Het vraagstuk van windenergie in onze innovatieve tijd is voor velen interessant. Degenen die minstens één keer in hun auto Europese landen hebben bezocht, hebben waarschijnlijk enorme windparken gezien.
Onderweg ontmoeten honderden generatoren elkaar.

Bij het observeren van zo'n foto beginnen velen te geloven dat het verkrijgen van elektriciteit met behulp van wind een veelbelovende en winstgevende bezigheid is. Verstandige Europeanen kunnen het niet bij het verkeerde eind hebben.

Tegelijkertijd wordt om de een of andere reden genegeerd dat er op andere plaatsen in hetzelfde Europa praktisch geen windparken zijn. Waarom gebeurde het?
Dit gaat precies hierover, wanneer, waar en hoe het rendabel is om windturbines in te zetten, en wanneer niet, en komt in het artikel aan de orde.

Autonomie

Na de volgende stijging van de elektriciteitsprijs heeft u er vast aan gedacht om een ​​windgenerator in uw buurt te installeren. Dus, zo niet alle, dan de meeste van hun behoeften aan elektriciteit hebben geleverd.

Sommigen denken er zelfs aan om op deze manier netonafhankelijk te worden. Hoe realistisch en mogelijk is dit? Helaas zullen deze dromen voor 90% van de particuliere huiseigenaren dromen blijven.

En zodat u uw geld niet verspilt, zullen we u met alle cijfers vertellen waarom dit zo is.

Windsnelheid

Helaas zijn er niet veel regio's in ons land waar de windsnelheid minimaal 5-7 meter per seconde is. De gegevens zijn gemiddeld genomen voor het jaar. Op de overgrote meerderheid van de voor bewoning geschikte breedtegraden is deze snelheid gelijk aan maximaal 2-4 m/s.

Dit betekent dat uw windturbine het grootste deel van de tijd niet zal werken. Voor een stabiele opwekking van elektriciteit is een wind van ongeveer 10 m/s nodig.

Als de wind in uw gebied 7m / s is, dan zal de generator werken op maximaal 50% van zijn nominale waarde. En al is het maar 2m / s, dan zelfs met 5%.

In feite levert een generator van 2 kW in een uur niet meer dan 100 W.

U krijgt ook te maken met een ander windprobleem waarover fabrikanten zwijgen. Dichtbij de grond is de snelheid veel lager dan daarboven, waar industriële installaties met een hoogte van 25-30 m worden geplaatst.

U monteert uw unit op maximaal tien meter. Laat je daarom niet eens leiden door de windtafels van verschillende locaties. Deze gegevens zijn niet geschikt voor u.

Fabrikanten zwijgen er bescheiden over dat voor hun kaarten van windbronnen metingen worden gedaan op een hoogte van 50 tot 70 meter! Bovendien wordt geen rekening gehouden met de gegevens over turbulentie en wervelingen.

Als je hem hoger probeert te tillen dan 10m, denk je zeker aan bliksembeveiliging. Wrijving geëlektrificeerde messen, heerlijk aas voor ontladingen!

Bovendien maakt iedereen zich om de een of andere reden alleen zorgen over zo'n parameter als windsnelheid, en tegelijkertijd vergeten ze de dichtheid of druk ervan. En het verschil voor energie is zeer significant. De afhankelijkheid van energieopwekking van winddruk is onevenredig.

Dus als de winddruk verdubbelt, wordt het opgewekte vermogen verachtvoudigd!

Bovendien is er een zekere sluwheid in de gespecificeerde technische kenmerken van de generatoren.

Natuurlijk kun je ze geloven, maar alleen voor ideale omstandigheden. Omdat:

• en in laminaire stroming met constante richting en verhoogde dichtheid

In uw zomerhuisje kan de windsnelheid zodanig zijn dat het niet lukt om de as te draaien, laat staan ​​om energie op te wekken.

En dit is in het voor- of najaar. Het is tijdens deze periode dat de meest actieve bewegingen van luchtmassa's plaatsvinden.

Vergeet niet dat de windturbine niet werkt in de stationaire modus van de draaitafel, maar de rotor van de generator moet laten draaien omringd door neodymiummagneten.

En dit alleen zolang de elektrische potentiaal van de windmolen lager is dan de accuspanning. Wanneer de spanning voldoende is om te beginnen met laden, verandert de batterij in een belasting.

Als we lagesnelheidsconstructies toepassen met een verticale rotatie-as, dan is er al een step-up versnellingsbak. Heb je geprobeerd om de boost-versnelling te laten draaien? Dit ontwerp wordt ingewikkelder, het gewicht, de windkracht en de kosten nemen toe.

Zelfs bij de vuurtorens van de Noordelijke Vloot gebruiken experts, gezien de constante wind en de poolnacht, liever zonnepanelen. Op de vraag waarom dit zo is, is het antwoord simpel: er zijn minder problemen!

Batterijen voor windturbines

Grote industriële windturbines kunnen stroom rechtstreeks naar het net overdragen, zonder batterijen.

Maar je kunt niet zonder ze. Noch de tv, noch de koelkast werken zonder batterij. Zelfs de verlichting zal horten en stoten gaan schijnen, afhankelijk van de windstoten.

