Vėjo energijos problema mūsų naujovišku laiku domina daugelį. Tie, kurie bent kartą aplankė Europos šalis savo automobiliais, tikriausiai matė didžiulius vėjo jėgaines.
Pakeliui susitinka šimtai generatorių.

Stebėdami tokį vaizdą, daugelis ima manyti, kad gauti elektrą vėjo pagalba yra labai perspektyvus ir pelningas užsiėmimas. Išmintingi europiečiai negali klysti.

Tuo pat metu kažkodėl ignoruojamas faktas, kad kitose tos pačios Europos vietose tokių vėjo jėgainių praktiškai nėra. Kodėl taip atsitiko?
Būtent apie tai, kada, kur ir kaip pelninga naudoti vėjo jėgaines, o kada ne, ir bus aptarta straipsnyje.

Autonomija

Be abejo, kitą kartą pakilus elektros kainai, pagalvojote apie savo vietovėje įrengtą vėjo generatorių. Taigi, aprūpinę, jei ne visus, tai didžiąją dalį savo elektros energijos poreikių.

Kai kurie net galvoja tokiu būdu tapti nepriklausomi nuo tinklo. Kiek tai realu ir įmanoma? Deja, 90% privačių namų savininkų šios svajonės liks svajonėmis.

Kad nešvaistytumėte savo pinigų, mes su visais skaičiais jums pasakysime, kodėl taip yra.

Vėjo greitis

Deja, mūsų šalyje nėra daug regionų, kuriuose vėjo greitis būtų bent 5-7 metrai per sekundę. Duomenys imami vidutiniškai per metus. Daugelyje platumų, tinkamų gyventi, šis greitis yra ne didesnis kaip 2–4 m / s.

Tai reiškia, kad jūsų vėjo jėgainė dažniausiai neveiks. Norint stabiliai gaminti elektros energiją, jam reikia apie 10 m / s vėjo.

Jei vėjas jūsų rajone yra 7 m / s, generatorius veiks ne daugiau kaip 50% nominalios vertės. Ir jei tik 2 m / s, tai net 5%.

Tiesą sakant, per valandą 2 kW galios generatorius suteiks jums ne daugiau kaip 100 W.

Taip pat susidursite su kita vėjo problema, apie kurią gamintojai tyli. Netoli žemės jo greitis yra daug mažesnis nei aukščiau, kur yra 25-30 m aukščio pramoniniai įrenginiai.

Prietaisą montuosite ne daugiau kaip dešimt metrų. Todėl net nesivadovaukite vėjo stalais iš skirtingų vietų. Šie duomenys jums netinka.

Gamintojai kukliai tyli, kad jų vėjo išteklių žemėlapiuose matavimai atliekami 50–70 metrų aukštyje! Be to, ten neatsižvelgiama į turbulencijos ir sūkurių duomenis.

Jei bandysite pakelti jį aukščiau nei 10 m, tikrai pagalvosite apie apsaugą nuo žaibo. Frikciniai elektrifikuoti ašmenys, skanus masalas išmetimams!

Be to, visi kažkodėl nerimauja tik dėl tokio parametro, kaip vėjo greitis, ir tuo pačiu pamiršta apie jo tankį ar slėgį. Ir energijos skirtumas yra labai didelis. Elektros energijos priklausomybė nuo vėjo slėgio yra neproporcinga.

Taigi, kai vėjo slėgis padvigubėja, sukurta galia padidėja aštuonis kartus!

Be to, nurodytose generatorių techninėse charakteristikose yra tam tikras gudrumas.

Žinoma, galite jais tikėti, bet tik esant idealioms sąlygoms. Kadangi:

• ir laminariame sraute su pastovia kryptimi ir padidėjusiu tankiu

Jūsų vasarnamyje vėjo greitis gali būti toks, kad neveiks pasukti veleno, jau nekalbant apie energijos generavimą.

Ir tai pavasarį ar rudenį. Būtent šiuo laikotarpiu vyksta aktyviausi oro masių judesiai.

Nepamirškite, kad vėjo jėgainė neveikia sukamojo stalo tuščiosios eigos režimu, bet turi suktis generatoriaus rotoriumi, apsuptu neodimio magnetų.

Ir tai tik tol, kol vėjo malūno elektrinis potencialas yra mažesnis už akumuliatoriaus įtampą. Kai pakrauti pakanka įtampos, akumuliatorius virsta apkrova.

Jei mes naudojame mažo greičio konstrukcijas su vertikalia sukimosi ašimi, tada jau yra pakopinė pavarų dėžė. Ar bandėte pasukti padidinimo pavarą? Šis dizainas tampa sudėtingesnis, didėja svoris, vėjas, išlaidos.

Netgi Šiaurės laivyno švyturiuose, atsižvelgiant į nuolatinį vėją ir poliarinę naktį, ekspertai mieliau naudoja saulės kolektorius. Paklaustas, kodėl taip yra, atsakymas paprastas - problemų mažiau!

Akumuliatoriai vėjo turbinoms

Didelės pramoninės vėjo jėgainės gali perduoti energiją tiesiai į tinklą, apeidamos visas baterijas.

Bet jūs negalite apsieiti be jų. Nei televizorius, nei šaldytuvas neveiks be akumuliatoriaus. Priklausomai nuo vėjo gūsių, net apšvietimas sužibės ir prasidės.

Tuo pačiu metu 12–15 metų generatoriaus veikimo metu turėsite pakeisti 3-4 baterijų rinkinius, taip padvigubindami pradines išlaidas. Be to, mes pasirenkame beveik idealų variantą, kai baterijos bus išsikrovusios ne daugiau kaip pusę savo talpos.

