Отделка. Фурнитура. Ремонт. Монтаж. Выбор. Проем
Был инновационной техникой, но сегодня он все чаще встречается в быту. Чтобы выбрать такой прибор для своего дома, нужно разобраться, что из себя представляют ветряные электростанции, какие разновидности бывают и какие условия нужны для их полноценной и рентабельной работы.
Ветрогенератор - что это такое?
Работает этот прибор по такому принципу: вращение лопастей, которые насажены на генераторный вал, происходит за счет потока ветра – это производит переменный ток. Такое электричество аккумулируется и сохраняется в аккумуляторных батареях, потребляется бытовой техникой по мере надобности. Эта схема очень упрощена. В реальности иногда требуются приборы, которые преобразуют электрический ток.
После генератора в этой цепи размещается контроллер. С его помощью происходит преобразование переменного тока в постоянный, который заряжает аккумуляторные батареи. Практически вся техника не работает от постоянного тока, поэтому после аккумулятора потребуется наличие еще одного прибора – инвертора. Это устройство производит операцию в обратном порядке, то есть преобразует постоянный в переменный ток с напряжением 220В. В ходе таких манипуляций происходят определенные потери полученной электрической энергии, что составляет примерно 15-20%. Это немалая часть.
В случае, когда применяют несколько устройств для получения электричества (ветряк плюс солнечные батареи или топливный генератор), потребуется дополнить схему выключателем (АВР). Он потребуется для того, чтобы при выключении одного из приборов включался другой – резервный.
Топ-5 лучших ветрогенераторов для частного дома (цены)
| Модель | Характеристики |
|---|---|
| Ветрогенератор "Condor Home" - 0.5 кВт Купить |
|
Ветрогенератор WW/FD 5,5 - 2 кВт/48VDC
Купить
|
|
Ветрогенератор FD 8 -10 кВт
Купить
|
|
Купить
|
|
Горизонтально-осевой ветрогенератор «Condor Air 380 - 10 кВт»
Купить
|
|
Чтобы получить максимально возможную мощность, необходимо размещать ветряк вдоль потока ветра. Этот момент реализуется по принципу флюгера. Нужно закрепить вертикальную лопасть на противоположном конце генератора – это делается для того, чтобы она разворачивала его навстречу воздушным потокам. Если применена более мощная установка, на ней устанавливается поворотный электромотор.
Разновидности и особенности ветрогенераторов для частного дома
Все ветрогенераторы разделяются на две группы:
- с ротором, размещенным вертикально;
- с горизонтальным ротором.
Менее эффективным для получения электричества считается первый тип: его КПД меньше, чем у горизонтальных, почти в три раза.
На заметку! Преимуществами являются простота сборки и надежность. Низкий уровень шума делает возможным монтаж такого прибора на крыше дома и на уровне с землей. Такие приборы устойчивы при плохих погодных условиях (ураган, обледенение). Начинают работать от слабой силы ветра 1-2 м/с.
Если говорить о горизонтальных, то им понадобится сила ветра не менее 3,5 м/с, однако эти приборы являются самыми распространенными. Уровень КПД составляет 50%, но зато шум и вибрация будут достаточно высокими. Для того чтобы установить такой прибор, потребуется много свободного места, до 100 метров, и высокая мачта.
Использование ветрогенератора для 220В может быть оправдано в ряде случаев:
- отсутствие возможности включиться в энергосистему общего пользования;
- можно изготовить прибор самостоятельно;
- в случае активного участия в движении экологической безопасности планеты.
Обратите внимание! Просто для питания дома монтировать ветряк не имеет смысла, ведь даже если в вашей географической широте постоянно дует ветер, это не делает прибор выгодным с экономической точки зрения.
Рассчитываем и подбираем ветрогенератор для своего дома
Потоки воздуха не могут поступать постоянно к вашему дому, как, например, подаваемый по газопроводу газ . Это капризное природное явление, которое сложно назвать постоянным. В один день это ураган, в другой – полный штиль. До того как купить ветрогенератор для частного дома или изготовить его своими руками, стоит определить возможности ветра в своем регионе. Это оценивается при помощи среднегодового показателя силы ветра. Такой параметр легко выясняется в интернете.