Tegelijkertijd moet u voor 12-15 jaar generatorbedrijf 3-4 sets batterijen vervangen, waardoor uw initiële kosten worden verdubbeld. Bovendien kiezen we voor een bijna ideale optie, waarbij de batterijen niet meer dan de helft van hun capaciteit ontladen.

Natuurlijk kunt u goedkope batterijmodellen kopen, maar de kosten worden niet verlaagd. Gewoon naar de winkel gaan voor nieuwe batterijen zal niet 4 keer worden uitgevoerd, maar al 8 keer.

Waar kan ik het beste installeren?

Een ander ding dat serieus moet worden overwogen, is de beschikbaarheid van vrije ruimte. Bovendien kan het qua oppervlakte 100 of meer meter in elke richting vanaf de mast.

De wind moet vrij langs de wieken kunnen lopen en ze vanuit alle richtingen ongehinderd kunnen bereiken. Het blijkt dat je in de steppe of in de buurt van de zee moet wonen (bij voorkeur direct aan de kust).

De ideale locatie zou zijn op de top van de heuvel. Waar aerodynamisch de luchtstroom wordt verdicht met een overeenkomstige toename van windsnelheid en druk.

Vergeet de buren in de buurt. Hun tuinen en herenhuizen van twee en drie verdiepingen zullen "je bloed goed drinken", elke keer dat ze de gunstige bries blokkeren. Evenals aangrenzende bosplantages.

Dezelfde industriële windmolens zijn niet direct achter elkaar geplaatst, maar diagonaal gemonteerd. Elke volgende mag de vorige niet sluiten.

Prijs voor 1 kW vermogen

De 4e reden is de hoge prijs. Laat u niet misleiden door de verkopersprijzen in de prijslijsten. Ze tonen nooit de werkelijke kosten van alle benodigde apparatuur.
Vermenigvuldig daarom altijd de prijzen met 2, ook bij het kiezen van de zogenaamde kant-en-klare kits.

Maar dat is niet alles. Vergeet de bedrijfskosten niet, die kunnen oplopen tot 70% van de kosten van windturbines. Probeer de generator op hoogte te repareren, of de mast elke keer te demonteren en demonteren.

Vergeet ook niet om de batterij regelmatig te vervangen. Verwacht daarom niet dat een windturbine je 1 dollar kan kosten voor 1 kW elektriciteit.

Als je alle werkelijke kosten doorrekent, blijkt dat elke kilowatt aan vermogen van zo'n windgenerator je minimaal 5 dollar kost.

Terugverdientijd en berekening van besparingen

De vijfde reden is onlosmakelijk verbonden met de eerste vier. Dit is de terugverdientijd.

Voor uw op maat gemaakte windturbine is deze deadline NOOIT.

De kosten van een windturbine, een mast en extra uitrusting voor hoogwaardige modellen van 2 kilowatt bedragen gemiddeld 200 duizend roebel. De productiviteit van dergelijke installaties is van 100 tot 200 kW per maand, niet meer. En dat bij goede weersomstandigheden.

Zelfs neerslag vermindert het vermogen van de windturbines. Regen met 20%, sneeuw met 30%.

Dus al uw spaargeld blijkt - dat is 500 roebel. Voor 12 maanden ononderbroken werk komt er iets meer - 6 duizend.

Maar als u zich de initiële uitgaven van 200 duizend herinnert, dan zult u ze binnen tweeëndertig jaar terugbetalen!

En dit alles zonder rekening te houden met de bedrijfskosten. En als we schatten dat de gemiddelde levensduur van een goede windmolen zo'n 20 jaar is, dan blijkt dat hij definitief en onherroepelijk kapot gaat nog voordat hij terugverdiend is.

Tegelijkertijd dekt een unit van 2 kilowatt niet 100% van uw behoeften. Maximaal een derde! Wil je er alles volledig van aansluiten, neem dan een model van 10 kilowatt, niet minder. De terugverdientijd verandert hierdoor niet.

Maar er zullen al heel andere afmetingen en gewicht zijn.

En zo maar aan een pijp door de zolder van je dak bevestigen gaat zeker niet lukken.

Sommigen zijn er echter nog steeds van overtuigd dat door de eindeloze stijging van de prijs van elektriciteit, een windgenerator ooit winstgevend zal worden.

Wanneer is het de moeite waard om een ​​windturbine te kopen?

Elektriciteit wordt natuurlijk elk jaar duurder. 10 jaar geleden was de prijs bijvoorbeeld 70% lager. Laten we geschatte berekeningen maken en het vooruitzicht van het bereiken van de terugverdientijd van de windmolen ontdekken, rekening houdend met de sterke stijging van de elektriciteitskosten.

We zullen een generator overwegen met een vermogen van 2 kW.

Zoals we eerder ontdekten, bedragen de kosten van een dergelijk model ongeveer 200 duizend. Maar rekening houdend met alle extra kosten, moet u deze met twee vermenigvuldigen. Het zal minstens 400 duizend roebel blijken te zijn. kosten, met een levensduur van twintig jaar.

Dat wil zeggen, het blijkt 20 duizend per jaar te zijn. Bovendien levert de unit dit jaar zelfs maximaal 900 kW op. Vanwege coff. geïnstalleerd vermogen (het is niet meer dan vijf procent voor kleine windturbines), in een maand wind je 75 kW op.

