью пользуются модели следующих производителей:

  • Китай: Ming Yang, Sinovel, Goldwind;
  • Дания: Vestas;
  • Испания: Gamesa;
  • Индия: Suzion;
  • США: GE Energy;
  • Германия: Siemens, Enercon.

Зарубежные производители отличаются повышенным уровнем качества, который достигается за счет наличия высокотехнологического оборудования. Однако, установка таких электростанций предполагает наличие дорогостоящего ремонта, запчастей для которого в отечественных магазинах не найти.

Интересное мнение: профессор Довиденко рассказывает, почему в России не торопятся строить ветрогенераторы

https://youtube.com/watch?v=YWvLebcdP28

Влияние местности и сезона

В зависимости от времени года ветер дует по-разному. В отдельных районах может быть длительное затишье. К тому же напор ветра резко снижают:

Для монтажа ветряных электрических установок лучше всего подходят вершины холмов, которые открыты со всех направлений. Желательно приподнимать ветродвигатель на максимально допустимую высоту. Лучше для этого использовать отдельный прочный фундамент и вышку с надежно закрепленными растяжками, повышающими устойчивость: при мощных напорах ветра могут возникать огромные опрокидывающие усилия.

Отдельные владельцы крепят ветряные электрические установки на крыше или стене дома. Это не лучший вариант. Он применим для маломощных двигателей: конструкция здания будет постоянно расшатываться меняющимися динамическими нагрузками, а шум вращающегося ротора передаваться через строительные элементы в жилые помещения.

 

Изменение направления ветра

Ветер может создавать порывы с разных сторон в горизонтальной плоскости. Многие конструкции ветрогенераторов очень чутко реагируют на такие нагрузки благодаря большой площади ометаемой поверхности рабочих лопастей. Ветрогенераторы начинает повторять движение ветровой нагрузки, но, обладая значительной массой, по инерции проходит ось направления ветра и уходит на значительно большие углы отклонения. При существенных порывах ветра может дойти до перпендикулярного направления либо проскочить его и остановиться в противоположном состоянии ветру. Произойдет останов ветроколеса, возвращение в исходное положение и выход на режим работы. При этих ситуациях система успокоения колебаний (если есть) функционирует плохо.

Флюгер тоже не сразу устанавливается по направлению, но его масса значительно меньше, а усилия, затрачиваемые на электромагнитные процессы, не применяются.

Выбор конструкции ветряного колеса

За всю историю человечества испытано огромное количество устройств, работающих от энергии ветра. Максимальная эффективность (высокий КПД) присущ конструкциям, которые формируют подъемную силу так, как лопасти криволинейной формы винтов авиационных двигателей (вспомните знаменитое выражение «От винта») или лодочных/корабельных моторов, располагаемых под острыми углами к встречным потокам воздуха/жидкости.

Для выбора модели ветряного колеса необходимо не только знать скорость ветра (V), но и определиться с конструкцией лопастей вентилятора. Основной их показатель — площадь ометаемой поверхности (S), на которую воздействует ветряной поток.

Для оценки мощности (N), которую может снять вентилятор, используется формула: N=(SρV3)/2. Величина ρ — это плотность воздушных масс.

Некоторые продавцы заявляют про эффективность работы отдельных ветряных электрических установок при скоростях воздушного потока до 3 м⁄сек или размере лопастей, описывающих при работе круг с радиусом ≤1,3 метра. Подставьте характеристики их аппаратов в приведенную формулу: вы проверите достоверность таких рекламных заявлений по элементарным законам физики.

Ветер со скоростью ≤3м⁄сек не может надежно передавать энергию обычному ветрогенератору. Но для таких условий можно использовать лопасти повышенной площади, которая создается за счет увеличения их габаритов — особенно длины от 2-х метров. Однако такие конструкции благодаря четырехметровому размаху, больше подходят для промышленных установок.

Если вернуться к графику распределения ветров и учесть их конкретное действие на ветряное колесо (не на 50-ти метровой высоте), то при соответствии характеров ветров оранжевой зоне (от 5 м/сек) или выше ВГУ гарантированно оправдает издержки на ее производство и установку. При больших скоростях ветров величина генерируемой мощности резко возрастает. На такие случаи как раз и настроен любой ветрогенератор. В остальных ситуациях он может не оправдать возложенных надежд.

Нюансы применения ветрогенераторов

В настоящее время ветряные турбины используются в различных сферах народного хозяйства. Промышленные модели разной мощности применяются нефтегазовыми, телекоммуникационными компаниями, буровыми и геолого-разведочными станциями, производственными объектами и государственными учреждениями.

