Особенности установки
Промышленно изготовленный или самодельный ветряк необходимо устанавливать с соблюдением следующего минимума требований:
- Место установки лучше подбирать на возвышенности, вдали от препятствий, прибор располагать на высоте не менее 10 метров от поверхности земли.
- Мачта должна иметь надежное основание – лучше всего бетонное.
- Над ветряком необходимо расположить небольшой навес для защиты от осадков.
- При необходимости замены, ремонта или обслуживания облегчить доступ к оборудованию позволит складная конструкция мачты.
Видео-пример изготовления и применения ветряка для дома:
Принцип действия ветрового генератора
Работа ветрового генератора основана на преобразовании кинетической энергии ветра, во вращательную энергию передаточного механизма (лопасти-редуктор-передаточный вал) и далее, во вращательную энергию вала электрического генератора.
Во время вращения в обмотках генератора вырабатывается переменный электрический ток. Выработанный электрический ток подается на контроллер, преобразуется и накапливается в аккумуляторных батареях. С батарей аккумуляторов электрический ток поступает на инвертор, на которым преобразуется и поступает в электрическую сеть для использования.
Составляющие ветрового генератора:
- Лопасти – служат для улавливания потоков ветра, который приводит их во вращательное движение;
- Редуктор – служит для преобразования мало оборотистой скорости вращения лопастей в более высокую, позволяющую вырабатывать электрический ток;
- Генератор – преобразует кинетическую энергию в электрическую;
- Защитный кожух – элемент защиты технического устройства от источника посторонних воздействий;
- Хвостовик — предназначен для обеспечения направленности лопастей в соответствии с направлением ветра;
- Контроллер – служит для преобразования переменного тока в постоянный;
- Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления выработанной электрической энергии;
- Инвертор – преобразует постоянный электрический ток в переменный.
Особенности сборки ветрогенератора из стиральной машины своими руками
Рассмотрим, как сделать ветрогенератор на 220В своими руками, используя двигатель стиральный машины старого образца.
| Следует купить неодимовые магниты, которые монтируются в углубления на роторе двигателя. Сами выемки делаются на токарном станке, для правильного размещения используйте схему. | |
| Приклеивать магниты надо на суперклей в подготовленные углубления. Затем, их следует обернуть бумагой, а остальное пространство залить эпоксидкой. | |
| Далее готовим ось, которую лучше заказать у токаря. Внутри полой конструкции должно остаться место для кабеля и отверстие для его входа. Держатель монтируем из железного прута. Для него используем болгарку, которой отрезаем две трубки (на них закрепляете генератор), а с другого конца следует приварить. | |
| Переходим к лопастям, которые можно изготовить из 16 см трубы для наружной канализации. В данном случае используйте лобзик. | |
| Осталось собрать ветрогенератор, закрепив все элементы. Для начала на несущую рейку крепим генератор, лопасти, ротор и хвост. Не забудьте закрыть генератор кожухом. | |
| Силовую установку следует крепить при помощи шарнирного механизма, а мачта монтируется в бетонное основание на 4 болта. | |
| Проведите провод до распределительного щитка. | |
| Подключите все элементы и проведите тестирование работоспособности. |
Частные ветряные электростанции
Для России наиболее актуальным вопросом является распространение именно небольших станций, обеспечивающих один дом или усадьбу. Строительство крупных ВЭС в климатических условиях нашей страны нецелесообразно и нерентабельно. Самая большая ценность ветрогенераторов кроется в создании возможности обеспечить энергией отсталые или отдаленные населенные пункты, где нет сетевого подключения.
Для таких районов применение небольших частных станций является оптимальным способом решения вопроса, так как работа ветряка не требует обеспечения топливом, устройство несложно и свободно поддается ремонту. Обеспечить такие регионы дополнительным оборудованием намного проще и дешевле, чем выделять большие средства на проведение линии электропередач, особенно, если речь идет о гористой местности. Небольшие ветряки способны вырабатывать достаточное количество энергии, не нуждаясь в расходах на содержание или топливо, что делает их весьма перспективными и привлекательными вариантами решения проблемы.