Žinoma, galite nusipirkti pigių akumuliatorių modelių, tačiau išlaidos nesumažės. Tiesiog eiti į parduotuvę naujų baterijų bus atliekamas ne 4 kartus, o jau 8 kartus.

Kur geriausia įdiegti

Kitas dalykas, kurį verta rimtai apsvarstyti, yra laisvos vietos prieinamumas. Be to, atsižvelgiant į plotą, jis gali eiti 100 ar daugiau metrų kiekviena kryptimi nuo stiebo.

Vėjas turėtų laisvai vaikščioti ašmenimis ir pasiekti juos netrukdomai iš visų pusių. Pasirodo, kad privalai gyventi arba stepėje, arba netoli jūros (geriausia tiesiai ant jos kranto).

Ideali vieta būtų kalvos viršūnėje. Aerodinamiškai oro srautas sutankinamas, atitinkamai padidėjus vėjo greičiui ir slėgiui.

Pamirškite apie netoliese esančius kaimynus. Jų sodai ir dviejų trijų aukštų dvarai gerai „išgers jūsų kraujo“, kiekvieną kartą užblokuodami palankų vėją. Taip pat ir kaimyninių miškų plantacijų.

Tie patys pramoniniai vėjo malūnai nėra dedami tiesiai vienas už kito, o montuojami įstrižai. Kiekvienas kitas neturėtų uždaryti ankstesnio.

Kaina už 1 kW galios

Ketvirta priežastis yra didelė kaina. Neapsigaukite dėl pardavėjų kainų, nurodytų kainoraščiuose. Jie niekada neparodo tikrosios visos reikalingos įrangos kainos.
Todėl visada padauginkite kainas iš 2, net ir pasirinkdami vadinamuosius paruoštus rinkinius.

Bet tai dar ne viskas. Nepamirškite apie eksploatavimo išlaidas, kurios gali sudaryti iki 70% vėjo jėgainių kainos. Pabandykite suremontuoti generatorių aukštyje arba kiekvieną kartą išmontuoti ir išmontuoti stiebą.

Taip pat nepamirškite periodiškai keisti baterijos. Todėl nesitikėkite, kad vėjo jėgainė jums gali kainuoti 1 USD už 1 kW elektros energijos.

Kai apskaičiuojate visas realias išlaidas, paaiškėja, kad kiekvienas tokio vėjo generatoriaus galios kilovatas jums kainavo mažiausiai 5 dolerius.

Atsipirkimo laikotarpis ir santaupų apskaičiavimas

Penktoji priežastis yra neatsiejamai susijusi su pirmosiomis keturiomis. Tai atsipirkimo laikotarpis.

Jūsų pasirinktai vėjo jėgainei šis terminas NIEKADA.

Vėjo malūno, stiebo ir papildomos 2 kilovatų aukštos kokybės modelių įrangos kaina vidutiniškai sieks 200 tūkstančių rublių. Tokių įrenginių našumas yra nuo 100 iki 200 kW per mėnesį, ne daugiau. Ir tai yra geromis oro sąlygomis.

Net krituliai sumažina vėjo jėgainių galią. Lietus 20%, sniegas 30%.

Taigi visos jūsų santaupos pasirodo - tai 500 rublių. Už 12 mėnesių nepertraukiamo darbo atsiras šiek tiek daugiau - 6 tūkst.

Bet jei prisiminsite pradines 200 tūkstančių išlaidas, jas grąžinsite po trisdešimt dvejų metų!

Ir visa tai neatsižvelgiant į veiklos išlaidas. Ir jei apskaičiuosime, kad vidutinis gero vėjo malūno tarnavimo laikas yra apie 20 metų, tada paaiškėja, kad jis galutinai ir neatšaukiamai suges dar nesulaukęs atsipirkimo.

Tuo pačiu metu 2 kilovatų įrenginys neatitiks 100% jūsų poreikių. Daugiausia trečdaliu! Jei norite visiškai sujungti viską iš jo, tada paimkite ne mažiau kaip 10 kilovatų modelį. Atsipirkimo laikotarpis nuo to nepasikeis.

Bet jau bus visiškai kitokių matmenų ir svorio.

Ir pritvirtinti jį ant vamzdžio per stogo palėpę tikrai nepavyks.

Tačiau kai kurie vis dar įsitikinę, kad dėl nesibaigiančio elektros brangimo vėjo generatorius vieną dieną taps pelningas.

Kada pirkti vėjo jėgainę

Žinoma, elektra kasmet brangsta. Pavyzdžiui, prieš 10 metų jo kaina buvo 70% mažesnė. Atlikime apytikslius skaičiavimus ir išsiaiškinkime perspektyvą pasiekti vėjo malūno atsiperkamumą, atsižvelgiant į staigų elektros energijos brangimą.

Mes apsvarstysime 2 kW galios generatorių.

Kaip sužinojome anksčiau, tokio modelio kaina yra apie 200 tūkst. Tačiau, atsižvelgiant į visas papildomas išlaidas, turite padauginti jį iš dviejų. Tai bus bent 400 tūkstančių rublių. kainuoja, o tarnavimo laikas yra dvidešimt metų.

Tai yra, per metus pasirodo 20 tūkst. Be to, šiais metais įrenginys suteiks jums maksimalią 900 kW galią. Dėl koeficiento. įrengtos galios (mažoms vėjo jėgainėms ji neviršija penkių procentų), per mėnesį sukuriate 75 kW galią.

Net jei skaičiavimų paprastumui imame 1000 kW per metus, iš vėjo jėgainės gauta 1 kW / h kaina jums bus 20 rublių. Jei darysime prielaidą, kad šiluminių elektrinių elektros energija pabrangs 4 kartus, tai neįvyks rytoj ir net po 5 metų.