Zelfs als we voor de eenvoud van berekeningen 1000 kW per jaar nemen, bedragen de kosten van 1 kW / h die u van een windturbine ontvangt 20 roebel voor u. Als we aannemen dat elektriciteit uit thermische centrales 4 keer in prijs stijgt, dan gebeurt dit niet morgen, en ook niet over 5 jaar.

Welke windmolens kiezen?

Welnu, degenen die ver van onderstations en bovenleidingen van 0,4 kV wonen, moeten de krachtigste modellen windturbines kopen die u zich kunt veroorloven. Aangezien van het vermogen dat op de foto's wordt aangegeven, krijg je niet meer dan 15%.

Een andere categorie consumenten kiest terecht niet voor Chinese fabrieksmodellen, maar geeft integendeel de voorkeur aan zelfgemaakte windturbines van autodidactische meesters. Dit heeft ook zijn voordelen.

Voor het grootste deel zijn de uitvinders van dergelijke apparaten competente en verantwoordelijke jongens. En in bijna 100% van de gevallen kunnen ze de installatie zonder problemen terugsturen als er iets mis is gegaan of gerepareerd moet worden. Dit zal zeker geen probleem zijn.

Industriële Chinese windmolens zien er natuurlijk mooier uit. En als u desondanks besluit om het te kopen, voer dan onmiddellijk na controle met een elektrische boor preventieve reparaties uit en vervang het Chinese schroot door lagers met hoogwaardige smering.

Als er grote broedplaatsen van vogels in de buurt zijn, kan het geen kwaad om een ​​extra set messen aan te schaffen.

Kuikens vallen soms onder de spinnende "minimolen"-distributie. Kunststof messen breken en metalen messen buigen.

En ik zou willen eindigen met wijsheid van die gebruikers die niet alle argumenten gehoorzaamden en in de buurt kwamen van alle hierboven beschreven problemen. Vergeet niet dat de duurste windwijzer voor een huis een windgenerator is!

Na anderhalf jaar voorbereiding zal het project van 1,3 miljoen dollar, de Altaeros Buoyant Airborne Turbine (BAT) genaamd, op 1.000 voet (304,8 m) boven de grond opereren.

Het project, dat gedeeltelijk wordt gefinancierd door het Emerging Energy Technology Fund van de Alaska Energy Authority, zal de eerste langetermijndemonstratie zijn van dit type luchtturbine en bevindt zich momenteel in het zuiden van Fairbanks in centraal Alaska.

Het pilootproject op industriële schaal, gelegen op 1.000 voet, zal meer dan 275 voet hoger worden geplaatst dan de huidige recordhouder voor de hoogste plaatsing van windturbines, de Vestas V164-8.0-MW. Vestas heeft onlangs zijn eerste prototype geïnstalleerd in het Deense nationale testcentrum voor grote windturbines in Østerild, dat een ashoogte van een windturbine van 140 meter heeft en bladen die zich uitstrekken over 220 meter (720 voet).

Het vermogen van de Altaeros-turbine is 30 kW, genoeg om 12 huizen van stroom te voorzien. Maar volgens het bedrijf is dit nog maar het begin. Het kan ook communicatieapparatuur vervoeren, zoals mobiele radiozenders, weerinstrumenten of andere gevoelige apparatuur. Het bedrijf verzekert dat de extra apparatuur de prestaties van de turbine niet beïnvloedt.

Altaeros heeft zijn turbine ontwikkeld om constant goedkope stroom te leveren aan de markt van 17 miljard dollar van afgelegen locaties en off-grid lokale microgrids die nu volledig afhankelijk zijn van dure dieselgeneratoren. Tot de doelgroepen behoren ook op eilanden en afgelegen gemeenschappen, olie- en gas-, mineraal- en grondstofbedrijven, telecommunicatiebedrijven, reddingsorganisaties en militaire bases.

BAT gebruikt een met helium gevulde, niet-ontvlambare opblaasbare schaal om grote hoogten te bereiken met sterke en constante wind die onbereikbaar is voor onshore en offshore turbines. Hoge sterkte touwen zorgen voor stabiliteit aan de turbine en zijn geleiders voor de opgewekte energie. De heftechnologie is afgestemd op de specifieke toepassing en is vergelijkbaar met die van ballonnen, de industriële neven van luchtschepen die al tientallen jaren zware communicatieapparatuur vervoeren. Ze zijn bestand tegen orkanen en zijn uitgerust met technologieën om in de meeste noodsituaties een soepele landing te garanderen.

In 2013 testte Altaeros met succes een prototype BAT bij een windsnelheid van 72 km/u op een hoogte van 150 meter op haar testlocatie in Maine. Maar omdat de technologie vergelijkbaar is met aerostaten, is de turbine bestand tegen sterkere wind. Technologisch kan een zweefturbine binnen 24 uur in bedrijf worden gesteld, omdat er geen kranen en funderingsgieten nodig zijn. De grondcentrale bestuurt de lieren die de turbine vasthouden en zet ook de elektriciteit om voordat deze naar het lokale netwerk wordt gestuurd.