Если вы получите силу, меньшую 4 м/с, то устанавливать ветряк не стоит, потому что он не сможет генерировать необходимое количество электричества. Как только определились с моментом, что ставить прибор можно, следует подобрать генератор по мощности.
Нужно также помнить об устройствах для защиты и автономной работы ветроэлектрогенератора. От этого зависит непрерывное снабжение энергией дома.
- Все установки обязательно оснащаются защитой от молнии: это необходимо, потому что ветряк – высокая конструкция, сделанная из проводящих ток материалов.
- Обязательно необходимо укомплектовать прибор защитой от обледенения – это позволит избежать наледи на лопасти турбины в холодное время года.
- Необходимо оборудовать установку системой пожаротушения. Это позволит быстро локализовать очаг возгорания, причин которому может быть несколько: утечка масла, короткое замыкание, попадание молнии.
- Для того чтобы создать исправную работу ветряка при разных порывах ветра, применяют автоматическую систему торможения. Ветер с большой скоростью способен вывести из строя редуктор и сам генератор, поэтому без тормоза просто не обойтись.
Варианты установки ветряка
Прежде чем купить ветрогенератор для частного дома 220 В, нужно знать, как и куда его устанавливать. Существует ряд моментов, которые нужно учитывать при установке:
- прибор необходимо монтировать на специальное сооружение, которое обязательно должно превышать на несколько метров все стоящие рядом строения;
- обратите внимание, что рядом не должны находиться деревья и столбы, а также объекты, снижающие производительность генератора;
- самый лучший вариант – удаление от жилого дома на 50 м, что обусловлено наличием шума, который может доставлять людям дискомфорт.
Постоянную во времени выработку энергии получить не удастся. Происходит это из-за того, что условия природы постоянно меняются. Заранее продумайте, куда использовать лишнюю электроэнергию, которая будет возникать при сильном ветре. К примеру, можно обеспечить нагрев воды в бойлере или электрообогревателе для дома. Такая возможность должна включаться автоматически при сильном ветре и слабой нагрузке.
Для климата с затяжной зимой больше подойдут модели вертикального расположения ротора. Установить такое устройство можно на земле или на невысокой мачте. Кроме того, его можно напрямую включить в электросеть с и бойлером . В этом случае можно попробовать обойтись без инвертора и аккумуляторных батарей. Чаще всего такую схему подключения можно реализовать собственноручно без привлечения сторонних организаций. Такой ветрогенератор может послужить для .
Следует также решить некоторые проблемы, которые связаны с эксплуатацией ветряка:
- во-первых, наличие шума. Это вряд ли обрадует ваших соседей, кроме того, инфразвук может быть некомфортным для слуха. Чтобы исключить эту особенность, устанавливают прибор как можно дальше от жилых зданий;
- во-вторых, обязательное наличие заземления и защиты от молний, а также сигнальная система для авиации на самой высокой точке конструкции. Обратите внимание, что во время работы будет создаваться вибрация. Это значит, что мачта не должна контактировать с другими объектами;
- в третьих, сам генератор и другие части системы. Аккумуляторные батареи и инверторы требуют регулярного обслуживания и систематической замены. Мачту также необходимо красить, своевременно осматривать и ухаживать за ней;
- в-четвертых, существует вероятность повреждения при обледенении или сильном урагане.
Как выбрать электрический генератор?
Если вы решили купить ветрогенератор для , цены нужно изучить. Обратите внимание на приборы российского производства, а также сделанные в Китае: они будут значительно дешевле аналогичных установок европейского производства.
Чтобы сделать правильный выбор, стоит рассмотреть все плюсы и минусы установок. Достоинства ветрогенераторов:
- затраты нужны только на обслуживание установки;
- слаженная работа не потребует вмешательства;
- прибор можно использовать во многих климатических зонах;
- все комплектующие системы подвержены незначительному износу.
