Электричество и альтернативные источники энергии — тема, которая ещё не до конца открыта и реализована для стран бывшего постсоветского пространства. Но когда речь заходит об экономии ресурсов и отдалённых уголках, куда вести линии электропередач дорого или технически сложно , можно поговорить о нестандартных источниках электроэнергии. И один из самых интересных — ветроэнергетика.
Индивидуальные ветряные электростанции дают возможность автономного электроснабжения загородного жилища, стройплощадки или же выступают резервным вариантом на случай перебоев с подачей электроэнергии из сети. Такие домашние электростанции могут быть как покупными (их производят многие фирмы), так и самодельными.
Как работают ветряные электрогенераторы? Принцип работы
Все ветряные генераторы работают по одному принципу: преобразуют кинетическую энергию воздушного потока во вращательное движение турбины. А затем механическая энергия вращения превращается в электрическую: при движении магнитов ротора внутри статорной обмотки вырабатывается переменный электрический ток. Его характеристики — стандартное напряжение 220 вольт — обеспечивают устройства стабилизации, расположенные внутри турбины или на мачте. Излишки тока накапливаются в аккумуляторных батареях.
Количество генерируемых ветростанций киловатт определят ту нагрузку, на которую можно рассчитывать. В паспорте каждого электроприбора указана его активная мощность. Зная, какие приборы и устройства планируется подключить, можно подсчитать необходимую производительность домашней ветростанции. Полученную цифру стоит увеличить на 30% — не будем забывать о реактивной мощности устройств при включении в сеть, о том, что бывает штиль и порывистый ветер.
Для электроснабжения фермы, придорожного кафе, кемпинга необходима станция, которая вырабатывает 2-10 кВт. Небольшая ветроустановка производительностью 1 кВт и более, покроет потребности в электроэнергии загородного дома и дачи. Если же нужно обеспечить электроэнергией насос или время от времени подзаряжать аккумулятор, следует остановиться на самых маленьких моделях мощностью 20-500 Вт.
Разновидности ветряных электростанций
Сегодня ветроэнергетика вышла на новый уровень, стала заметным элементом жизнеобеспечения отдалённых районов. Ветровые электростанции — привычный элемент пейзажа в некоторых странах. Эти довольно сложные и масштабные инженерные сооружения воздвигают в тех местах, где ветер дует постоянно и скорость его превышает 4,5 метра в секунду. Вырабатываемая электроэнергия поступает в единую сеть.
Многообразие ветряных электростанций классифицируют по различным критериям.
- По мощности все ветрогенераторы разделяют на бытовые — от 1 до 10 кВт и промышленные — свыше 500 кВт.
- По способу монтажа станции бывают стационарно установленные и мобильные.
- По месту расположения выделяют прибрежные, наземные и плавающие установки.
Наибольшее распространение получили наземные станции. Их проще монтировать, можно располагать на возвышенностях, где ветер дует сильнее.
Крылья и лопасти
По типy кoнcтpyкции различают роторные и крыльчатые генераторы. Вертикально установленные роторы лучше ловят слабый ветер, они компактнее. Однако материалоёмкость их строительства высока, а коэффициент полезного действия низок.
Крыльчатые генераторы с горизонтально расположенной осью вращения доминируют в мире, их выбирают из-за большой эффективности, в том числе и в качестве домашних электроустановок. У них может быть разное количество крыльев-лопастей, которые изготавливаются из различных материалов. Жёсткие лопасти ветрогенераторов более надёжные по сравнению с парусными, служат дольше, но заметно дороже. Такие ветрогенераторы монтируются на мачтах значительной высоты, что усложняет конструкцию и обслуживание.
Большинство домашних ветроэлектростанций имеют жёсткие лопасти из металла или пластика.
Где размещать ветровую станцию для дома?
От выбора места установки ветрогенератора напрямую зависит его эффективность. При определении места следует принимать в расчёт ключевой показатель — скорость ветра в этом месте. Желательно, чтобы она была выше 4,5 м/сек. Можно воспользоваться сведениями ближайшей метеостанции, которая проводит измерения на уровне земли — до 10 метров.