Het lijkt erop dat een nieuwe ronde van ontwikkeling van windenergie al heel dichtbij is en binnenkort zullen we "zwemmen" van stijgende reuzen kunnen observeren die ons huiscomfort, communicatie, productie en alles bieden wat onmogelijk is zonder elektriciteit.

site gebaseerd op materialen altaerosenergies.com

De gestage uitputting van natuurlijke hulpbronnen leidt ertoe dat de mensheid de laatste tijd bezig is met het zoeken naar alternatieve energiebronnen. Tegenwoordig is een vrij groot aantal soorten alternatieve energie bekend, waaronder het gebruik van windenergie.

Windenergie wordt al sinds de oudheid door mensen gebruikt, bijvoorbeeld bij de werking van windmolens. De allereerste windgenerator (windturbine), die werd gebruikt om elektriciteit op te wekken, werd in 1890 in Denemarken gebouwd. Dergelijke apparaten werden gebruikt in gevallen waar het nodig was om elektriciteit te leveren aan moeilijk bereikbare plaatsen.

Het werkingsprincipe van de windgenerator:

• De wind laat een wiel met bladen draaien, dat via een tandwielkast koppel op de generatoras overbrengt.
• De omvormer voert de taak uit om de ontvangen DC-stroom om te zetten in AC.
• De batterij is ontworpen om het netwerk van spanning te voorzien als er geen wind is.

Het vermogen van de windturbine staat in directe verhouding tot de diameter van het windwiel, de hoogte van de mast en de kracht van de wind. Momenteel worden windgeneratoren geproduceerd met een diameter van de wieken van 0,75 tot 60 m en meer. De kleinste van alle moderne windturbines is de G-60. De diameter van de rotor, die vijf bladen heeft, is slechts 0,75 m, met een windsnelheid van 3-10 m / s kan hij een vermogen van 60 W genereren, zijn gewicht is 9 kg. Zo'n installatie wordt met succes ingezet voor verlichting, het opladen van accu's en het bedienen van communicatieapparatuur.

Alle windturbines kunnen worden ingedeeld volgens verschillende principes:

• Rotatie assen.
• Het aantal bladen.
• Het materiaal waarvan de bladen zijn gemaakt.
• Schroef spoed.

Rotatie-as classificatie:

• Horizontaal.
• Verticaal.

De meest populaire zijn horizontale windgeneratoren, waarvan de rotatieas van de turbine evenwijdig aan de grond is. Dit type wordt "windmolen" genoemd, waarvan de wieken tegen de wind in draaien. Het ontwerp van horizontale windgeneratoren zorgt voor automatische rotatie van het kopgedeelte (op zoek naar wind), evenals rotatie van de bladen om de wind van kleine kracht te gebruiken.

Verticale windturbines zijn veel minder efficiënt. De bladen van zo'n turbine draaien parallel aan het aardoppervlak in elke richting en sterkte van de wind. Omdat in elke windrichting de helft van de bladen van de windturbine er altijd tegenaan draait, verliest de windturbine de helft van zijn vermogen, wat de energie-efficiëntie van de installatie aanzienlijk vermindert. Dit type windturbine is echter gemakkelijker te installeren en te onderhouden, omdat de versnellingsbak en generator zich op de grond bevinden. De nadelen van een verticale generator zijn: dure installatie, hoge bedrijfskosten en het feit dat de installatie van zo'n windturbine veel ruimte in beslag neemt.

Windgeneratoren van het horizontale type zijn meer geschikt voor de productie van elektriciteit op industriële schaal, ze worden gebruikt in het geval van het creëren van een systeem van windenergiecentrales. Verticale worden vaak gebruikt voor de behoeften van kleine particuliere boerderijen.

Classificatie naar het aantal bladen:

• Tweebladig.
• Driebladig.
• Meerdere bladen (50 of meer bladen).

Volgens het aantal bladen zijn alle installaties verdeeld in twee-, drie- en multiblade (50 of meer bladen). Om de benodigde hoeveelheid elektriciteit op te wekken, is niet het feit van rotatie vereist, maar de output tot het vereiste aantal omwentelingen.

Elk blad (optioneel) verhoogt de algehele weerstand van het windwiel, waardoor het moeilijker wordt om het toerental van de generator te bereiken. Zo beginnen meerbladige installaties echt te draaien bij lagere windsnelheden, maar worden ze gebruikt in het geval dat de rotatie zelf van belang is, zoals bijvoorbeeld bij het oppompen van water. Windgeneratoren met een groot aantal wieken worden praktisch niet gebruikt om elektriciteit op te wekken. Bovendien is het niet aan te raden om er een versnellingsbak op te installeren, omdat dit het ontwerp bemoeilijkt en het ook minder betrouwbaar maakt.

Classificatie mesmateriaal:

• Windturbines met stijve wieken.
• Zeilende windturbines.

Opgemerkt moet worden dat zeilbladen veel gemakkelijker te vervaardigen zijn en daarom minder duur dan stijf metaal of glasvezel. Deze besparingen kunnen echter leiden tot onvoorziene kosten. Als de diameter van de windturbine 3 m is, bereikt de punt van het blad bij een generatorsnelheid van 400-600 tpm een ​​snelheid van 500 km / u. Rekening houdend met het feit dat de lucht zand en stof bevat, is dit een serieuze test, zelfs voor starre bladen, die bij stabiel gebruik jaarlijks vervangen moeten worden van de corrosiewerende film die op de uiteinden van de bladen is aangebracht. Als de anticorrosiefilm niet wordt vernieuwd, begint het stijve mes geleidelijk aan zijn prestaties te verliezen.