Kokius vėjo malūnus pasirinkti

Tie, kurie gyvena toli nuo pastočių ir 0,4 kV oro linijų, turėtų įsigyti galingiausius vėjo jėgainių modelius, kuriuos galite sau leisti. Kadangi iš galios, nurodytos nuotraukose, gausite ne daugiau kaip 15%.

Kita vartotojų kategorija pelnytai pasirenka ne Kinijos gamyklinių modelių naudai, o atvirkščiai-teikia pirmenybę savamokslių meistrų namuose pagamintoms vėjo jėgainėms. Tai taip pat turi savo privalumų.

Dažniausiai tokių prietaisų išradėjai yra kompetentingi ir atsakingi vaikinai. Beveik 100% atvejų jie gali grąžinti įrenginį be jokių problemų, jei kažkas nutiko arba jį reikia taisyti. Tai tikrai nebus problema.

Pramoniniai Kinijos vėjo malūnai, žinoma, atrodo gražiau. Ir jei vis dėlto nuspręsite jį nusipirkti, iš karto patikrinę elektriniu grąžtu, atlikite profilaktinį remontą ir pakeiskite kinišką metalo laužą guoliais su aukštos kokybės tepimu.

Jei netoliese yra didelės paukščių lizdavietės, nepakenktų įsigyti papildomą ašmenų rinkinį.

Jaunikliai kartais patenka į besisukantį „mini malūno“ paskirstymą. Plastikiniai peiliai lūžta, o metaliniai - sulenkiami.

Ir norėčiau baigti išmintimi iš tų vartotojų, kurie nepakluso visiems argumentams ir yra glaudžiai susidūrę su visomis aukščiau išvardintomis problemomis. Atminkite, kad brangiausia vėtrungė namams yra vėjo generatorius!

Po aštuoniolikos mėnesių pasiruošimo 1,3 milijono dolerių vertės projektas, vadinamas „Altaeros Buoyant Airborne Turbine“ (BAT), veiks 1000 pėdų (304,8 m) virš žemės.

Projektas, kurį iš dalies finansuoja Aliaskos energetikos institucijos besivystančių energetikos technologijų fondas, bus pirmasis ilgalaikis tokio tipo oro turbinų demonstravimas ir šiuo metu yra įsikūręs Fairbanks pietuose, Aliaskos centre.

Pramoninio masto bandomasis projektas, esantis 1000 pėdų aukštyje, bus pastatytas daugiau nei 275 pėdomis aukščiau už dabartinį aukščiausio vėjo jėgainių statymo rekordo savininką-„Vestas V164-8.0-MW“. „Vestas“ neseniai Østerilde Danijos nacionaliniame didelių vėjo turbinų bandymų centre įdiegė savo pirmąjį prototipą, kurio vėjo turbinos veleno aukštis yra 140 metrų (460 pėdų), o ašmenys - daugiau nei 220 metrų.

„Altaeros“ turbinos galia yra 30 kW, ji sugeneruoja tiek, kad maitintų 12 namų. Tačiau, pasak bendrovės, tai tik pradžia. Jis taip pat gali turėti ryšių įrangą, pvz., Korinio radijo siųstuvus, orų prietaisus ar kitą jautrią įrangą. Bendrovė tikina, kad papildoma įranga neturi įtakos turbinos veikimui.

„Altaeros“ sukūrė savo turbiną, kad užtikrintų nuolatinę nebrangią elektros energiją 17 milijardų JAV dolerių atokių vietovių rinkai ir ne tinklo vietiniams mikroelementams, kurie dabar visiškai priklauso nuo brangių dyzelinių generatorių. Tiksliniai klientai taip pat yra salose esančios ir nutolusios bendruomenės, naftos ir dujų, mineralų ir išteklių įmonės, telekomunikacijų įmonės, gelbėjimo organizacijos ir karinės bazės.

GPGB naudoja helio pripildytą, nedegią pripučiamą apvalkalą, kad pasiektų didelį aukštį, esant stipriam ir pastoviam vėjui, nepasiekiamo kranto ir atviroje jūroje turbinoms. Didelio stiprumo lynai užtikrina turbinos stabilumą ir yra pagamintos energijos laidininkai. Kėlimo technologija pritaikyta konkrečiai paskirčiai ir yra panaši į tą, kuri naudojama balionuose - pramoninių dirižablių pusbroliuose, dešimtmečius gabenusių sunkią ryšių įrangą. Jie gali atlaikyti uraganus ir yra aprūpinti technologijomis, užtikrinančiomis sklandų nusileidimą daugeliu ekstremalių situacijų.

2013 m. „Altaeros“ savo bandymų aikštelėje Meine sėkmingai išbandė GPGB prototipą esant 72 km / h vėjo greičiui 150 metrų aukštyje. Bet kadangi technologija panaši į aerostatus, turbina gali atlaikyti stipresnius vėjus. Technologiškai sparčiai auganti turbina gali būti pradėta eksploatuoti per 24 valandas, nes jai nereikia kranų ir pamatų. Antžeminė elektrinė valdo gerves, kuriose laikoma turbina, taip pat konvertuoja elektros energiją prieš siunčiant ją į vietinį tinklą.

Atrodo, kad naujas vėjo energetikos plėtros ratas jau visai netoli ir netrukus galėsime stebėti kylančių milžinų „pulkus“, kurie suteikia mums namų jaukumą, ryšius, gamybą ir viską, kas neįmanoma be elektros.

svetainė, pagrįsta altaerosenergies.com medžiaga

Nuolatinis gamtos išteklių išeikvojimas lemia tai, kad pastaruoju metu žmonija ieško alternatyvių energijos šaltinių. Šiandien žinoma gana daug alternatyvios energijos rūšių, iš kurių viena yra vėjo energijos naudojimas.