Правило подбора
Выбор ветрогенератора – дело несложное, если подойти к нему ответственно. Лучше заранее.
Рассчитать количество энергии, необходимой для обеспечения вашего дома.
Выяснить среднегодовую скорость ветра, учесть в какое время ветряк будет бездействовать, а в какое по силам дать достаточный объем. Мощность надо брать с запасом. Просчитать число аккумуляторов для хранения энергии на случай безветрия.
Учесть климатические особенности места проживания. В центральной полосе России большую часть зимы стоят сильные морозы. Установка ветрогенераторов там себя не оправдывает.
Дождь и снег уменьшают выработку энергии
Это минусы.
Обратить внимание на количество лопастей. Чем их меньше, тем больше КПД.
Выяснить интенсивность шума при работе установки.
Проводить сравнение параметров ветрогенераторов. Внимательно знакомиться с их техническими и сравнительными характеристиками.
Подбирать ветрогенератор помогут отзывы людей, кто уже пользуется системами.
Делать обзор производителей при выборе генератора.
Внимательно знакомиться с их техническими и сравнительными характеристиками.
Подбирать ветрогенератор помогут отзывы людей, кто уже пользуется системами.
Делать обзор производителей при выборе генератора.
Ветер и солнце – естественные, экологически чистые и безотходные источники энергии. В век, когда потенциал природных ресурсов истощается, производство ветрогенераторов набирает скорость.
Карта ветров России для подбора ветрогенератора
Ветряки становятся все более популярными и среди простых людей. Для этого созданы все условия. Разнообразие ветряных агрегатов и наличие тематической информации в помощь при выборе.
И что мы будем иметь?
Законный вопрос. Переходим к конкретике. Допустим, что при ветре 10 м/сек ваш ветрогенератор имеет мощность 10 киловатт. Мачта высотой 10 метров, 8 аккумуляторных батарей, один инвертор на 6 киловатт. Стоимость такой электростанции – чуть меньше полумиллиона рублей.
Такой расклад возможностей установки, её цены и отдачи, конечно же, приблизительный, но близкий к реальным расценкам. И любой из нас может эти цифры изменять в ту, или в другую сторону. Например, вы сами можете решать, уменьшить или увеличить высоту мачты, количество лопастей на ветряке, мощность генератора, емкость аккумуляторов и так далее. В зависимости от уменьшения или увеличения мощности зависит и общая цена установки.
Те показатели ветрогенератора, которые приведены в первом абзаце, показывают на его способность снабжать электроэнергией и горячей водой среднее фермерское хозяйство. Если его месячная производительность достигает 1500 квт/час, то этого будет достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией дом до 6 человек проживания, плюс работу всех коммунальных агрегатов (насосов, водонагревателей, стиральных машин, электрочайников, телевизоров).
Если вас и такие возможности не устраивают, и вы бы хотели работать ещё и сварочным аппаратом на дармовой электроэнергии, то достаточно заменить инвертор на 18 киловатт.
Где применяются?
Ветрогенераторы используются в разных местах, обычно это отрытые территории, там потенциал ветра самый большой. Станции альтернативных источников энергии устанавливают в горах, на мелководье, островах и полях. Современные установки могут производить выработку электричества даже при небольшой силе ветра. Благодаря такой возможности ветрогенераторы используют для снабжения электрической энергией объектов разной мощности.
Стационарная ветряная станция может обеспечить электрической энергией частный дом или небольшой объект на производстве. Во время отсутствия ветра запас энергии будет аккумулироваться, а после использоваться из батареи.
Преимущества самодельного генератора
Гораздо меньшие затраты не электроэнергию – далеко не единственный плюс использования ветряного генератора. Существует ряд преимуществ, определяющих выбор мастера:
- Большое количество доступных видео-уроков по работе с подробным описанием каждого этапа. В качестве моделей для работы можно использовать картинки и схемы ветрогенератора.
- Доступные материалы для изготовления генератора (старая металлическая ёмкость, наборы инструментов, аккумулятор найдется в хозяйстве каждого рачительного хозяина). Качественный ветрогенератор можно сделать своими руками из автомобильного генератора.