Zeilachtige bladen moeten meer dan eens per jaar worden vervangen, maar onmiddellijk na de eerste serieuze wind. Daarom houdt de autonome stroomvoorziening, die een aanzienlijke betrouwbaarheid van systeemcomponenten vereist, geen rekening met het gebruik van zeilachtige bladen.

Classificatie naar schroefspoed:

• Vaste schroefafstand.
• Variabele schroefspoed.

Natuurlijk vergroot de variabele spoed van de propeller het bereik van effectieve werksnelheden van de windturbine. De introductie van dit mechanisme leidt echter tot een complicatie van de bladstructuur, tot een toename van het gewicht van het windwiel en vermindert ook de algehele betrouwbaarheid van de windturbine. Het gevolg hiervan is de noodzaak om de structuur te versterken, wat leidt tot een aanzienlijke stijging van de kosten van het systeem, niet alleen tijdens de aanschaf, maar ook tijdens het gebruik.

Moderne windturbines zijn hightech producten met een vermogen van 100 tot 6 MW. Windturbines met innovatieve ontwerpen maken het mogelijk om de energie van de zwakste wind economisch te gebruiken - vanaf 2 m / s. Met behulp van windgeneratoren is het tegenwoordig mogelijk om de problemen van het leveren van elektriciteit aan eiland- of lokale objecten van elke capaciteit met succes op te lossen.

Ontwikkelde landen hebben lang vertrouwd op hernieuwbare energiebronnen, waaronder windenergie. Als gevolg hiervan is de totale capaciteit van alle kerncentrales die in de wereld actief zijn iets meer dan 400 duizend MW en de totale capaciteit van windparken meer dan 500 duizend MW! In landen waar aandacht is voor windenergie is er echter noch Gazprom, noch RAO UES. Evenals verslaafd raken aan de olienaald ... Maar laten we het niet hebben over het zere punt.

Dus in landen die vrij zijn van de almacht van monopolies en het clansysteem, heersen propellerachtige windgeneratoren met een horizontale rotatie-as. Deze generatoren vereisen zware steuntorens met dure funderingen, die de terugverdientijd verlengen. Bovendien zijn dergelijke units krachtige laagfrequente geluidsbronnen. De propeller "windmolen" draait met een snelheid van slechts 15-30 tpm, en na het reductiemiddel neemt de snelheid toe tot 1500, met als resultaat dat de generatoras, die elektriciteit opwekt, met dezelfde snelheid draait. Dit klassieke schema heeft aanzienlijke nadelen: de versnellingsbak is een complex en duur mechanisme (tot 20% van de kosten van de gehele windgenerator), vereist seizoensgebonden vervanging en verslijt zeer snel (zie).

Relevantie van de ontwikkeling van windturbines

Deze omstandigheden beperken de kring van kopers en krachten om op zoek te gaan naar een alternatief voor traditionele windenergiegeneratoren. Windturbines met verticale as zijn een moderne trend geworden. Ze zijn stil en vereisen geen grote kapitaaluitgaven, gemakkelijker en goedkoper te onderhouden dan horizontale - axiale turbines. Windgeneratoren met een horizontale as worden overgebracht naar een beschermende modus (autorotatie) bij de maximale windsnelheid, die hoger is dan de vernietiging van de constructie. In deze modus wordt de propeller losgekoppeld van de vermenigvuldiger en de generator, er wordt geen elektriciteit opgewekt. En rotoren met een verticale as ervaren aanzienlijk minder mechanische belasting bij dezelfde windsnelheid dan rotoren met een horizontale as. Bovendien vereisen deze laatste dure oriëntatiesystemen in de richting van de wind.

Tot voor kort werd aangenomen dat het voor VAWT's onmogelijk was om een ​​snelheidsfactor (de verhouding van de maximale lineaire snelheid van de wieken tot de windsnelheid) groter dan één te verkrijgen. Deze te breed geïnterpreteerde premisse, die alleen geldt voor bepaalde typen rotoren, leidde tot verkeerde conclusies dat de maximale benuttingsgraad van windenergie voor windturbines met verticale as lager is dan die van door propellers aangedreven windturbines met horizontale as. turbine is bijna 40 jaar oud, werd helemaal niet ontwikkeld. En pas in de jaren '60 - '70, eerst door Canadese en vervolgens door Amerikaanse en Britse specialisten, werd experimenteel bewezen dat deze conclusies niet van toepassing zijn op Darrieus-rotoren met behulp van de hefkracht van de bladen. Voor deze rotoren bereikt de gespecificeerde maximale verhouding van de lineaire snelheid van de werklichamen tot de windsnelheid 6: 1 en hoger, en de benuttingsgraad van windenergie is niet lager dan die van de horizontaal-axiale (propellertype). Een belangrijke rol wordt gespeeld door het feit dat het volume van theoretische studies van de aerodynamica van verticaal-axiale rotoren en ervaring in de ontwikkeling en werking van windgeneratoren die daarop zijn gebaseerd veel kleiner is dan voor horizontaal-axiale rotoren.