Vėjo energiją žmonės naudojo nuo senų laikų, pavyzdžiui, eksploatuojant vėjo malūnus. Pirmasis vėjo generatorius (vėjo turbina), kuris buvo naudojamas elektros energijai gaminti, Danijoje buvo pastatytas 1890 m. Tokie prietaisai pradėti naudoti tais atvejais, kai reikėjo tiekti elektros energiją bet kuriai sunkiai pasiekiamai vietai.

Vėjo generatoriaus veikimo principas:

• Vėjas suka ratą su ašmenimis, kuris per pavarų dėžę perduoda sukimo momentą generatoriaus velenui.
• Keitiklis atlieka gautos nuolatinės srovės elektros srovės pavertimo kintamąja užduotį.
• Akumuliatorius skirtas tiekti įtampą tinklui, kai nėra vėjo.

Vėjo jėgainės galia yra tiesiogiai proporcinga vėjo jėgainės skersmeniui, stiebo aukščiui ir vėjo stiprumui. Šiuo metu gaminami vėjo generatoriai, kurių menčių skersmuo yra nuo 0,75 iki 60 m ir daugiau. Mažiausia iš visų šiuolaikinių vėjo jėgainių yra G-60. Rotoriaus, turinčio penkis mentes, skersmuo yra tik 0,75 m, o vėjo greitis 3-10 m / s, jis gali generuoti 60 W galią, jo svoris yra 9 kg. Toks įrenginys sėkmingai naudojamas apšvietimui, baterijų įkrovimui ir ryšių įrangos veikimui.

Visos vėjo jėgainės gali būti klasifikuojamos pagal kelis principus:

• Sukimosi ašys.
• Peilių skaičius.
• Medžiaga, iš kurios gaminami peiliai.
• Varžtų žingsnis.

Sukimosi ašies klasifikacija:

• Horizontalus.
• Vertikaliai.

Populiariausi yra horizontalūs vėjo generatoriai, kurių turbinos sukimosi ašis yra lygiagreti žemei. Šis tipas vadinamas „vėjo malūnu“, kurio ašmenys sukasi prieš vėją. Horizontalių vėjo generatorių konstrukcija numato automatinį galvos dalies sukimąsi (ieškant vėjo), taip pat ašmenų sukimąsi, kad būtų naudojamas nedidelės jėgos vėjas.

Vertikalios vėjo jėgainės yra daug mažiau efektyvios. Tokios turbinos mentės sukasi lygiagrečiai žemės paviršiui bet kokia vėjo kryptimi ir stiprumu. Kadangi bet kokia vėjo kryptimi pusė vėjo jėgainės menčių visada sukasi prieš ją, vėjo jėgainė praranda pusę savo galios, o tai žymiai sumažina įrenginio energijos vartojimo efektyvumą. Tačiau tokio tipo vėjo jėgaines lengviau sumontuoti ir prižiūrėti, nes jos pavarų dėžė ir generatorius yra ant žemės. Vertikalaus generatoriaus trūkumai: brangus įrengimas, didelės eksploatavimo išlaidos ir tai, kad tokios vėjo jėgainės įrengimas reikalauja daug vietos.

Horizontaliojo tipo vėjo generatoriai labiau tinka elektros gamybai pramoniniu mastu, jie naudojami kuriant vėjo jėgainių sistemą. Vertikalūs dažnai naudojami mažų privačių ūkių reikmėms.

Klasifikacija pagal peilių skaičių:

• Dviejų ašmenų.
• Trijų ašmenų.
• Kelių ašmenų (50 ar daugiau ašmenų).

Pagal ašmenų skaičių visi įrenginiai yra suskirstyti į dviejų, trijų ir kelių ašmenų (50 ar daugiau ašmenų). Norint pagaminti reikiamą elektros energijos kiekį, reikia ne sukimosi fakto, o išėjimo iki reikiamo apsisukimų skaičiaus.

Kiekvienas peilis (pasirinktinai) padidina bendrą vėjo rato pasipriešinimą, todėl sunkiau pasiekti generatoriaus apsisukimų dažnį. Taigi kelių ašmenų įrenginiai tikrai pradeda suktis esant mažesniam vėjo greičiui, tačiau jie naudojami tuo atveju, kai pats sukimosi faktas yra svarbus, pavyzdžiui, pumpuojant vandenį. Vėjo generatoriai su daugybe ašmenų praktiškai nenaudojami elektros energijai gaminti. Be to, nerekomenduojama ant jų montuoti pavarų dėžės, nes tai apsunkina dizainą ir taip pat tampa mažiau patikima.

Ašmenų medžiagų klasifikacija:

• Vėjo jėgainės su standžiais ašmenimis.
• Buriavimo vėjo jėgainės.

Reikėtų pažymėti, kad burines mentes yra daug lengviau pagaminti, todėl jos yra pigesnės nei standus metalas ar stiklo pluoštas. Tačiau toks taupymas gali sukelti nenumatytų išlaidų. Jei vėjo rato skersmuo yra 3 m, tada esant 400–600 aps / min generatoriaus greičiui, ašmenų galas pasiekia 500 km / h greitį. Atsižvelgiant į tai, kad ore yra smėlio ir dulkių, šis faktas yra rimtas išbandymas net ir standiems ašmenims, kurie stabiliai veikiant reikalauja kasmet pakeisti antikorozinę plėvelę, uždėtą ant ašmenų galų. Jei antikorozinė plėvelė nebus atnaujinta, standus peilis palaipsniui pradės prarasti savo savybes.

