Воздушные генераторы электрического тока

Ветровые генераторы

Пост опубликован: 26 февраля, 2017

Ветровой генератор – это сложное техническое устройство, служащее для преобразования энергии ветра в электрическую энергию, позволяющее использовать в повседневной жизни источник возобновляемой энергии, каким является энергия ветра. По своей конструкции ветровые генераторы бывают горизонтальные и вертикальные, по назначению – промышленные и бытовые, могут использоваться как автономный источник энергии, или как часть автономной системы либо работать параллельно с основной сетью электроснабжения.

Принцип действия ветрового генератора

Вне зависимости от конструкции и назначения, принцип действия ветровых генераторов основан на преобразовании кинетической энергии ветра, во вращательную энергию лопастей и далее, во вращательную энергию вала электрического генератора. Во время вращения, в обмотках генератора, вырабатывается переменный электрический ток, который не стабилен, что обусловлено непостоянной скоростью вращения лопастей, или говоря проще, силой ветра.

Выработанный переменный электрический ток подается на контроллер, где преобразуется в постоянный и далее, накапливается в аккумуляторных батареях. С батарей аккумуляторов электрический ток поступает на инвертор, на котором преобразуется в привычное для всех нас переменное напряжение 220/380 В, и используется по назначению.

Коротко о составляющих этого технического агрегата:

1. Лопасти – бывают установки с 1-й, 2-я, 3-я лопастями, а также с большим количеством, называемые –многолопастными;
2. Редуктор преобразует мало оборотистую скорость вращения лопастей в более высокую, позволяющую вырабатывать электрический ток;
3. Генератор – основной элемент установки, преобразует кинетическую энергию в электрическую;
4. Защитный кожух – является элементом защиты источника энергии и служит для защиты элементов установки от посторонних воздействий;
5. Хвостовик, или «хвост» — предназначен для обеспечения направления в соответствии с ветряными потоками;
6. Контроллер – электронный прибор, которой служит для преобразования переменного тока в постоянный;
7. Аккумуляторная батарея —является накопителем выработанной электрической энергии;
8. Инвертор – сложный электронный элемент, который преобразует постоянный электрический ток в переменный, с заданным напряжением и частотой.

Разнообразие выбора

В настоящее время все большее количество людей хотят быть независимы от организаций, осуществляющих поставку всех видов энергии, служб их сбыта и контроля, а также применять эколого-безопасные технологии в повседневной жизни. Одним из таких путей является использование ветровых генераторов, разнообразие которых позволяет выбрать именно тот агрегат, который соответствует критериям выбора. Единственное ограничение, которое может заставить отклонить идею использования данного вида аппаратов, это отсутствие ветров в предполагаемом месте установки.

Критериями для выбора ветрового генератора служат:

1. Электрическая мощность;
2. Обеспечение электрической энергией в месяц;
3. Минимальная скорость воздушного потока;
4. Условия эксплуатации (температура, влажность, высота над уровнем моря и т. д.);
5. Система защиты от перегрузок;
6. Срок службы;
7. Стоимость комплекта оборудования.

В настоящее время ветровые генераторы выпускаются всеми технически развитыми странами, поэтому можно подобрать агрегат как по перечисленным выше критериям, так и по фирме и стране изготовителе.

В России подобные агрегаты выпускают:

Ветровые генераторы российского производства

• ООО «СКБ Искра», г. Москва;
• ООО «ГРЦ-Вертикаль», г. Миасс Челябинской области;
• ЗАО «Ветроэнергетическая компания» г. Санкт-Петербург;
• ЛМВ «Ветроэнергетика», г. Хабаровск;
• ЗАО «Агрегат-Привод», г. Москва;

и еще ряд компаний, зарегистрированных в нашей стране.

Наиболее известными зарубежными производителями ветровых генераторов являются:

• Немецкие компании: «Enercom», «Nordex», «Siemens» и «Repower»;
• Датская «Vestas»;
• Бельгийская «Blue Planet Wind»;
• Испанская «Gemesa»;
• Компании из Китая: «Guangzhou Sunning Windpower Generator Co., Ltd.», «Hefei Wind Wing Energy Technology Co., Ltd.», «Foshan Tanfon Energy Technology Co., Ltd.», «Hangzhou Lectstyle Trade Co., Ltd.», и другие;
• Компания «GE Energy» из США.