- На сегодняшний день известен целый ряд моделей, принцип работы которых разительно отличается друг от друга.
- Небольшие строения на участке не нарушают постановлений законодательной базы, но в то же время могут обеспечить энергией большую часть бытовых приборов в доме, саду, хозяйственной зоне.
В плане самостоятельной работы ветряные генераторы строить проще, чем водные модели.
Как рассчитать правильно
На КПД ветрового генератора оказывает значительное влияние аэродинамические характеристики устанавливаемых на него лопастей, поэтому перед их изготовлением, производятся специальные расчеты. В результате проведения таких расчетов, изделия проверяются на соответствие полученных результатов требуемым параметрам и прочим требованиям, предъявляемым к ним.
Ветер оказывает воздействие на лопасти генератора и эта сила, или иными словами – напор, действует по направлению воздушного потока. В свою очередь, перпендикулярно к силе напора действует подъемная сила, именно которая и работает в ветровых генераторах с горизонтальной осью вращения (показано на ниже приведенной схеме).
При расчете геометрических размеров лопасти определяется ширина ее хорды и угол ее установки, на схеме β, на всей протяженности элемента устройства.
При проведении расчетов используется метод конечных элементов, суть которого заключается в том, что лопасть рассматривается как совокупность отдельных элементов, входящих в ее состав.
Сила напора ветровых потоков направлена против движения лопасти (на схеме названа «истинным ветром») и на диаграмме разложена на вектора — «скорость ветра» и «окружная скорость». Окружная скорость обеспечивает движение лопастей в плоскости вращения, при этом подъемная сила оказывает воздействие именно в этом направлении.
Сила напора и подъемная сила, определяют производительность ветрового генератора (формула приведена в разделе «Основные характеристики») и зависят от коэффициента подъемной силы, а также коэффициента лобового сопротивления. Кроме этого, данные коэффициенты, находятся в прямой зависимости от геометрического профиля лопасти и угла между линией ее хорды и направлением воздушного потока.
Линия хорды– самая длинная линия при рассмотрении ее сечения, от носка лопасти до ее задней кромки.
Угол между линией хорды и направлением воздушного потока (набегающий поток) называется углом атаки (угол α).
Коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления определены экспериментальным путем и занесены в специальные журналы (атласы). График зависимости подъемной силы от угла атаки (формы лопасти), выглядит следующим образом:
Наилучшие аэродинамические показатели имеют подобные элементы, обладающие углом α (углом атаки) равным значению – 5.
Еще одним важным параметром, при расположении элементов, является угол их установки (угол β), который определяется по формуле:
где:
R – радиус наружного круга вращения;
r – радиус вращения, без учета комля и и прикомлевой части;
Z – быстроходность кончика данного элемента устройства.
Ширина лопасти (размер «b») это также важный параметр, требующий соответствующего расчета
Наиболее важной частью является наружная, что обусловлено кольцом ветра и площадью охвата, с которым эта часть устройства работает
Расчет выполняется по формуле:
где:
R – наружный радиус вращения;
r – внутренний радиус вращения, без учета комля и и прикомлевой части;
Z – быстроходность кончика.
i – количество лопастей.
Из данной формулы видно, что:
- Ширина обратно пропорциональна внутреннему радиусу ее вращения, и что, в свою очередь говорит о том, что наиболее оптимальной формой, является форма треугольника;
- Ветровой генератор с малым количеством лопастей должен иметь более широкие лопасти;
- Увеличение быстроходности снижает их ширину.
Быстроходность с показателем «5», является наиболее оптимальной, что позволяет снизить потери установки при максимальном количестве лопастей. На приведенном ниже рисунке, указано, как количество однотипных элементов, установленных на ветровом генераторе, влияет на его быстроходность:
Высокая быстроходность позволяет увеличить КПД ветровых генераторов, при этом негативными факторами, при эксплуатации подобных устройств, будут:
- Повышенный уровень производимого шума;
- Вибрация, при использовании одной или двух лопастей;
- Повышенная эрозия кромок;
- Трудности старта при малых потоках ветра.