Имеет значение рельеф местности — каждые десять метров высоты дают прибавку скорости ветра 1 м/сек. Так что установка на возвышенности или холме будет работать эффективнее. Следует избегать локаций, где посадки или отдельные деревья влияют на ветер, замедляют его. Ведь снижение силы ветра на 10% уменьшает выработку электроэнергии почти на 25%.
Работающая установка создаёт небольшой шум, поэтому размещать её по возможности следует подальше, в 200-300 метрах от жилого дома.
Ветряная электростанция своими руками
Конструкция ветряной электростанции для дома включает генератор, контроллер заряда, стабилизирующее устройство-инвертор, который преобразовывает напряжения в стандартные 220 вольт, а также аккумуляторную батарею.
Зная общую схему ветрогенератора и принцип, по которому он работает, можно сделать ветряную электростанцию самостоятельно. Некоторые образцы, собранные в домашних условиях из подручных средств, порой превосходят по параметрам продукцию ведущих фирм.
Для электрической ветряной электростанции нужны следующие материалы и инструменты:
- Генератор — энергетическое сердце установки. Предпочтительно брать на невысоких скоростях. Обычно его заимствуют у автотракторной техники и немного модернизируют.
- контроллер заряда;
- инвертор;
- аккумулятор;
- кабельная продукция для их соединения в электрическую сеть.
Механическая часть включает:
- вращающийся ротор-ветряк;
- лопасти-крылья для него. Их делают из листов металла и пластика, металлических бочек или пластиковых труб. Выкройку будущей лопасти вырезают, тщательно обрабатывают кромки, придают необходимую аэродинамическую форму. При монтаже лопасти центрируют, чтобы не допустить перекоса;
- подшипник — основная деталь узла поворота;
- мачта, на которой ветрогенератор будет установлен. Она сваривается из металлических труб или же собирается из деревянных брусков.
В набор инструментов для работы входят:
- дрель;
- ножовки по металлу и дереву;
- сварочный аппарат;
- набор ключей;
- крепежи.
Вначале собирается и монтируется на мачте механическая часть, которая потом дополняется электрической. При наличии ветра установка тут же начинает работать. Контрольно-измерительными приборами замеряются характеристики тока и других параметров работы, при необходимости вносятся необходимые изменения. Помимо солидной экономии установки, собранной своими руками, есть такие преимущества, как высокая ремонтопригодность, доступность запчастей, возможность глубокой модернизации.
Эффективность установки и вопрос окупаемости
Генерация электроэнергии ветроэнергетической установкой для дома, зависит, в первую очередь от погоды и времени года. В паспортах большинства устройств указано — их мощность достигается при номинальной скорости ветра 8 м/сек. Гарантировать такие условия невозможно, поэтому реальная мощность будет отличаться от паспортной. Обычно производители приводят срок службы электроустановок 20лет.
Представленные на рынке модели различных фирм, даже со сходными техническими параметрами, сильно различаются по цене. Но стартует она от многих десятков и сотен рублей. Чем мощнее станция, тем она дороже. Продукция китайских брендов заметно дешевле, однако её надёжность вызывает определённые опасения.
Слабое место установки — жёсткая зависимость от наличия ветра. Есть движение воздушных масс — вырабатывается электричество. Нет — надо переходить на снабжение от аккумуляторов. Поэтому специалисты рекомендуют дополнить ветрогенератор солнечными батареями: когда нет ветра светит солнце, и энергия вырабатывается солярной панелью.
Не совсем корректным будет сравнение цены киловатт-часа электричества, полученного на ветровой электростанции с тарифом, по которому снабжаются города и деревни. В ряде стран частные ветряные электростанции могут продавать излишки электроэнергии в местную сеть по так называемому “зелёному тарифу”. Он значительно выше, чем тарифы на иные источники генерации. Понятно, то при такой возможности срок окупаемости гораздо ниже. Тем не менее даже без учёта реализации электроэнергии принято считать, что ветроэлектроустановка окупится за 20 лет.
Как и любое техническое устройство, ветрогенератор нуждается в регулярном техническом обслуживании. Оно включает внешний осмотр, очистку поздней осенью и зимой лопастей от образовавшейся наледи, проверку их крепления. Большинство моделей снабжены пассивными системами безопасности, которые останавливают работу устройства при сильном ветре.
Загрузка...