Burės tipo mentes reikia keisti dažniau nei kartą per metus, bet iškart po pirmojo rimto vėjo. Todėl autonominis maitinimo šaltinis, kuriam reikalingas didelis sistemos komponentų patikimumas, neatsižvelgia į burių tipo peilių naudojimą.

Klasifikavimas pagal varžto žingsnį:

• Fiksuotas varžto žingsnis.
• Kintamas varžto žingsnis.

Žinoma, kintamas sraigto žingsnis padidina efektyvaus vėjo jėgainės darbo greičio diapazoną. Tačiau įvedus šį mechanizmą atsiranda menčių konstrukcijos komplikacija, padidėja vėjo rato svoris, taip pat sumažėja bendras vėjo jėgainės patikimumas. To pasekmė yra būtinybė sustiprinti struktūrą, dėl kurios žymiai padidėja sistemos kaina ne tik įsigyjant, bet ir eksploatuojant.

Šiuolaikinės vėjo jėgainės yra aukštųjų technologijų produktai, kurių galia svyruoja nuo 100 iki 6 MW. Naujoviškų konstrukcijų vėjo jėgainės leidžia ekonomiškai panaudoti silpniausio vėjo energiją - nuo 2 m / s. Pasitelkus vėjo generatorius, šiandien galima sėkmingai išspręsti bet kokio pajėgumo salų ar vietinių objektų maitinimo problemas.

Išsivysčiusios šalys ilgą laiką rėmėsi atsinaujinančiais energijos šaltiniais, įskaitant vėjo energiją. Dėl to visų pasaulyje veikiančių atominių elektrinių bendra galia yra šiek tiek didesnė nei 400 tūkstančių MW, o bendra vėjo jėgainių galia viršijo 500 tūkstančių MW! Tačiau šalyse, kuriose dėmesys skiriamas vėjo energijai, nėra nei „Gazprom“, nei „RAO UES“. Kaip ir užsikabinti ant aliejaus adatos ... Bet nekalbėkime apie skaudžią vietą.

Taigi šalyse, kuriose nėra monopolijų ir klanų sistemos visagalybės, vyrauja sraigto tipo vėjo generatoriai su horizontalia sukimosi ašimi. Šiems generatoriams reikalingi galingi atraminiai bokštai su brangiais pamatais, kurie padidina atsipirkimo laikotarpį. Be to, tokie įrenginiai yra galingi žemo dažnio triukšmo šaltiniai. Sraigtinis „vėjo malūnas“ sukasi tik 15–30 apsisukimų per minutę greičiu, o po reduktoriaus apsisukimai padidėja iki 1500, todėl elektrą gaminančio generatoriaus velenas sukasi tuo pačiu greičiu. Ši klasikinė schema turi didelių trūkumų: pavarų dėžė yra sudėtingas ir brangus mechanizmas (iki 20% viso vėjo generatoriaus kainos), reikalaujama sezoninio keitimo ir labai greitai susidėvi (žr.).

Vėjo turbinų plėtros aktualumas

Šios aplinkybės riboja pirkėjų ratą ir verčia ieškoti alternatyvos tradiciniams vėjo energijos generatoriams. Vertikalios ašies vėjo jėgainės tapo šiuolaikine tendencija. Jie yra tylūs ir nereikalauja didelių kapitalinių išlaidų, juos lengviau ir pigiau prižiūrėti nei horizontalias ašines turbinas. Vėjo generatoriai su horizontalia ašimi perkeliami į apsauginį režimą (autorotacija) esant maksimaliam vėjo greičiui, kurio viršijimas yra kupinas konstrukcijos sunaikinimo. Šiuo režimu sraigtas atjungiamas nuo daugiklio ir generatoriaus, elektros energija nesigamina. O rotoriai su vertikalia ašimi patiria žymiai mažesnį mechaninį įtempį tuo pačiu vėjo greičiu nei rotoriai su horizontalia ašimi. Be to, pastarosioms reikalingos brangios orientacijos sistemos vėjo kryptimi.

Dar visai neseniai buvo manoma, kad VAWT neįmanoma gauti didesnio nei vieno greičio koeficiento (didžiausio tiesinio ašmenų greičio ir vėjo greičio santykio). Ši pernelyg plačiai aiškinama prielaida, galiojanti tik tam tikrų tipų rotoriuose, padarė klaidingas išvadas, kad maksimalus vėjo energijos panaudojimo lygis vertikalios ašies vėjo turbinose yra mažesnis nei horizontalios ašies varomųjų variklių, todėl šio tipo vėjas turbinai beveik 40 metų.visai nebuvo sukurta. Ir tik 60-70 -aisiais, pirmiausia Kanados, o vėliau Amerikos ir Didžiosios Britanijos specialistų, buvo eksperimentiškai įrodyta, kad šios išvados netaikomos Darrieus rotoriams, naudojant peilių kėlimo jėgą. Šiems rotoriams nurodytas maksimalus darbinių kūnų linijinio greičio ir vėjo greičio santykis siekia 6: 1 ir didesnis, o vėjo energijos panaudojimo greitis nėra mažesnis nei horizontalios ašies (sraigto tipo). Svarbų vaidmenį vaidina tai, kad vertikalių ašinių rotorių aerodinamikos teorinių tyrimų apimtis ir jų pagrindu sukurtų vėjo generatorių kūrimo ir eksploatavimo patirtis yra daug mažesnė nei horizontalių ašių rotorių.