Для снижения уровня шума кончики лопастей делают заостренной формы, а для облегчения старта, основания изготавливаются несколько шире, чем размер «b».
Средние цены
Оборудование, используемое в альтернативной энергетике, в том числе и в ветровых установках, стоит не дешево. Это связано с тем, что как правило, новые модели выпускаются в штучном исполнении, а то, что уже поставлено не поток, не реализуется в массовом порядке, что обусловлено тем, что данный способ получения энергии еще не нашел широкого распространения среди пользователей.
Стоимость выше рассмотренных установок составляет:
- Модель «Liam F1», реализуется в странах Евросоюза и Америки, ее стоимость – от 4000,0 евро.
- Данные о стоимости модели американской компании Fiddler отсутствуют, но в связи с ее комплектацией и подачей на рынке подобных устройств, можно с уверенностью говорить, что цена установки не ниже, у голландских разработчиков.
Устройство ветряной установки
Ветрогенераторы отличаются абсолютной экологической чистотой и способны обеспечивать бесплатной энергией потребителей в течение неограниченного времени. Ветряные генераторы – ВЭС обладают различной мощностью, что дает возможность использовать их в разных областях.
Максимальной эффективности ветряной электростанции можно добиться, установив ее в местах с постоянными активными воздушными потоками. Обычно для этого используются горы и холмы, берега морей и океанов и другие аналогичные условия. Основной деталью установки служит крыльчатка, выполняющая функцию турбины. В большинстве случаев используются трехлопастные конструкции ВЭС в виде пропеллера, устанавливаемые на большой высоте от земной поверхности.
Для того чтобы получить наибольший эффект, лопасти вместе с ротором устанавливаются в оптимальное положение при помощи специальных механизмов, в зависимости от направления и силы ветра. Существуют и другие конструкции – барабанные, не зависящие от вышеперечисленных факторов и не требующие каких-либо регулировок. Однако, если КПД пропеллерных установок находится на уровне 50%, то у барабанных устройств он значительно ниже.
Каждая воздушная электростанция, независимо от конструкции, полностью связана с действием воздушных потоков, часто изменяющих свои показатели. Это в свою очередь приводит к изменениям количества оборотов крыльчатки и производимой электрической мощности. Такое положение требует сопряжения генератора и электрической сети при помощи дополнительного оборудования.
Как правило, для этого используются аккумуляторные батареи вместе с инверторами. Вначале от генератора осуществляется зарядка АКБ, для которой равномерность тока не имеет значения. Далее заряд аккумулятора, преобразованный в инверторе, передается в сеть.
Пропеллерные конструкции ВЭС в случае необходимости могут управляться. При слишком высокой скорости ветра, производится изменение угла атаки лопастей, вплоть до самого минимального. Это приводит к снижению ветровой нагрузки на турбину. Тем не менее, под действием ураганов, крыльчатки ветровых электростанций нередко подвергаются деформациям, и вся домашняя установка выходит из строя. Полностью избежать негативных воздействий не получается, поскольку электрические генераторы размещаются на высоте, составляющей в среднем 50 м. За счет этого удается использовать более сильные и стабильные ветра, господствующие на больших высотах.
Что такое роторный ветрогенератор?
Роторный ветрогенератор представляет собой устройство для приема энергии ветра и преобразования ее во вращательное движение. Ось вращения таких конструкций расположена вертикально, что существенно изменяет физику вращения и придает устройству массу особенностей:
- вертикальные конструкции не нуждаются в наведении на ветер. Поток, движущийся с любой стороны, одинаково воздействует на лопасти устройства
- воздействие потока происходит одновременно на рабочую и на обратную стороны лопастей, что несколько снижает эффективность крыльчатки
- вертикальные виды ветрогенераторов не используются для промышленной выработки энергии, используясь преимущественно для использования в частных целях
Самая значительная особенность вертикальный конструкций состоит в векторе приложения усилия потока. Если для горизонтальных крыльчаток усилие ветра приходится на наклонную поверхность и работает на сдвиг, то вертикальные устройства в большинстве получают импульс, направленный на лопасть во фронтальном направлении, что позволяет использовать энергию потока в максимальной степени.