Плюсы и минусы

Прежде чем сделать окончательный выбор, необходимо еще раз рассмотреть плюсы и минусы использования ветряных генераторов.

К плюсам использования можно отнести:

1. Понеся первоначальные единовременные затраты, далее финансовых вложений не требуется;
2. Работа комплекса осуществляется автоматически, вне зависимости от скорости и направления ветра;
3. Низкие шумовые показатели (в зависимости от выбранного типа агрегата);
4. Универсальность установки к месту расположению;
5. Экологическая безопасность установки;
6. Независимость от поставщиков электрической энергии;
7. Большой срок эксплуатации.

К недостаткам использования ветряных генераторов относятся:

1. Высокая стоимость комплекта оборудования;
2. Долгосрочная окупаемость;
3. Низкий КПД;
4. Необходимость выполнения профилактических работ.

Итак, изучив вопрос теоретически, необходимо приступить к его реализации на практике. Для этого необходимо определиться с розой ветров в предполагаемом месте установки генератора, количеством ветровых дней в году и особенностей месторасположения, которые могут сказаться на силе ветра, как то: лес, лесопосадки или иные ветрозащитные объекты. Выбрать необходимый агрегат и выполнить необходимые работы, которые включают в себя: общестроительные, монтажные и электромонтажные, что обусловлено их направленностью.

На чем остановиться?

По статистике, которая отслеживает все, что происходит в нашей стране, в том числе и гарантийные обращения в технические центры компаний, которые выпускают ветровые генераторы, можно увидеть, что гарантийных обращений по технике компании «Blue Planet Wind» (Бельгия) практически нет, и это говорит о надежности агрегатов, выпускаемых этой компанией. Гарантийный срок на ветровые генераторы, контроллеры и мачтовые комплекты, данной фирмы, составляет 3 года.

На основании ассортимента оборудования выпускаемого компанией «Blue Planet Wind» рассмотрим средние цены в интересующем нас сегменте техники:

Ветрогенератор EnergyWind мощностью 1,0 кВт

• Мощность 1,0 кВт при скорости ветра 9,0 м/с;
• Количество лопастей – 3, общий диаметр — 2,6 м;
• Рабочий диапазон скоростей ветра – 3,0 – 30, 0 м/с;
• Напряжение аккумуляторов – 12/24/48 В;
• КПД – 45-50%;
• Вес – 30, 0 кг;
• Срок службы 15-25 лет;
• Цена -68000,00 рублей.

Ветрогенератор EnergyWind мощностью 2,0 кВт

• Мощность 2,0 кВт, при скорости ветра 12,0 м/с;
• Количество лопастей – 1, общий диаметр — 2,6 м;
• Рабочий диапазон скоростей ветра – 3,0 – 40, 0 м/с;
• Напряжение аккумуляторов – 12/24/48 В;
• Вес – 35, 0 кг;
• Срок службы 15-25 лет;
• Цена -80000,00 рублей.

Ветрогенератор EnergyWind мощностью 5,0 кВт

• Мощность 5,0 кВт, при скорости ветра 12,0 м/с;
• Количество лопастей – 3, общий диаметр — 4,0 м;
• Рабочий диапазон скоростей ветра – 3,0 – 40, 0 м/с;
• Напряжение аккумуляторов – 48 В;
• Вес – 65, 0 кг;
• Срок службы 15-25 лет;
• Цена – 250000,00 рублей.

Ветрогенератор EnergyWind мощностью 10,0 кВт

• Мощность 10,0 кВт, при скорости ветра 12,0 м/с;
• Количество лопастей – 3, общий диаметр — 7,0 м;
• Рабочий диапазон скоростей ветра – 3,0 – 40, 0 м/с;
• Напряжение аккумуляторов – 48 В;
• Вес – 150, 0 кг;
• Срок службы 15-25 лет;
• Цена – 650000,00 рублей.