Er is een windturbine van het verticaal-axiale type (internationale aanduiding VAWT), die verschilt van de rest, gemaakt, waarvan de coëfficiënt van het gebruik van windenergie niet onderdoet voor 's werelds beste windturbines met een horizontale rotatie-as. Een innovatieve multidimensionale benadering van het ontwerp van verticale windturbines is onder meer gebaseerd op het gebruik van een laag gepositioneerde, sterke rotor, aan de omtrek waarvan vele zeilen-vleugels zijn bevestigd.

De rotor is voorzien van steunpoten van het wielchassis, waardoor deze door de chassiswielen om een ​​vaste as kan draaien met een stabiele porie op de fundering. Veel zeilen-vleugels creëren een groot koppel door aerodynamische krachten. Wat dit ontwerp tot een recordbrekende vermogensdichtheid maakt. De rotordiameter kan 10 meter zijn. Bovendien is het op zo'n rotor mogelijk om vleugels te installeren met een oppervlakte van meer dan 200 vierkante meter, die tot honderd kilowatt elektriciteit zullen opwekken.

Afmetingen en gewicht van de unit

Tegelijkertijd is het gewicht van dergelijke eenheden zo klein dat het mogelijk is om het op de daken van gebouwen te installeren en ze hierdoor van een autonome stroomvoorziening te voorzien. Of het is mogelijk om een ​​object in de bergen van stroom te voorzien, waar geen hoogspanningsleiding is gelegd. Een toename van het vermogen tot een willekeurig grote waarde is haalbaar door dergelijke eenheden te repliceren. Dat wil zeggen, door veel vergelijkbare installaties te installeren, bereiken we het benodigde vermogen.

Technische efficiëntie

Wat betreft technische efficiëntie. Ons prototype, met een bladhoogte van 800 mm en een zijafmeting van 800 mm bij een windsnelheid van 11 m/s, ontwikkelde een mechanisch vermogen van 225 W (bij 75 rpm). Tegelijkertijd verdedigde hij zich vanaf het aardoppervlak op een hoogte van minder dan een meter. Volgens de bron http://www.rktp-trade.ru wordt een vergelijkbaar vermogen (300 W) ontwikkeld door een verticale windmolen met vijf bladen die op een mast van zes meter is gemonteerd, en heeft het vijf bladen van 1200 mm geïnstalleerd op een totale diameter van 2000mm. Dat wil zeggen, als we de oppervlakten van de vergeleken windturbines die door de wind worden geveegd gelijk nemen, blijkt dat het prototype 2,5 ... 3 keer energiezuiniger is dan de bekende windturbine, rekening houdend met het feit dat de wind nabij de grond is zwakker vanwege de nabijheid van het grensoppervlak en heeft een uitgesproken turbulent karakter.

Op basis hiervan, wetende dat de beschreven analoog een windenergiebenuttingsfactor (KIEV) heeft die gelijk is aan 0,2, is het mogelijk om de KIEV van het prototype te schatten op 0,48, wat veel hoger is dan die van VAWT's van de typen Savonius en Daria en komt overeen met de beste wereldmonsters van horizontaal-axiale windturbines. Tegelijkertijd zijn het materiaalverbruik en de kosten van het prototype veel lager dan die van propellermastwindturbines met windoriëntatiemechanismen en een hooggeplaatste gondel met een dure planetaire versnelling.

Vergelijkende evaluatie van de efficiëntie van windturbinerotoren van verschillende typen- Tafel 1.

Rotortype:	Locatie van rotatie-as	Gebruiksfactor windenergie (KIEV)	Een bron	Opmerking ania
Savonius-rotor	Verticaal	0,17		Ongeveer tachtig jaar geleden ontwikkeld, is het diagram fig. 7 (e) op pagina 17 van de genoemde bron
Rotor N-Darrieus met ver uit elkaar geplaatste bladen	Verticaal	0,38	TRA Janson. Windturbines. Bewerkt door M.Zh. Osipova. M.: Uitgeverij van MSTU im. N.E. Bauman, 2007, blz. 23, afb. 13	Ongeveer een eeuw geleden ontwikkeld, is het schema Fig. 7 (a) op pagina 17 van de bron waarnaar wordt verwezen
Meerbladige weerstanden	Verticaal	0,2	Ibid, evenals een specifiek commercieel product op de website http://www.rktp-trade.ru	Ook de rotor van Bolotov behoort tot dit type.
Tweebladige propeller	Horizontaal	0,42	RA Janson. Windturbines. Bewerkt door M.Zh. Osipova. M.: Uitgeverij van MSTU im. N.E. Bauman, 2007, blz. 23, afb. 13	Het meest voorkomende type windturbine ter wereld vandaag
De rotor van onze turbine (formeel N-Darrieus, maar met goed gesloten bladen, waarop schuine winglets en een horizontale waaier zijn geïnstalleerd)	Verticaal	0,48…0,5	Full-scale metingen van windsnelheid met een anemometer, rotorkoppel met een rollenbank, rotorsnelheid met een toerenteller

Voordelen van VAWT verticale as windturbine:

• Het apparaat draait in elke richting van de wind in dezelfde richting. Tegelijkertijd moeten de gondels van horizontale windturbines in de wind worden georiënteerd, wat de kosten van de constructie verhoogt en de hulpbron van de bewegende delen van het zwenkmechanisme vermindert.
• Stroomopwekking in VAWT begint bij windsnelheden van 5 m/s.
• De turbine heeft een hoge aerodynamische kwaliteit van de wieken en een innovatieve architectuur die een windenergiebenuttingsgraad van minimaal 47% mogelijk maakt.
• De turbine heeft geen generatoronderhoud nodig (ringvormig plat lineair zonder borstels en lagers).
• De toename van het vermogen wordt bereikt door extra modules te installeren.
• VAWT heeft geen beperkingen bij installatie in de buurt van een huis, veroorzaakt geen onaanvaardbare elektromagnetische en akoestische straling. Hierdoor kunnen turbines worden geïnstalleerd binnen nederzettingen, ook op de daken van gebouwen met meerdere verdiepingen, zonder afbreuk te doen aan het uitzicht op het landschap.
• VAWT is absoluut ongevaarlijk, het kan worden geïnstalleerd op de trekroute van trekvogels.
• De turbine is bestand tegen harde wind en kan zelfs orkaanwinden weerstaan. Dit wordt bereikt door een mechanisme voor het automatisch wijzigen van de invalshoeken van de verticale turbinebladen (zie bovenstaande afbeeldingen).
• VAWT heeft lichte en eenvoudige componenten, gemakkelijk te vervoeren en te installeren.
• De turbine is beschermd tegen bliksem.

Tot op heden is een 3D-model op ware grootte van het mechanische deel van de turbine voltooid (met een hoogte van verticale bladen van 8 m), evenals werktekeningen van onderdelen en samenstellingen van de rotor en zijn rotatie-eenheid. Tekeningen voor een elektrische generator en bladen worden uitgewerkt rekening houdend met de maximale naleving van het criterium "prijs - kwaliteit".

Het project voorziet in het ontwerp, de fabricage en het testen van een VAWT-monster op ware grootte (hoogte verticale bladen 8 m). Daarna is het de bedoeling om de industriële productie van dergelijke installaties te organiseren na het debuggen van een proefmodel, met de uitrusting van dergelijke installaties in niet-geëlektrificeerde gebieden in landelijke gebieden en gebouwen in steden.

De toepassingsgebieden van de innovatieve windturbine zijn in principe gelijk aan die van analogen. Dat wil zeggen, het is de opwekking van elektriciteit op plaatsen waar geen stationaire bronnen zijn, evenals waar het gebruik van andere methoden voor het opwekken van elektriciteit economisch onrendabel is. Dit zijn met name objecten voor speciale doeleinden waarvoor autonome stroomvoorziening nodig is, zoals bakens en radiobakens, grensposten en grensposten, geautomatiseerde meteorologische en luchtvaartnavigatieposten.

Windenergie is gratis, hernieuwbare, veilige energie. Een installatie die de energie van luchtstromen omzet in elektrische

of thermisch heet een windgenerator. De meeste moderne windturbines hebben een relatief laag rendement (tot 30%) en hoge productiekosten.

Windturbineproject

De belangrijkste taken van alle wetenschappers die zich bezighouden met de problemen van windenergie zijn het verlagen van de productiekosten van windturbines, het verhogen van hun efficiëntie en vermogen.

Classificatie

Windgeneratoren zijn onderverdeeld volgens de locatie van de rotatie-as in constructies met:

• verticale as (loodrecht op de grond);
• horizontale as (parallel aan de grond).

Volgens de materialen waaruit de wieken zijn gemaakt, worden windturbines ingedeeld in:

• stijf gelobd;
• het zeilen.

Door het aantal bladen is het onderverdeeld in:

• generatoren met 2 bladen;
• generatoren met 3 bladen;
• generatoren met meerdere bladen, met het aantal bladen vanaf 50.

Windgeneratoren van het turbinetype behoren tot de categorie van een nieuwe generatie, ze zijn op het dak geïnstalleerd in de vorm van ventilatoren en ze storen de buren niet met geluid

Door het type schroefspoed onderscheiden generatoren zich met:

• een constante stap;
• variabele stap.

Op constructietype:

• blad;
• turbine.

Op afspraak:

• huishouden;
• reclame;
• industrieel.

Industriële windmolens worden voornamelijk gebouwd met een horizontale rotatie-as en stijve wieken.

Liam F1 Urban windturbine levert 80% efficiëntie

Zeilmolens en verticale asgeneratoren worden vaak geïnstalleerd om stroom te leveren aan particuliere woningen en kleine gebouwen.

Windturbine - een windgenerator waarvan de turbine een cilindrische vorm heeft met daarin geïnstalleerde bladen. In feite is dit een windmolen met een horizontale rotatie-as, waarvan de randen van de wieken worden beschermd door een cilinder. Verschilt in een eenvoudig, betrouwbaar ontwerp, groot, in vergelijking met windturbines met bladen, efficiëntie.

Het fundamentele verschil:

De windturbine is een cilindrisch circuit. Roterende bladen bevinden zich binnen de contour. De structuur bestaat uit:

• turbines;
• buiten- of binnenkuip;
• stroomlijnkappen van de turbinegeneratoreenheid;
• gondels;
• generator;
• omvormer;
• opslagmodule;
• controle-eenheid;
• dynamisch bevestigingspunt.