При этом, одновременно с полезным воздействием поток контактирует и с обратной стороной лопасти, что создает противодействующее, тормозящее вращение усилие. Это является причиной меньшей эффективности вертикальных турбин по сравнению с горизонтальными.
Внешне большинство роторных конструкций напоминают детскую карусель — вокруг вертикальной оси расположены лопасти, числом от 2 и больше. Форма лопастей может быть разной, от подобия вертикально установленных желобов до плоскостей в форме крыла самолета, расположенных вертикально по касательной к окружности вращения.
Все разновидности имеют собственные наименования, большинство их них разработаны уже давно и являются модификациями и переосмыслениями друг друга.
Принцип действия ветряка
Отечественные ветрогенераторы — не очень сложные сооружения. Электричество вырабатывается в генераторе, который приводится в движение лопастями ротора. Они, в свою очередь, приводятся в движение ветром.
Турбина, которая отвечает за получение энергии от порывов ветра, является наиболее важным фактором, определяющим эффективность и мощность домашней электростанции. Эта энергия преобразуется в электричество с помощью генератора.
Небольшие бытовые объекты могут быть расположены непосредственно на зданиях или на крышах зданий. их большой плюс это отсутствие шума и вредных электромагнитных волн во время работы.
ТОП-6: 3 5 Лопасти 600W 24V 48V малый горизонтальный ветрогенератор
Особенности
- Привлекательный дизайн:
- Простая установка и обслуживание;
- Запатентованная модель генератора;
- Низкая скорость запуска и малый крутящий момент;
- Высокий показатель конверсии;
- Низкая вибрация;
- Канавки ступицы и лезвие спроектированы грамотно, т.е. соответствуют ступице и лезвию;
- Используемый тефлоновый высокотемпературный провод не допускает перегрузки генератора;
- Надежные болты.
Спецификация
- Материал лопастей и корпуса – нейлоновое волокно, литой алюминий;
- Магнит – неодимовый;
- Габариты – 130х40х30 см;
- Колесо ветровое – диаметр 1,9 м;
- Клинок длиной 900 мм;
- Мощность номинальная и высокая – 600 и 620 Вт;
- Масса – 24 кг;
- Начальная, номинальная и безопасная скорость ветра – 2,5 м/с, 11м/с и 45 м/с;
- Напряжение номинальное -24/48 В;
- Число листьев – 3-5;
- Управление – электромагнитная система;
- Температурный режим – 40-80 градусов.
Где купить
| Где купить | Цена в рублях |
| https://moskva.tiu.ru/p337352228-lopasti-600w-24v.html | 28398 |
| https://www.banggood.com/ru/3-5-Blades-600W-24V-48V-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Generator-Power-Supply-Kit-p-1247808.html?cur_warehouse=CN | от 26496 |
| https://www.banggood.com/ru/12V24V-500W-S3-Aluminum-Shell-35-Blades-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Wind-Generator-NE-500s3-p-1281740.html?rmmds=category | 16460 |
| https://www.banggood.com/ru/500W-12V24V48V-6-Blades-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Wind-Generator-Kit-p-1278245.html?rmmds=category&cur_warehouse=CN | 21190 |
| https://tiu.ru/p337352228-lopasti-600w-24v.html | 28398 |
Ветряк в виде дерева
Наблюдение за природой, как понятно с выше наведённого примера очень вдохновляет современных инженеров. Еще одним подтверждением этому, есть эта конструкция напоминающая форму дерева. Представила эту необычную концепцию, представители компании NewWind. Разработка получила название Arbre à Vent высота его составляет три метра, а оснащён аппарат 72-мя вертикальными мини-турбинами, что могут работать даже на ветру скорость которого сотавляет 7 км/ч или 2 м/с. Ветряк в виде дерева работает очень тихо, кроме этого выглядит, достаточно реалистично, не портя своим внешним видом, окружающий экстерьер города или загородного участка.