В линейке ветряных генераторов компании «Blue Planet Wind» присутствуют еще несколько модификаций, отличных от приведенных выше по цене и техническим характеристикам, однако, по приведенным цифрам можно понять из чего формируется цена агрегата, и как она зависит от технических характеристик.

Своими руками

В связи с тем, что готовый комплект ветряного генератора стоит достаточно дорого, а сама идея получения бесплатной электрической энергии, и без участия поставляющих организаций, очень привлекательна, то вопрос изготовления данного агрегата своими руками очень актуален и интересен для людей обладающими начальными знаниями электротехники и навыками выполнения специальных работ.

Конечно же придется приобрести необходимые комплектующие, которые невозможно изготовить в домашних условиях, как то: аккумуляторная батарея, электрический генератор, контроллер, инвертор, элементы электрической схемы контроля и защиты, а также соединительные кабели. А такие элементы конструкции, как сам ветряк, механизм передачи вращательного движения, электрические соединения можно выполнить самому.

К тому же, если данный источник энергии не будет основным, а будет выполнять второстепенную роль, то можно еще удешевить конструкцию, используя автомобильные комплектующие – аккумулятор, генератор, контрольные лампы, реле заряда, приборы контроля напряжения, а для изготовления лопастей использовать имеющиеся материалы. При данном варианте изготовления основные затраты пойдут на преобразовательное устройство – инвертор.

Подводя итог можно с большой уверенностью сказать, что за альтернативными и возобновляемыми источниками энергии будущее, а когда и как их применить в повседневной жизни, решает каждый человек индивидуально, исходя из потребностей, финансовых возможностей и технических навыков.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Источник

Ветряк для частного дома — деньги на ветер. Весь расклад по цифрам в рублях и киловаттах.

Вопрос ветроэнергетики в наше инновационное время интересует очень многих. Те, кто хоть раз посещал Европейские страны на своем авто, наверняка видели огромные ветропарки.
Сотни генераторов встречаются по пути.

Наблюдая такую картину, многие начинают верить, что получение эл.энергии при помощи ветра, весьма перспективное и выгодное занятие. Мудрые европейцы ошибаться то не могут.

Наверняка после очередного подорожания электроэнергии, вы задумывались об установке у себя на участке ветрогенератора. Тем самым, обеспечив если не всю, то большую часть своих потребностей в электричестве.

Некоторые даже подумывают таким образом стать независимыми от электросетей. Насколько это реально и возможно? К сожалению, для 90% владельцев частных домов, эти мечты так и останутся мечтами.

К сожалению, в нашей стране не так много регионов, где скорость ветра находится хотя бы на уровне 5-7 метров в секунду. Берутся данные в среднем за год. В подавляющем большинстве широт, пригодных для проживания, эта самая скорость равняется максимум 2-4 м/с.

Это говорит о том, что ваша ветроустановка большую часть времени, элементарно не будет работать. Для стабильной выработки электричества, ей нужен ветер около 10 м/с.

Фактически за час, 2квт генератор подарит вам не более 100Вт.

Еще вы столкнетесь с другой проблемой ветра, о которой умалчивают производители. Около земли, его скорость гораздо меньше чем наверху, там где ставятся промышленные установки высотой 25-30м.

Вы же свой агрегат будете монтировать максимум на десяти метрах. Поэтому даже не ориентируйтесь на таблицы ветров с разных сайтов. Эти данные вам не подходят.

Производители скромно умалчивают, что для их карт ветроресурсов, замеры производятся на высоте от 50 до 70 метров! К тому же там не учтены данные по турбулентности, завихрениям.

Попробуете задрать повыше чем 10м, обязательно задумаетесь о молниезащите. Наэлектризованные трением воздуха лопасти, очень вкусная приманка для разрядов!

К тому же, почему-то все беспокоятся только о таком параметре, как скорость ветра, и при этом забывают про его плотность или давление. А разница для энергетики весьма существенная. Зависимость выработки электроэнергии от давления ветра непропорциональная.

Кроме того, есть определенное лукавство в указанных технических характеристиках генераторов.