Необходимо найти и приобрести неодимовый генератор, который позволит снимать энергию ветра. Винт может быть как парусным, так и роторным. Чтобы собрать все и установить на опору, нужно сделать бетонное основание, которое будет надежно ее держать. Используя растяжки, нужно зафиксировать мачту в вертикальном положении.
Уже прочитали: 2 695
Ветроэнергетика прочно заняла свою нишу среди других способов производства электроэнергии. Доля произведенного электротока от общего количества потребляемой энергии, например, в Дании, составляет 36%. Возможности этого метода еще не изучены полностью, а обилие новых разработок, постоянно появляющихся и демонстрируемых конструкторами, говорит о перспективности этого направления.
Слишком заманчиво производить энергию из ветра , который достается совершенно бесплатно и в неограниченном количестве. Энергия есть, ее много, надо только суметь получить.
Ветряки необычных конструкций
Согласно расчетным данным, максимально возможный . Причина этого кроется в особенностях конструкции ветряков и в большом количестве потерь на трение, передачу вращения и прочих тонких эффектах, в сумме отбирающих половину (а то и больше) эффективности устройств. Ограниченные возможности существующих ныне ветрогенераторов стали причиной активного поиска более удачных конструкций, работающих на иных принципах и способных к более интенсивному приему энергии ветра.
Наиболее привлекательна идея отказаться от привычных и пойти по пути использования более простых конструкций. Это позволит снизить расходы на производство и обслуживание, увеличит срок службы, снизит уровень шума и опасность для птиц и животных. Разработки, уже имеющиеся в этом направлении, сулят большие перспективы в случае их широкого распространения.
Ветрогенератор без лопастей
Безлопастные ветрогенераторы разрабатываются уже довольно давно, но дальше предложенных проектов пока дело не заходило. Наконец, испанская компания Vortex представила полноценную рабочую конструкцию , полностью лишенной лопастей.
Вариант, предложенный Vortex, вызвал немалый интерес среди представителей научных и деловых кругов. Учитывая скептицизм, который принято испытывать по отношению к различным «непонятным» конструкциям, подобное отношение наглядно демонстрирует наличие проблемы и существование серьезной заинтересованности в ее решении.
Существуют и другие безлопастные конструкции, например, не имеющие вращающихся частей, а использующие силу давления ветра на сплошное полотно. Поток, взаимодействующий с парусом, используется полностью, но велики потери при передаче энергии на систему поршней, от которых приводится во вращение генератор. Кроме того, сильный порыв ветра создает большую нагрузку на полотно, что создает угрозу разрушения или опрокидывания мачты с ветряком.
Все имеющиеся до сего времени варианты конструкции безлопастных ветрогенераторов имели общий недостаток - они использовали для производства энергии обычные тихоходные генераторы, нуждающиеся во вращении. Поэтому любая разработка имела один и тот же проблемный узел - участок преобразования полученной энергии во вращательное движение.
Специалисты Vortex, похоже, нащупали способ решения проблемы, отказавшись от традиционных генераторов.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Разрешение и налог на ветрогенератор в России: правда и домыслы об установке ветряка
Как устроены безлопастные ветряки?
Конструкция, которую вынесли на суд общественности инженеры Vortex, по их заверениям, имеет большую эффективность, экономичность, экологическую чистоту. Внешне устройство выглядит необычно и несколько футуристически - ветряк представляет собой вытянутый конус, установленный на вершину.
Определить на вид предназначение такого сооружения невозможно, если заранее не иметь о нем никакого представления. При работе никакого вращения нет, устройство лишь слегка раскачивается под действием ветра. Компания планирует начинать массовое производство с небольших моделей, имеющих вес 10 кг, высоту 3 м и развивающих мощность 100 Вт. Параллельно разработана более солидная установка на 4 кВт, имеющая 13 м высоты и вес 100 кг.
В ближайшее время предстоит тестовый запуск станции из 100 столбов, которые будут обеспечивать электроэнергией 300 частных домов в Шотландии. В планах компании проект создания мегаваттной установки, способной обеспечивать энергией серьезные количества потребителей в масштабе больших городов, крупных промышленных предприятий. Проект получил широкую поддержку экологических организаций и общественных движений.