Sukurta vertikalios ašies tipo (tarptautinis pavadinimas VAWT) vėjo jėgainė, kuri skiriasi nuo kitų, kurios vėjo energijos panaudojimo koeficientas nenusileidžia geriausioms pasaulio vėjo jėgainėms su horizontalia sukimosi ašimi. Naujoviškas daugialypis vertikalių vėjo jėgainių projektavimo metodas, be kita ko, grindžiamas žemos padėties tvirto rotoriaus naudojimu, kurio periferijoje yra daug burių sparnų.

Rotoriuje sumontuoti ratų važiuoklės atraminiai statramsčiai, leidžiantys suktis aplink fiksuotą ašį, stabilią porą ant pamato dėl važiuoklės ratų. Daugelis burių sparnų sukuria didelį sukimo momentą dėl aerodinaminių jėgų. Dėl šios konstrukcijos galios tankis yra rekordinis. Rotoriaus skersmuo gali būti 10 metrų. Tuo pačiu metu tokiame rotoriuje galima sumontuoti daugiau nei 200 kvadratinių metrų ploto sparnus, kurie sukurs iki šimto kilovatų elektros energijos.

Vieneto matmenys ir svoris

Tuo pačiu metu tokių įrenginių svoris yra toks mažas, kad jį galima sumontuoti ant pastatų stogų ir dėl to aprūpinti juos autonominiu maitinimo šaltiniu. Arba galima tiekti elektrą objektui kalnuose, kur nėra nutiesta elektros linija. Galios padidinimas iki savavališkai didelės vertės pasiekiamas pakartojant tokius vienetus. Tai yra, įdiegę daug panašių įrenginių, mes pasiekiame reikiamą galią.

Techninis efektyvumas

Kalbant apie techninį efektyvumą. Mūsų prototipas, kurio ašmenų aukštis 800 mm, o šoninis matmuo 800 mm, esant 11 m / s vėjo greičiui, sukūrė 225 W (esant 75 aps./min.) Mechaninę galią. Tuo pačiu metu jis gynėsi nuo žemės paviršiaus mažiau nei metro aukštyje. Remiantis šaltiniu http://www.rktp-trade.ru, palyginamąją galią (300 W) kuria penkių ašmenų vertikalus vėjo malūnas, sumontuotas ant šešių metrų stiebo, ir jis turi penkis 1200 mm mentes, sumontuotas ant bendro skersmens. nuo 2000 mm. Tai yra, jei lyginamų vėjo jėgainių plotus priimsime lygius, paaiškės, kad prototipas yra 2,5 ... 3 kartus efektyvesnis už žinomą vėjo jėgainę, atsižvelgiant į tai, kad vėjas šalia žemės yra silpnesnis dėl savo artumo prie ribinio paviršiaus ir turi ryškų neramų pobūdį.

Remiantis tuo, žinant, kad aprašyto analogo vėjo energijos naudojimo koeficientas (KIEV) yra lygus 0,2, galima prototipo KIEV įvertinti kaip 0,48, kuris yra daug didesnis nei Savonius ir Daria tipų VAWT ir atitinka geriausius pasaulio horizontalių ašinių vėjo jėgainių pavyzdžius. Tuo pačiu metu prototipo medžiagų sunaudojimas ir savikaina yra daug mažesni nei sraigtinių stiebų vėjo jėgainių su vėjo orientacijos mechanizmais ir aukštos padėties gaubteliu su brangia planetinio tipo pavarų dėže.

Įvairių tipų vėjo jėgainių rotorių efektyvumo lyginamasis įvertinimas- 1 lentelė.

Rotoriaus tipas	Sukimosi ašies vieta	Vėjo energijos naudojimo koeficientas (KIEV)	Šaltinis	Pastaba ania
Savoniaus rotorius	Vertikaliai	0,17		Diagrama sukurta maždaug prieš aštuoniasdešimt metų. 7 (e) minėto šaltinio 17 puslapyje
Rotorius N-Darrieus su plačiai išdėstytais ašmenimis	Vertikaliai	0,38	TR.A. Jansonas. Vėjo turbinos. Redagavo M.Zh. Osipova. M.: MSTU leidykla im. N.E. Baumanas, 2007, p. 23, 13 pav	Sukurta maždaug prieš šimtmetį, schema yra pav. 7 (a) nurodyto šaltinio 17 puslapyje
Kelių ašmenų rezistoriai	Vertikaliai	0,2	Ten pat, taip pat konkretus komercinis produktas svetainėje http://www.rktp-trade.ru	Šiam tipui priklauso ir Bolotovo rotorius.
Dviejų ašmenų sraigtas	Horizontalus	0,42	R.A. Jansonas. Vėjo turbinos. Redagavo M.Zh. Osipova. M.: MSTU leidykla im. N.E. Baumanas, 2007, p. 23, 13 pav	Šiandien pasaulyje labiausiai paplitęs vėjo jėgainių tipas
Mūsų turbinos rotorius (oficialiai „N-Darrieus“, bet su sandariai uždarytomis mentėmis, ant kurių sumontuoti nuožulnūs sparnai ir horizontalus sparnuotė)	Vertikaliai	0,48…0,5	Viso masto vėjo greičio matavimai naudojant anemometrą, rotoriaus sukimo momentas naudojant dinamometrą, rotoriaus greitis su tachometru