Windturbines van dit type worden gekenmerkt door de afwezigheid van onbeschermde rotatiebladen, evenals een systeem dat is ontworpen voor hun regeling en oriëntatie op de windrichting. Dit verhoogt de betrouwbaarheid en veiligheid van de constructie. De cilindrische vorm van de stroomlijnkap ontvouwt zich vanzelf en vangt de wind op, en de stroomlijnkap, die als mondstuk fungeert, verhoogt de kracht van de installatie.

Afhankelijk van het benodigde vermogen en doel kan het ontwerp veel wijzigingen ondergaan. Zo kunnen bij de vervaardiging van een turbine verschillende materialen worden gebruikt. Geometrische afmetingen, plaatsingsmethode (op een drager, truss, etc.) kunnen variëren. Extra uitrusting met zonnepanelen is mogelijk.

Prototype van windturbine van het type windturbine:

Windturbine-eenheden worden vervaardigd voor huishoudelijk en industrieel gebruik.

Het werkingsprincipe van de installatie:

Voor normale werking van een windturbine van het turbinetype is een wind vereist die waait met een snelheid van 2 m / s tot 60 m / s. Het werkingsprincipe van de installatie is als volgt. Het apparaat vangt onafhankelijk de richting van de wind, draait in de goede richting. De luchtstroom raakt de bladen en laat ze draaien. Luchtmassa's geven kinetische bewegingsenergie aan de bladen, waar het wordt omgezet in mechanische energie die de rotor roteert.

De turbine van een in Rusland ontwikkelde windturbine wordt getest

De rotatie van de rotor produceert een driefasige stroom die in de generator vloeit. Van daaruit gaat de stroom naar de controller, waar deze wordt gecorrigeerd, vervolgens door de batterijen stroomt, deze oplaadt en vervolgens naar de omvormer gaat. De omvormer produceert een enkelfasige wisselstroom, de oscillatiefrequentie is 50 Hertz voor 220 V-netwerken, of een driefasige stroom van 380 V die industriële ondernemingen nodig hebben, evenals om de belasting van stroom te voorzien.

Voordelen van een turbine windturbine

Een windturbineontwerp heeft aanzienlijke voordelen ten opzichte van andere ontwerpen van windturbines.

1. Hoge gevoeligheid voor wind. De minimale windsnelheid voor het in beweging zetten van de wieken is vanaf 2 m/s; windturbines van een ander type hebben een windsnelheid van 4 m/s nodig.
2. De generator kan werken bij orkaanwindsnelheden (tot 60 m / s). De meeste andere windturbines werken tot 25-30 m/s.
3. Het rendement van een windturbinegenerator is bijna twee keer zo hoog als die van een windturbine met onbeschermde wieken. Vanwege het mondstukontwerp van de stroomlijnkap is de turbinewindturbine veel krachtiger dan de eenheden van andere ontwerpen.
4. De turbine is veilig voor vogels en vleermuizen. Windmolens met open bladen veroorzaken vaak de dood van vliegende dieren die de grenzen van de gevarenzone niet kunnen bepalen. Vleermuizen en vogels identificeren een windturbine met een turbineontwerp als een enkel obstakel en gaan er met succes omheen.
5. Windturbines van de meeste constructies produceren veel geluid, genereren infrageluid bij bepaalde windsnelheden, zodat ze niet in de buurt van woongebouwen, boerderijen, bosbouw kunnen worden geplaatst. Turbine-installaties produceren geen infrageluid, dat schadelijk is voor mens en dier. Ze kunnen naast een woongebouw worden geïnstalleerd. Turbinewindmolens veroorzaken geen kunstmatige migratie van dieren.
6. Lagere, in vergelijking met schoepen, productiekosten. Het maken van losse mesjes is een complex en kostbaar proces. Hun afwezigheid vermindert de kosten aanzienlijk en vereenvoudigt de productie van de installatie.
7. Gemak en snelheid van installatie. Turbinegeneratorcomponenten worden in de fabriek vervaardigd; ook de montage van de hoofdblokken wordt daar uitgevoerd. De installatie omvat alleen de lay-out, de verbinding van blokken, de bevestiging aan de steun. Installatie vindt plaats met behulp van standaard liften.
8. Gemak van onderhoud. Het onderhoud van turbinewindturbines is veel eenvoudiger en goedkoper dan die met bladen. Met de juiste werking van de installatie, periodieke competente service, bereikt de levensduur 50 jaar.
9. Een windkrachtcentrale van het type turbine heeft, in tegenstelling tot klassieke windturbines, geen hinder voor piloten en vluchtleiders, wordt niet gedetecteerd door luchtverdedigingsradars en vormt geen bedreiging voor de nationale veiligheid.

Toepassingsgebied

De windturbinegenerator bereikt maximale efficiëntie in de buurt van natuurlijke waterlichamen dankzij de bijna het hele jaar door luchtbeweging en hoge gevoeligheid voor wind. En het wordt ook geïnstalleerd in steden en dorpen. Door het ontwerp van de installatie kunt u de generator gebruiken voor autonome of gecombineerde verlichting van privé-huizen en zomerhuisjes.

Een windgenerator is handig in nederzettingen ver van steden, regionale centra, waar stroomuitval vaak voorkomt. De windturbine kan worden gebruikt in de buurt van vliegvelden, militaire oefenterreinen. Hoewel onzichtbaar voor radars, vormt het geen gevaar voor piloten en nationale veiligheidssystemen.