Принцип работы
Действие генератора основано на образовании воздушных завихрений, которые создаются при обтекании потоками ветра цилиндрических препятствий. Конусообразная форма устройства способствует раскачиванию, чувствительность к нарушению равновесия является важным показателем работы ветряка.
Образующиеся вихри создают достаточно сильную вибрацию, приводящую в движение всю конструкцию столба, на изменение положения реагируют чувствительные магниты, создающие сильное поле. Эффект образования завихрений, создающих цепочки возмущений потока, известен уже более 100 лет. Он впервые описан и рассчитан Теодором фон Карманом в 1912 году, но на пользу его никто не пытался обратить.
Неисчерпаемая энергия, которую несут с собой воздушные массы, всегда привлекала внимание людей. Наши прадеды научились запрягать ветер в паруса и колеса ветряных мельниц, после чего он два столетия бесцельно носился по необозримым просторам Земли.
Сегодня для него вновь нашлась полезная работа. Ветрогенератор для частного дома из разряда технических новинок становится реальным фактором нашего быта.
Давайте поближе познакомимся с ветряными электростанциями, оценим условия их рентабельного применения и рассмотрим существующие разновидности. Домашние умельцы получат в нашей статье информацию для размышления по теме самостоятельной сборки ветряка и устройствах, необходимых для его эффективной работы.
Что такое ветрогенератор?
Принцип работы бытовой ветряной электростанции прост: воздушный поток вращает лопасти ротора, насаженного на вал генератора и создает в его обмотках переменный ток. Полученное электричество запасается в аккумуляторах и по мере необходимости расходуется бытовыми приборами. Конечно, это упрощенная схема работы домашнего ветряка. В практическом плане он дополняется устройствами, выполняющими преобразование электричества.
Сразу за генератором в энергоцепочке стоит контроллер. Он преобразует трехфазный переменный ток в постоянный и направляет его на зарядку аккумуляторов. Большинство бытовых приборов не может работать от «постоянки», поэтому за аккумуляторами ставится другое устройство – инвертор. Он выполняет обратную операцию: превращает постоянный ток в бытовой переменный напряжением 220 Вольт. Понятно, что эти преобразования не проходят бесследно и забирают от исходной энергии довольно приличную часть (15-20%).
Если ветряк работает в паре с солнечной батареей или другим генератором электричества (бензиновым, дизельным), то схема дополняется автоматическим выключателем (АВР). При отключении основного источника тока, он активирует резервный.
Для получения максимальной мощности ветряной генератор должен располагаться вдоль ветрового потока. В простых системах реализуется принцип флюгера. Для этого на противоположном конце генератора закрепляется вертикальная лопасть, разворачивающая его навстречу ветру.
В более мощных установках стоит поворотный электромотор, управляемый датчиком направления.
Основные виды ветрогенераторов и их особенности
Существует две разновидности ветрогенераторов:
- С горизонтальным расположением ротора.
- С вертикальным ротором.
Первый тип – самый распространенный. Он характеризуется высоким КПД (40-50%), но имеет повышенный уровень шума и вибрации. Кроме этого, для его установки требуется большое свободное пространство (100 метров) или высокая мачта (от 6 метров).
Генераторы с вертикальным ротором энергетически менее эффективны (КПД почти в 3 раза ниже, чем у горизонтальных).
К их преимуществам можно отнести простой монтаж и надежность конструкции. Низкая шумность позволяет ставить вертикальные генераторы на крышах домов и даже на уровне земли. Эти установки не боятся обледенения и ураганов. Они запускаются от слабого ветра (от 1,0-2,0 м/с) в то время, как горизонтальному ветряку нужен воздушный поток средней силы (3,5 м/с и выше). По форме рабочего колеса (ротора) вертикальные ветрогенераторы весьма разнообразны.
Роторные колеса вертикальных ветряков
Благодаря малой частоте вращения ротора (до 200 об/мин), механический ресурс таких установок существенно превышает показатели горизонтальных ветрогенераторов.
Как рассчитать и подобрать ветрогенератор?