Ветряк может использоваться в качестве дополнительного источника энергии в больницах и других учреждениях, чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии в аварийных ситуациях

Особо следует отметить важность применения ветряных установок для оперативного восстановления нарушенного электричества при катаклизмах и стихийных бедствиях. С этой целью ветрогенераторы часто применяются подразделениями МЧС

Бытовые ветротурбины прекрасно подходят для организации освещения и отопления коттеджных поселков и частных домов, а также для хозяйственных целей на фермах. При этом следует учесть некоторые моменты:

  • Устройства до 1 кВт могут дать достаточное количество электроэнергии лишь в ветряных местах. Обычно выработанной ими энергии хватает лишь на светодиодное освещение и питание мелких электронных приборов.
  • Чтобы полностью обеспечить электричеством дачу (загородный домик) понадобится ветряной генератор мощностью свыше 1 кВт. Такого показателя достаточно для питания осветительных приборов, а также компьютера и телевизора, однако его мощности недостаточно, чтобы снабдить электричеством круглосуточно работающий современный холодильник.
  • Для обеспечения энергией коттеджа понадобится ветряк мощностью 3-5 кВт, однако даже такого показателя не хватит для отопления домов. Чтобы воспользоваться подобной функцией необходим мощный вариант, начиная от 10 кВт.

При выборе модели следует учесть, что показатель мощности, указанный на устройстве, достигается лишь при максимальной скорости ветра. Так, установка в 300В будет вырабатывать указанное количество энергии лишь при скорости потоков воздуха в 10-12 м/с.

Конструируем ветрогенератор самостоятельно


просто необходим,схема устройства,

Описание работы со всеми схемами, чертежами и пошаговыми инструкциями (иногда даже с фото) вам выдаст любая поисковая система. Однако не спешите приступать к работе по первой же попавшейся инструкции. Лучше сначала детально изучить принцип действия и процесс сборки нескольких конструкций, выбрать ту, которая подходит вам по мощности, доступности деталей и сложности изготовления, и только потом приступать к работе.

Итак, в каждом самодельном ветряке должны быть:

  • лопасти;
  • генератор;
  • мачта;
  • а также установка, преобразующая электрический ток.

Каждую из этих деталей можно изготовить самостоятельно или переделать из уже существующей. Так, например, для изготовления лопастей подойдут трубы из ПВХ или алюминия. Есть также схемы изготовления их из дерева или стеклопластика. Все эти способы изготовления лопастей подходят для горизонтальных ветряков, которые рекомендуют специалисты для самодельного домашнего или дачного ветряка. Лопасти же вертикального устройства легко изготовить из пластиковой или металлической бочки.

Способов изготовления генератора тоже существует немало. Один из самых распространенных — это самостоятельно собранный на основе неодимовых магнитов дисковый генератор. Его недостаток — это высокая цена магнитов и их большое количество, достоинством же является простота сборки.

Еще один способ — переделать готовый генератор асинхронного электродвигателя. В этом случае достаточно переточить ротор и перемотать катушки статора. Последнее — самая сложная часть процесса. Тем не менее, и она вполне осуществима в домашних условиях.

В качестве мачты послужит стальная труба длиной не менее пяти с половиной метров.

Сборка деталей в единую конструкцию осуществляется по схеме, найти которую нетрудно при помощи поисковиков. Главное, суметь в ней разобраться.

Конечно, собрать ветрогенератор своими руками — задача, которая под силу не каждому. Кому-то купить его гораздо проще, чем разбираться в процессе наклеивания неодимовых магнитов или перемотке катушек статора.

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.

Подведём итоги

Вертикальный ветрогенератор, который можно сделать по приведённым выше инструкциям, может работать при довольно слабом ветре и независимо от его направления. Его конструкция упрощается за счёт того, что в ней отсутствует флюгер, разворачивающий по ветру винт горизонтального ветрогенератора.

Основным недостатком вертикально-осевых ветряных турбин является небольшой КПД, но это искупается рядом других преимуществ:

  • Скорость и простота сборки;
  • Отсутствие ультразвуковой вибрации, характерной для горизонтальных ветрогенераторов;
  • Нетребовательность к техническому обслуживанию;
  • Достаточно тихая работа, позволяющая установить вертикальный ветряк практически в любом месте.

Конечно, сделанный своими руками ветряк может не выдержать излишне сильного ветра, который окажется способным сорвать ведро. Но это не проблема, просто придётся купить новое или приберечь где-либо в сарае отслужившее свой срок старое.

На видео ниже можно посмотреть как запитываются бытовые приборы на даче. Правда, ветрогенератор здесь сделан не из ведра, но тоже своими руками.

Ссылка на основную публикацию