VAWT vertikalios ašies vėjo jėgainės privalumai

• Prietaisas sukasi ta pačia kryptimi bet kuria vėjo kryptimi. Tuo pačiu metu horizontalių vėjo jėgainių gaubtai turi būti orientuoti į vėją, o tai padidina konstrukcijos kainą ir sumažina sūpynių mechanizmo judančių dalių išteklius.
• Elektros gamyba VAWT prasideda esant 5 m / s vėjo greičiui.
• Turbina pasižymi aukšta menčių aerodinamine kokybe ir novatoriška architektūra, leidžiančia pasiekti ne mažiau kaip 47%vėjo energijos panaudojimo rodiklį.
• Turbinai nereikia techninės priežiūros (žiedinė plokščia linijinė be šepečių ir guolių).
• Galios padidėjimas pasiekiamas įdiegus papildomus modulius.
• VAWT neturi jokių apribojimų montuojant šalia namų, nesukuria nepriimtinos elektromagnetinės ir akustinės spinduliuotės. Tai leidžia įrengti turbinas gyvenvietėse, įskaitant daugiaaukščių pastatų stogus, nepažeidžiant kraštovaizdžio.
• VAWT yra visiškai nekenksmingas, jį galima įrengti migruojančių paukščių migracijos kelyje.
• Turbina atspari stipriems vėjams, gali atlaikyti net uraganinius vėjus. Tai pasiekiama naudojant mechanizmą, automatiškai keičiantį vertikalių turbinų menčių puolimo kampus (žr. Aukščiau pateiktus paveikslėlius).
• VAWT turi lengvus ir paprastus komponentus, kuriuos lengva transportuoti ir sumontuoti.
• Turbina apsaugota nuo žaibo.

Iki šiol buvo baigtas viso dydžio 3-jų modelių turbinos mechaninės dalies modelis (kurio vertikalių ašmenų aukštis 8 m), taip pat rotoriaus ir jo sukimosi mazgo dalių ir mazgų darbo brėžiniai. Elektros generatoriaus ir peilių brėžiniai yra parengti atsižvelgiant į maksimalų atitiktį kriterijui „kaina - kokybė“.

Projekte numatytas viso dydžio VAWT mėginio (vertikalių ašmenų aukštis 8 m) projektavimas, gamyba ir bandymas. Po to planuojama organizuoti pramoninę tokių įrenginių gamybą po derinimo bandomojo modelio, naudojant tokių įrenginių įrangą elektrifikuotose vietovėse kaimo vietovėse ir pastatuose miestuose.

Naujoviškos vėjo jėgainės taikymo sritys iš esmės yra tokios pačios kaip ir analogų. Tai yra, tai elektros energijos gamyba tose vietose, kur nėra stacionarių elektros šaltinių, taip pat ten, kur kitų elektros energijos gamybos metodų naudojimas yra ekonomiškai nenaudingas. Visų pirma tai yra specialios paskirties objektai, kuriems reikalingas autonominis maitinimas, pavyzdžiui, švyturiai ir radijo švyturiai, pasienio postai ir pasienio postai, automatizuoti meteorologijos ir oro navigacijos postai.

Vėjo energija yra nemokama, atsinaujinanti, saugi energija. Įrenginys, kuris oro srautų energiją paverčia elektros energija

arba terminis vadinamas vėjo generatoriumi. Dauguma šiuolaikinių vėjo jėgainių pasižymi palyginti mažu efektyvumu (iki 30%) ir didelėmis gamybos sąnaudomis.

Vėjo jėgainių projektas

Pagrindiniai visų mokslininkų, sprendžiančių vėjo energijos problemas, uždaviniai yra sumažinti vėjo jėgainių gamybos sąnaudas, padidinti jų efektyvumą ir galią.

klasifikacija

Pagal sukimosi ašies vietą vėjo generatoriai yra suskirstyti į struktūras, turinčias:

• vertikali ašis (statmena žemei);
• horizontali ašis (lygiagreti žemei).

Pagal medžiagas, iš kurių gaminami peiliai, vėjo jėgainės skirstomos į:

• kietas skiltis;
• buriavimas.

Pagal ašmenų skaičių jis yra suskirstytas į:

• generatoriai su 2 mentėmis;
• generatoriai su 3 ašmenimis;
• kelių ašmenų generatoriai, kurių ašmenų skaičius yra nuo 50.

Turbinos tipo vėjo generatoriai priklauso naujos kartos kategorijai, jie yra sumontuoti ant stogo kaip ventiliatoriai ir netrukdo kaimynams triukšmo

Pagal varžto žingsnio tipą generatoriai išsiskiria:

• nuolatinis žingsnis;
• kintamas žingsnis.

Pagal konstrukcijos tipą:

• ašmenimis;
• turbina.

Paskyrimu:

• namų ūkis;
• komercinis;
• pramoninis.

Pramoniniai vėjo malūnai daugiausia gaminami su horizontalia sukimosi ašimi ir standžiais ašmenimis.

„Liam F1 Urban“ vėjo jėgainė užtikrina 80% efektyvumą

Buriavimo vėjo malūnai ir vertikalios ašies generatoriai dažnai įrengiami tiekti elektros energiją privatiems namams ir mažiems pastatams.

Vėjo turbina - vėjo generatorius, kurio turbina yra cilindro formos, o jo viduje sumontuoti mentės. Tiesą sakant, tai yra vėjo malūnas su horizontalia sukimosi ašimi, kurios ašmenų kraštai yra apsaugoti cilindru. Skiriasi paprasta, patikima konstrukcija, didelė, palyginti su mentinėmis vėjo jėgainėmis, efektyvumas.

Esminis skirtumas

Vėjo turbina yra cilindrinė grandinė. Besisukantys peiliai yra kontūro viduje. Struktūrą sudaro:

• turbinos;
• išorinis arba vidinis apvalkalas;
• turbinos generatoriaus bloko išlyginimas;
• gondolos;
• generatorius;
• keitiklis;
• saugojimo modulis;
• valdymo blokas;
• dinaminis tvirtinimo taškas.