Ветер это не природный газ, качаемый по трубам и не электроэнергия, бесперебойно поступающая по проводам в наш дом. Он капризен и непостоянен. Сегодня ураган срывает крыши и ломает деревья, а завтра сменяется полным штилем. Поэтому перед покупкой или самостоятельным изготовлением ветряка нужно оценить потенциал воздушной энергии в своем районе. Для этого следует определить среднегодовую силу ветра. Эту величину можно узнать в интернете по соответствующему запросу.
Получив вот такую таблицу, находим район своего проживания и смотрим на интенсивность его окраски, сравнивая ее с оценочной шкалой. Если среднегодовая скорость ветра получится меньше 4,0 метров в секунду, то ветряк ставить нет смысла. Он не даст нужного количества энергии.
Если сила ветра достаточна для установки ветряной электростанции, то можно переходить к следующему шагу: подбору мощности генератора.
Если речь идет об автономном энергоснабжении дома, то в расчет берут среднестатистическое потребление электроэнергии 1 семьей. Оно находится в диапазоне от 100 до 300 кВт*ч в месяц. В регионах с низким годовым ветропотенциалом (5-8 м/сек) такое количество электричества способен сгенерировать ветряк мощностью 2-3 кВт. При этом следует учитывать, что зимой средняя скорость ветра выше, поэтому выработка энергии в этот период будет больше, чем летом.
Выбор ветрогенератора. Ориентировочные цены
Цены на вертикальные отечественные ветрогенераторы мощностью 1,5-2,0 кВт находятся в диапазоне от 90 до 110 тысяч рублей. Комплектация при такой цене включает только генератор с лопастями, без мачты и дополнительного оборудования (контроллер, инвертор, кабель, аккумуляторы). Полнокомплектная электростанция вместе с монтажом обойдется дороже на 40-60%.
Стоимость более мощных ветроустановок (3-5 кВт) составляет от 350 до 450 тысяч рублей (с дополнительным оборудованием и монтажными работами).
Ветряк своими руками. Забава или реальная экономия?
Скажем сразу, что сделать ветрогенератор своими руками полноценным и эффективным непросто. Грамотный расчет ветрового колеса, передаточного механизма, подбор подходящего по мощности и оборотам генератора – отдельная тема. Мы дадим лишь краткие рекомендации по основным этапам данного процесса.
Генератор
Автомобильные генераторы и электродвигатели от стиральных машин с прямым приводом для этой цели не подходят. Они способны генерировать энергию от ветрового колеса, но она будет незначительной. Автогенераторам для эффективной работы нужны очень высокие обороты, которые не может развить ветряк.
В моторах для стиралок другая проблема. Там стоят ферритовые магниты, а для ветрогенератора нужны более производительные – ниодимовые. Процесс их самостоятельного монтажа и намотки токоведущих обмоток требует терпения и высокой точности.
Мощность устройства, собранного своими руками, как правило, не превышает 100-200 Ватт.
В последнее время среди самодельщиков пользуются популярностью мотор-колеса для велосипедов и скутеров. С позиций ветроэнергетики это мощные ниодимовые генераторы, оптимально походящие для работы с вертикальными ветровыми колесами и зарядки аккумуляторов. С такого генератора можно снимать до 1 кВт ветровой энергии.
Мотор-колесо – готовый генератор для самодельной ветряной электростанции
Винт
Проще всего изготавливаются парусный и роторный винты. Первый состоит из легких изогнутых трубок, закрепленных на центральной пластине. На каждую трубку натягиваются лопасти из прочной ткани. Большая парусность винта требует шарнирного крепления лопастей, чтобы при урагане они складывались и не деформировались.
Роторная конструкция ветрового колеса используется для вертикальных генераторов. Она проста в изготовлении и надежна в работе.
Самодельные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения работают от пропеллерного винта. Домашние умельцы собирают его из труб ПВХ диаметром 160-250 мм. Монтаж лопастей выполняется на круглой стальной пластине с посадочным отверстием для вала генератора.