Горизонтальные ветрогенераторы (крыльчатые)
Разные модификации горизонтальных установок имеют от одной до трех лопастей и более. Поэтому коэффициент полезного действия намного выше, чем у вертикальных.
Недостатки ветрогенераторов − в необходимости ориентировать их на направление ветра. Постоянное перемещение снижает скорость вращения, что понижает его производительность.
- Однолопастные и двухлопастные. Отличаются высокими двигательными оборотами. Масса и габариты установки небольшие, что облегчает установку.
- Трехлопастные. Пользуются спросом на рынке. Могут вырабатывать энергию до 7 мВт.
- Многолопастные установки имеют до 50 лопастей. Отличаются большой инерцией. Преимущества крутящего момента используют в работе водяных насосов.
На современном рынке появляются ветрогенераторы с отличными от классических конструкциями, например, встречаются гибридные.
1. Ветрогенератор, устроенный по типу парусника
Тарелкообразная конструкция под напором воздуха приводит в движение поршни, которые активируют гидросистему. Как результат, происходит трансформация физической энергии в электрическую.
Во время работы установка не шумит. Высокие показатели мощности. Легко управляемая.
2. Летающий ветрогенератор-крыло
Используется без мачты, генератора, ротора и лопастей. В сравнении с классическими конструкциями, которые функционируют на небольшой высоте при непостоянной силе ветра, а сооружение высоких мачт дело трудоемкое и дорогое, “крыло” таких проблем не имеет.
Его запускают на высоту 550 метров. Выработка электрической энергии составляет 1 мВт в год. Производителем “крыла” является компания Makani Power.
О безопасности
Вопрос безопасности использования ветрогенератора непрост. Лопасти ветряка при высоких скоростях и больших размерах способны причинить серьезные травмы, вплоть до летального исхода. Кроме того, высокие мачты опасны при возникновении сильного ветра, поскольку могут опрокинуться на жилые дома, людей, оказавшихся поблизости, причинить вред имуществу или постройкам.
При этом, большинство противников ветроэнергетики находят проблемы не там, где они есть. Существует масса утверждений о вреде устройств:
- наличие шума
- вибрация
- мерцающая тень, способствующая нервно-психическим расстройствам
- магнитный фон
- помехи радио- и телевизионным приемникам
- непереносимость установок животными, опасность для птиц
Большинство из этих утверждений — следствие надуманных противниками автономных источников питания аргументов. Они имеют место, но величина проблем настолько не соответствует действительности, что эти проблемы попросту не заслуживают времени на обсуждение. Если ветрогенераторы и представляют опасность, то лишь для представителей ресурсоснабжающих компаний, не желающих терять клиентов.
Тем не менее, мощные промышленные установки, использующиеся в составе крупных электростанций, способны создавать неудобства для жителей, что доказано в американском суде. Ветряки продуцировали инфразвук, вызывавший расстройства здоровья у индейцев, живших в резервации на расстоянии 200 км. Однако, учитывая размеры и мощность частного ветряка, говорить о вреде от него незачем.
https://youtube.com/watch?v=lTT0_2e9fgc
Выводы и полезное видео по теме
Перспективы использования ветроэнергетических установок:
https://youtube.com/watch?v=ohF8uvcNoM4%2520
Принцип функционирования современных ветровых турбин. Как энергия ветра преобразуется в электричество:
Даже сегодня использование ветрогенераторов требует постоянного развития. Возможности и долгосрочные перспективы этого альтернативного способа выработки электроэнергии многообещающие. Однако нужны определённые меры как со стороны производителей оборудования, так и от администраций населённых пунктов.
Установка малых ветряных генераторов для частных домохозяйств проблему энергоснабжения в регионах полностью не решит. Но для отдельных владельцев участков данный вариант может стать выходом из положения.
Расскажите о собственном опыте в выборе или установке ветряка на загородном участке. Пишите, пожалуйста, комментарии, размещайте фото и задавайте вопросы в расположенном ниже блоке. Делитесь технологическими тонкостями и полезными сведениями, которые пригодятся посетителям сайта.