Верить им конечно можно, но только для идеальных условий. Потому что:

показания эти снимаются в аэротрубе

и в ламинарном потоке при неизменном направлении и повышенной плотности

У вас же на дачном участке скорость ветра может быть такой, что не получится и вал прокрутить, не то что вырабатывать энергию.

И это весной или осенью. Именно в этот период происходят наиболее активные перемещения воздушных масс.

Не забывайте, что ветряк работает не в режиме холостого хода вертушки, а должен раскрутить ротор генератора в окружении неодимовых магнитов.

И это только до тех пор, пока электрический потенциал ветряка ниже напряжения АКБ. При достижении напряжения достаточного для начала заряда, аккумулятор превращается в нагрузку.

Если применить тихоходные конструкции с вертикальной осью вращения, то здесь уже присутствует повышающий редуктор. Вы пытались раскрутить повышающий редуктор? Такая конструкция усложняется, увеличивается вес, парусность, стоимость.

Даже на маяках Северного флота, учитывая там постоянные ветра и полярную ночь, специалисты предпочитают использовать солнечные батареи. На вопрос почему так, отвечают по-простому – проблем меньше!

Большие промышленные ветротурбины могут передавать энергию напрямую в сеть, минуя всякие аккумуляторы.

А вот вы без них обойтись никак не сможете. Без АКБ не будет работать ни телевизор, ни холодильник. Даже освещение будет светить урывками, в зависимости от порывов ветра.

При этом за 12-15 лет работы генератора, вы обязаны будете сменить 3-4 комплекта АКБ, тем самым вдвое увеличив свои начальные расходы. Причем мы берем чуть ли не идеальный вариант, когда аккумуляторы будут разряжаться не больше половины от своей емкости.

Конечно вы можете купить дешевые модели АКБ, но затраты от этого не станут меньше. Просто поход в магазин за новыми батареями будет осуществлен не 4 раза, а уже 8.

Еще о чем стоит серьезно задуматься — это наличие свободного места. Причем по площади оно может уходить на 100 и более метров в каждую сторону от мачты.

Ветер должен свободно гулять по лопастям, и без помех их достигать со всех сторон. Получается, что вы должны проживать либо в степи, либо возле моря (лучше непосредственно на его берегу).

Идеальное место будет на вершине холма. Где с позиции аэродинамики, воздушный поток уплотняется с соответствующим увеличением скорости и давления ветра.

О соседях рядом забудьте. Их сады и двух-трехэтажные особняки, здорово “попьют вашу кровушку”, каждый раз перекрывая попутный ветерок. Также как и соседние лесопосадки.

Те же самые промышленные ветряки, не располагают непосредственно друг за другом, а монтируют их по диагонали. Каждый последующий, не должен закрывать предыдущий.

4-я причина – высокая цена. Не ведитесь на цены продавцов в прайс листах. В них никогда не показывается реальная стоимость всего необходимого оборудования.
Поэтому цены всегда умножайте на 2, даже при выборе так называемых готовых комплектов.

Но и это еще не все. Не забудьте про эксплуатационные расходы, доходящие до 70% от стоимости ветряков. Попробуйте поремонтировать генератор на высоте, либо каждый раз демонтировать и разбирать-собирать мачту.

Еще не забудьте про периодическую замену АКБ. Поэтому не рассчитывайте, что ветряк может вам обойтись в 1 доллар за 1квт эл.энергии.

Когда вы посчитаете все реальные затраты, окажется что каждый киловатт мощности такого ветрогенератора, обошелся вам минимум в 5 баксов.

Пятая причина, неразрывно связана с первыми четырьмя. Это срок окупаемости затрат.

Стоимость ветряка, мачты и доп.оборудования для 2-х киловаттных качественных моделей будет доходить в среднем до 200 тыс. рублей. Производительность таких установок – от 100 до 200квт в месяц, не более. И это при хороших погодных условиях.

Даже осадки снижают мощность ветряков. Дождь на 20%, снег – на 30%.

Вот и получается вся ваша экономия – это 500 рублей. За 12 месяцев непрерывной работы, набежит уже чуть больше – 6 тысяч.