Во многом эффективность выработки электроэнергии с использованием ветра зависит от вида ветрогенератора. Ветряные электроустановки бывают нескольких типов, различаясь по расположению оси (горизонтальные и вертикальные), по количеству лопастей (одно-, двух-, трехлопастные и многолопастные), по материалу, из которого изготовлены лопасти (жесткие и парусные), по шагу винта (фиксированный и изменяемый). Рассмотрим различные варианты.
Генераторы с фиксированным и изменяемым шагом винта
На первый взгляд изменяемый шаг винта ветрогенератора представляется наиболее предпочтительным, ведь подобная конструкция более эффективна за счет использования различных скоростей движения ветра. Если у ветрогенератора с фиксированным шагом винта эффективность снижается при изменении скорости ветра, то за счет изменяемого шага винта эффективность продолжает поддерживаться на максимальном уровне и при изменении скорости (фиксированный шаг обуславливает максимальную эффективность при определенных скоростях, а изменяемый – увеличивает диапазон таких скоростей).
Но тут подстерегает и существенный минус: использование системы с изменяемым шагом винта означает повышение стоимости как самого ветрогенератора, так и его эксплуатации, а главное – уменьшение надежности ветрогенератора за счет усложнения конструкции и увеличения веса ветроколеса. Поэтому изменяемый шаг винта применяется редко, а в основном используется фиксированный – надежность и простота обслуживания компенсируют потери в эффективности и делают эксплуатацию оборудования более удобной.
Материал и виды лопастей
Лопасти ветрогенератора могут быть как парусные, так и жесткие (крыльчатые). Парусные лопасти по внешнему виду напоминают мельничные крылья или корабельные паруса и работают по тому же принципу: за счет давления на их поверхность воздушных масс. К сожалению, подобный тип лопастей не использует энергию ветра максимально эффективным образом, так как в этом случае не используется аэродинамическая составляющая, а в результате используется около 10% от поступающей энергии.
Еще одним недостатком является довольно невысокая прочность лопастей. Высокая парусность и постоянное давление ветра приводит к быстрому выходу из строя лопастей – за счет постоянных нагрузок. Кроме того, обычно для парусных лопастей используются такие материалы, как фанера, пластик, жесть, реже – специальные ткани (например, баннерная ткань, представляющая собой смесь полиэстера и пластификатов, что придает ей большую прочность). Эти материалы общедоступны и достаточно недороги, но их устойчивость к тем нагрузкам, которым подвергаются лопасти ветрогенератора, недостаточно высока. Обычно парусные лопасти приходится заменять раз в год, а то и чаще, что существенно удорожает эксплуатацию оборудования. Поэтому парусные лопасти чаще всего используются в самодельных ветряных генераторах, как наиболее простые в изготовлении.
В ветрогенераторах промышленного производства применяются крыльчатые лопасти: такие лопасти максимально используют энергию ветра, а их форма и материалы, и которых они изготавливаются, позволяют с успехом противостоять разрушающим воздействиям окружающей среды.
Количество лопастей
Количество лопастей ветрогенератора может быть совершенно различным, в зависимости от области применения оборудования. Дело в том, что много-лопастные генераторы начинают вращение при минимальных скоростях ветра, однако они мало пригодны для выработки электроэнергии: небольшие скорости ветра и высокое сопротивление ветроколеса при большом количестве лопастей не обеспечивают нужных оборотов. В результате получается, что до достижения рабочих оборотов необходима высокая скорость ветра! Поэтому подобные конструкции используются в качестве подъемных устройств (например, для подъема воды из колодцев) – в этих случаях важны не обороты, а просто вращение ветрового колеса.
Для выработки электроэнергии используются одно-, двух- и трехлопастные ветрогенераторы. Что интересно: одно-лопастные ветрогенераторы способны работать даже при малых скоростях ветра, более низких, чем двух- и трехлопастные.
Расположение рабочей оси вращения
Расположение рабочей оси вращения ветрового генератора может быть как горизонтальным,так и вертикальным. У каждого из этих видов есть как свои плюсы, так и минусы, и, выбирая ветрогенератор, приходится учитывать и то, и другое.