Šio tipo vėjo jėgainėms būdinga tai, kad nėra neapsaugotų sukimosi menčių, taip pat sistema, skirta jų reguliavimui ir orientacijai į vėjo kryptį. Tai padidina konstrukcijos patikimumą ir saugumą. Cilindrinė apvalkalo forma išsiskleidžia savaime, fiksuodama vėją, o apvalkalas, kuris veikia kaip purkštukas, padidina įrenginio galią.

Priklausomai nuo reikiamos galios ir tikslo, dizainas gali turėti daug pakeitimų. Pavyzdžiui, turbinos gamybai gali būti naudojamos įvairios medžiagos. Geometriniai matmenys, išdėstymo metodas (ant atramos, santvaros ir pan.) Gali skirtis. Galima papildoma įranga su saulės moduliais.

Verslo turbinos tipo vėjo jėgainių prototipas

Vėjo jėgainės gaminamos buitiniam ir pramoniniam naudojimui.

Įrenginio veikimo principas

Normaliam turbinos tipo vėjo jėgainės veikimui reikalingas vėjas, pučiantis 2–60 m / s greičiu. Įrenginio veikimo principas yra toks. Įrenginys savarankiškai fiksuoja vėjo kryptį, pasuka teisinga kryptimi. Oro srautas atsitrenkia į ašmenis, juos pasuka. Oro masės suteikia kinetinę judesio energiją ašmenims, kur ji virsta mechanine energija, kuri sukasi rotorių.

Bandoma Rusijoje sukurtos vėjo jėgainės turbina

Sukantis rotoriui, į generatorių patenka trijų fazių srovė. Iš ten srovė patenka į valdiklį, kur ji ištaisoma, tada teka per baterijas, jas įkrauna, tada eina į keitiklį. Keitiklis gamina vienfazę kintamąją srovę, jos virpesių dažnis yra 50 hercų 220 V tinklams arba trifazė 380 V srovė, reikalinga pramonės įmonėms, taip pat apkrovai maitinti.

Turbininės vėjo jėgainės privalumai

Vėjo turbinos konstrukcija turi reikšmingų pranašumų, palyginti su kitomis vėjo jėgainių konstrukcijomis.

1. Didelis jautrumas vėjui. Minimalus vėjo greitis peilių judėjimui nustatyti yra nuo 2 m / s; kitokio tipo vėjo jėgainėms reikia 4 m / s vėjo greičio.
2. Generatorius gali veikti uraganinio vėjo greičiu (iki 60 m / s). Dauguma kitų vėjo jėgainių veikia iki 25–30 m / s.
3. Vėjo jėgainės generatoriaus efektyvumas yra beveik du kartus didesnis nei vėjo jėgainės su neapsaugotais peiliais. Dėl apvalkalo purkštukų konstrukcijos turbinos vėjo turbina yra daug galingesnė nei kitų konstrukcijų agregatai.
4. Turbina yra saugi paukščiams ir šikšnosparniams. Vėjo malūnai su atviromis mentėmis dažnai sukelia skraidančių gyvūnų, negalinčių nustatyti pavojingos zonos ribų, mirtį. Šikšnosparniai ir paukščiai vėjo jėgainę su turbinos konstrukcija identifikuoja kaip vieną kliūtį ir sėkmingai ją apeina.
5. Daugumos konstrukcijų vėjo jėgainės kelia daug triukšmo, esant tam tikram vėjo greičiui jos sukuria infragarsą, todėl jų negalima statyti šalia gyvenamųjų pastatų, ūkių, miškininkystės. Turbinos įrenginiai nesukelia žmonėms ir gyvūnams kenksmingo infragarso. Jie gali būti įrengti šalia gyvenamojo namo. Turbininiai vėjo malūnai nesukelia dirbtinės gyvūnų migracijos.
6. Mažesnės, palyginti su mentėmis, gamybos sąnaudos. Laisvų peilių gamyba yra sudėtingas ir brangus procesas. Jų nebuvimas žymiai sumažina išlaidas ir supaprastina įrenginio gamybą.
7. Montavimo paprastumas ir greitis. Gamykloje gaminami turbinos generatorių komponentai; ten taip pat atliekamas pagrindinių blokų surinkimas. Įrengimas apima tik išdėstymą, blokų sujungimą, jo tvirtinimą prie atramos. Montavimas atliekamas naudojant standartinius keltuvus.
8. Priežiūros paprastumas. Turbininių vėjo jėgainių priežiūra yra daug lengvesnė ir pigesnė nei ašmenų. Tinkamai eksploatuojant įrenginį, periodiškai atliekant kompetentingą aptarnavimą, tarnavimo laikas siekia 50 metų.
9. Turbinų tipo vėjo jėgainė, skirtingai nei klasikinės vėjo jėgainės, netrukdo pilotams ir skrydžių dispečeriams, nėra aptinkama oro gynybos radarais ir nekelia grėsmės nacionaliniam saugumui.

Taikymo sritis

Vėjo jėgainių generatorius pasiekia maksimalų efektyvumą šalia natūralių vandens telkinių dėl beveik visus metus vykstančio oro judėjimo ir didelio jautrumo vėjui. Jis taip pat įrengtas miestuose ir miesteliuose. Įrenginio konstrukcija leidžia naudoti generatorių autonominiam arba kombinuotam privačių namų ir vasarnamių apšvietimui.

Vėjo generatorius yra naudingas gyvenvietėse, esančiose toli nuo miestų, regionų centrų, kur dažnai nutrūksta elektros tiekimas. Vėjo jėgainė gali būti naudojama netoli aerodromų, karinių poligonų. Nors ir nematomas radarams, jis nekelia pavojaus pilotams ir nacionalinio saugumo sistemoms.