При этом, 2-х киловаттный агрегат не будет закрывать на 100% ваши потребности. Максимум на треть! Если захотите целиком все подключить от него, то берите 10-ти киловаттную модель, не меньше. Срок окупаемости от этого не изменится.

Но тут уже будут совсем другие габариты и масса.

И закрепить его просто так на трубе через чердак своей крыши, точно не получится.

Однако некоторые все равно убеждены, что из-за бесконечного подорожания электроэнергии, ветрогенератор в один прекрасный момент, по любому станет выгоден.

Безусловно, электроэнергия с каждым годом дорожает. К примеру 10 лет назад, ее цена была на 70% ниже. Давайте проведем примерные расчеты и выясним перспективу выхода на окупаемость ветряка, с учетом резкого удорожания электричества.

Рассматривать будем генератор мощностью 2квт.

Как мы уже выяснили ранее, стоимость такой модели около 200тысяч. Но с учетом всех доп.расходов, нужно умножить ее на два. Получится минимум 400 тыс.руб. затрат, при сроке службы в двадцать лет.

То есть, за год получается 20 тысяч. При этом по факту, за этот год агрегат выдаст вам максимум 900 квт. Из-за коэфф. установленной мощности (он для маленьких ветряков не превышает пяти процентов), за месяц вы накрутите 75квт.

Даже если взять 1000 квт в год для простоты расчетов, стоимость 1квт/ч полученная от ветряка, для вас составит 20 рублей. Если и предположить что электричество от ТЭС подорожает в 4 раза, то случится такое не завтра, и даже не через 5 лет.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного?

Ветрогенератор в нынешних российских условиях – это убыточный агрегат.

Чтобы хоть как-то обосновать его применение, цена электроэнергии уже сегодня должна доходить до 30 рублей за 1 квт.

Использование ветряка может быть обосновано в двух случаях:

у вас поблизости нет внешних электросетей или вам не дают к ним подключаться

у вас есть дизель генератор, но доставить для него топливо нет возможности

При этом, устанавливаться ветряк должен в районе со средне годовой скоростью ветра не менее 5-6 м/с. Только в этих случаях ветроустановка будет хорошей альтернативой.

Фактически, в таких условиях вы просто вынуждены выбрать из всех зол наименьшее. При этом, не верьте в суперэффективность других моделей вертикальной или шарообразной формы, собранных на неодимовых магнитах.

Конечный результат будет всегда один. Энергия, которую производит ветряк, зависит только от:

площади, которую описывают лопасти

Поэтому, если вы уже подключены к электросети, не ищите себе лишних приключений и головных болей. Выгоды никакой вы не найдете, по крайне мере на сегодняшний день.

Ну а тем, кто живет далеко от подстанций и ВЛ-0,4кв, стоит приобретать наиболее мощные модели ветряков, какие вы только можете себе позволить. Так как от той мощности, что указана на картинках, вам достанется не более 15%.

Другая категория потребителей, вполне заслужено делает выбор не в пользу китайских заводских моделей, а наоборот, предпочитает самодельные ветряки от мастеров самоучек. Свои выгоды в этом тоже имеются.

В большинстве своем, изобретатели подобных девайсов, это грамотные и ответственные ребята. И практически в 100% случаев, без проблем им можно вернуть установку, если что-то пошло не так, или ее нужно подремонтировать. С этим проблем уж точно не будет.

У промышленных китайский ветряков, внешний вид конечно посимпатичнее. И если вы все-таки решились прикупить именно его, сразу после проверки электродрелью, сделайте профилактический ремонт и замените китайский металлолом на подшипники с качественной смазкой.

Если поблизости от вас есть крупные гнездовья птиц, не помешает закупить дополнительный комплект лопастей.

Птенцы иногда попадают под раздачу крутящейся “мини мельницы”. Пластиковые лопасти ломаются, а металлические гнутся.

А закончить хотелось бы мудростью от тех пользователей, которые не послушались всех доводов и вплотную столкнулись со всеми вышеописанными проблемами. Запомните, самый дорогой флюгер для дома – это ветрогенератор!

Источник