Из вертикальных ветрогенераторов старейшим считается изобретение Савониуса, которому вот уже два столетия. Ветровой генератор Савониуса представляет собой несколько полу-цилиндров (от двух и более), закрепленных на вертикально расположенной оси. Основным преимуществом такого ветрогенератора перед горизонтальными является то, что он работает при любом направлении ветра. К сожалению, при этом наблюдаются низкие показатели использования энергии ветра – не более 25-30%. Ветрогенератор Савониуса нередко используется народными умельцами при самостоятельном изготовлении ветроэлектрической установки, для изготовления лопастей применяются металлические (иногда пластиковые) бочки.
Ротор Дарье – еще один вариант вертикального расположения рабочей оси вращения. В этом случае используются плоские лопасти. Основной плюс ротора Дарье – простота изготовления и последующего монтажа. Эффективность его такая же, как и у ветрогенератора Савониуса, но имеется и дополнительный недостаток: ротор Дарье не может запускаться самостоятельно.
Наибольшую эффективность из вертикальных ветровых генераторов демонстрируют генераторы с много-лопастным ротором.
Реже всего используются вертикальные ветряки с геликоидным ротором. Закрутка лопастей обеспечивает равномерное вращение ветроколеса, но сложность изготовления приводит к слишком высокой цене, что ограничивает применение таких ветрогенераторов.
Ветровые генераторы с горизонтальной осью вращения используются чаще, чем вертикальные ветряки, так как их КПД существенно выше. К недостаткам горизонтальных ветрогенераторов относится необходимость установки флюгера, так как ветроколесо такого типа должно постоянно устанавливаться по ветру.
Подобного типа ветрогенераторы могут быть одно-лопастными, двух-, трех- и много-лопастными. Одно-лопастные генераторы имеют самые высокие обороты вращения, а масса и габариты всей установки невелики. Конструкционные особенности делают такие ветрогенераторы не только практически бесшумными, но и недорогими.
Двухлопастные ветрогенераторы близки по характеристикам к одно-лопастным (основное конструкционное различие их в том, что в одно-лопастных вместо второй лопасти используется противовес).
Из вертикальных ветряков наиболее часто для выработки электроэнергии используются трехлопастные. Особенно активно такой тип ветрогенераторов применяется в частных хозяйствах для обеспечения энергией загородных домов и коттеджей.
Для водяных насосов используются много-лопастные вертикальные ветрогенераторы. Вырабатываемая ими мощность недостаточна, чтобы применять их для производства электроэнергии, но среди устройств, служащих для подъема воды из скважин, такие устройства являются на данный момент наилучшими.
Использование магнитной левитации
Применение новейших технологий и известного даже школьникам закона электромагнитной индукции Лоренца-Ленца позволили создать ветрогенератор, который объединяет плюсы генераторов с вертикальным и горизонтальным ротором. В этом генераторе отсутствует механическое трение, нет щеток – это делает устройство чрезвычайно надежным, а обслуживание – чисто символическим (самые «больные» места стандартных генераторов – подшипники, которые довольно быстро изнашиваются из-за трения, также часто приходится заменять щетки).
Ветрогенераторы, использующие явление магнитной левитации, изготавливаются с вертикальным расположением ротора. Их срок эксплуатации гораздо больше, чем у стандартных ветряков, к тому же, они работают практически бесшумно.
Ветрогенераторы без лопастей
Современные технологии позволяют создать и такое чудо, как ветровой генератор, у которого полностью отсутствуют лопасти. Больше всего устройство похоже на антенну для спутникового ТВ – плоская тарелка. Ветрогенератор без лопастей работает почти без шума, эксплуатационные расходы ниже почти на 50% по сравнению с классическими устройствами, а КПД – значительно выше.
Также в мире начат серийный выпуск поплавковых электростанций, в которых вместо энергии ветра используют движение морских волн – за счет раскачивания волн приводятся в движение поршни гидравлических двигателей, ну а затем полученная механическая энергия преобразуется в электрическую.
Ветровые генераторы в домашнем хозяйстве
В настоящее время все больше владельцев частных домов и коттеджей задумываются об установке ветровых генераторов. При этом чаще всего их внимание обращено на вертикальные ветряки, если устройство покупается, и на горизонтальные – у тех, кто изготавливает устройство самостоятельно.
Следует заметить, что сроки окупаемости такого оборудования достаточно длительные, если учитывать стоимость аккумуляторных батарей. Но без аккумуляторов невозможно обеспечить бесперебойное снабжение дома и подворья электрической энергией с помощью такого генератора. Чаще всего бытовые генераторы используются в сочетании с другими источниками энергии, такими, как гелио-панели. Оптимально, если для выработки электроэнергии применяется тандем ветрогенератор/гелио-панели, а для снабжения дома теплом – тепловой насос. Как вариант – для отопления может быть использован биогаз, но нужное количество можно выработать только при наличии собственной животноводческой или растениеводческой фермы.
Таким образом можно добиться полной автономии дома и хозяйства от внешних «покупных» источников энергии и сделать энергоснабжение своего дома совершенно бесплатным.
Публикации
Публикаций: 148
28.05.2015Будущее ветроэнергетики: ветрогенератор без лопастей
Испанские разработчики из компании Vortex Bladeless представили революционный проект ветрогенерирующей установки. В отличие от уже привычных нам "ветряков" с тремя лопастями, неспешно вращающимися и скрипящими на ветру, теперь эти устройства будут иметь совершенно иную форму.
Обычно проектировщики стараются всяческими способами минимизировать воздействие вихрей и ветровую нагрузку (особенно в случае мостов), но в новом ветрогенераторе все наоборот - теперь турбины будут усиливать турбулентность! Предложенная концепция такова: на опорном столбе располагается не ставший привычным в Европе огромный пропеллер, вращающийся в вертикальной плоскости, а конструкция в форме перевернутого конуса, расширяющегося в верхней части. Этот конус будет "собирать" в себя воздушные вихри и, засасывая их как торнадо, преумножать их силу.
В основании конструкции установлены кольцеобразные магниты, генерирующие взаимооталкивающиеся поля. Они возьмут на себя функцию своеобразного мотора. Задача этих магнитов состоит в том, чтобы толкать воронку в противоположную сторону той, куда направляют ее воздушные потоки, заставляя, таким образом, производить еще больше вибраций, и как следствие, кинетической энергии, которая затем конвертируется в электрический ток на генераторе переменного тока.
Заявляется, что у конструкции не будет непосредственного взаимодействия движущихся и стационарных частей, а, как следствие, и трения между ними, а вместе с ним и необходимости в периодической смазке и смене запчастей.
Что касается производительности, то по итогам произведенных тестов безлопастная турбина в среднем вырабатывает энергии на 30% меньше, чем обыкновенная. На первый взгляд - это существенный недостаток, и сразу становится как-то непонятно, зачем тогда такая новинка нужна вообще. Но вернемся к некоторым аспектам альтернативной энергетики: в силу того, что энергия с ветряков в целом нестабильна, а держать равномерное напряжение в сети необходимо, ветровые турбины, рассчитанные на производство электричества в массовом объеме, никогда не устанавливают в единичном экземпляре. Чтобы обеспечить более-менее равномерное и бесперебойное поступление электроэнергии, их требуются десятки. Именно здесь новая разработка безлопастных турбин "возвращается в игру" - на одной и той же площади их можно поставить куда больше. К тому же стоимость изготовления и монтажа новых "воронкообразных" турбин, как заявляют их авторы, будет вполовину меньше, чем у традиционных. Также снизится и стоимость эксплуатации.
Отметим, что сторонниками новой конструкции могут стать и экологи - новое устройство гораздо "дружественнее" для пролетающих мимо птиц и пасущихся рядом овец, чем вращающиеся лопасти обычных "ветряков". Кроме того, при производстве новых турбин будет использоваться углеродное стекловолокно - более экологичный материал, чем тот, что идет на обычные ветрогенераторы. Причем, общее количество используемых материалов также снизится. А еще новые "воронки" будут практически бесшумными.