Невеликі вітрогенератори для дому. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Енергія вітру – це екологічно чиста, невичерпна енергія. Для перетворення енергії вітру на електричну енергію служать вітряні електростанції (млини, вітрогенератори).

Вітряки використовуються для вироблення електричної енергії бувають різних розмірів. Великі вітрогенератори, які зазвичай використовуються на вітряних фермах (електростанціях), можуть виробляти велику кількість електрики – сотні мегават, яким можна забезпечувати сотні будинків. Невеликі вітряки, які виробляють не більше 100 кВт електроенергії, використовуються у приватних будинках, фермах, підсобних господарствах тощо, є джерелом додаткової електроенергії, сприяють зменшенню оплати за основне джерело електроенергії.

Дуже маленькі вітряки, потужність яких становить 20-500 Вт, використовуються для підзарядки акумуляторів та інших сферах, де не потрібна велика кількість електроенергії.

Невеликі вітроелектростанції будуть економічно ефективними, якщо будуть дотримані такі умови:

• вітер у вашому розташуванні дме стабільно і багато днів на рік;
• є достатньо місця для встановлення вітряка;
• місцевою владою дозволено встановлення вітряків;
• ваші витрати на електроенергію високі;
• ви не підключені до мережі живлення або вона знаходиться далеко від вас;
• ви готові інвестувати гроші у вітрогенератор;
• щоб уникнути проблем із сусідами, вітряк повинен бути не ближче ніж 250-300 м до них.

Вимоги до вітру

Чи буде ваш вітряк для дому економічно доцільним – найбільше залежить від якості вітру. У більшості випадків середньорічна швидкість вітру в 4.0-4.5 м/с (14.4-16.2 км/год) є тим мінімумом, щоб вітрогенератор був економічно вигідним. В аналізі вітру вам допоможуть сайти, де представлені карти вітрів Росії та інших країн.

Також, вам може допомогти місцева метеорологічна станція, де ви можете переглянути архів даних за силою вітру. Але слід звернути увагу до розташування станції, т.к. різні перешкоди - дерева, будови, височини можуть стати причиною спотворених даних про вітер.

Для більш точної оцінки вітру у вашій місцевості вам необхідно придбати пристрої, що вимірюють швидкість вітру. Особливо це актуально, якщо ваша місцевість горбиста або має незвичайний ландшафт.

Найбільш важливою деталлю у приладі для вимірювання швидкості вітру є анемометр. Він складається з чашкової (або лопатевої) вертушки, укріпленої на осі, яка з'єднана з вимірювальним механізмом. Лопаті анемометра обертаються і виробляють сигнал, пропорційний швидкості вітру. При покупці анемометра не буде зайвим придбати пристрій, що записує показання з нього, а також трипод, кронштейн і т.п., де він монтуватиметься.

Існують дорожчі цифрові пристрої вимірювання швидкості вітру. Там також використовується анемометр, але дані надходять до комп'ютера, де вони обробляються та запам'ятовуються. Останнім часом дані пристрої стають дедалі популярнішими та дешевшими. Приклад даних про швидкість вітру, що знімаються і відображаються в реальному часі, ви можете подивитися на сайті gdeduet.ru

Будь-який вимірювальний інструмент ви використовуєте для оцінки швидкості вітру, але хоча б мінімум один раз на рік ви повинні порівнювати ваші дані з іншими. Також важливо вимірювальне обладнання розміщувати досить високо, щоб уникнути турбулентності, що створюється деревами, будовами та іншими перешкодами. Найбільш оптимальним розміщенням вимірювального приладу є його розміщення лише на рівні центру ротора вітрогенератора.

Місце для розміщення вітрогенератора

Велике значення має місце, де ви збираєтеся розмістити ваш вітряк. Пам'ятайте, що не слід розміщувати його поблизу дерев, будинків тощо, т.к. ви не отримаєте повної віддачі від вітряка.

Також враховуйте що:

• сила вітру завжди більша на вершині пагорбів, біля берегової лінії, у степах, у місцях де немає дерев та будов.
• дерева можуть рости, а вітряк – ні.
• необхідно заздалегідь інформувати сусідів про ваші плани, щоб уникнути проблем із ними у майбутньому.
• бажано поставити вітряк на достатній відстані від сусідів. Зазвичай достатньо 250-300м.

Не чекайте, що ваша вітроелектростанція весь час вироблятиме достатню кількість електроенергії. Швидкість вітру в тому самому місці може сильно відрізнятися і як наслідок буде і відрізнятися кількість електроенергії, що виробляється. І якщо сила вітру змінюватиметься в межах 10%, то електроенергія, що виробляється, буде змінюватися в межах 25%!

Типи вітрогенераторів

Існує 2 основних типи вітрогенераторів: з горизонтальною віссю обертання та вертикальною. Горизонтальні вітряки повинні бути спрямовані за вітром. Для цього в їх конструкції передбачений так званий "хвіст".

Вертикальні вітрогенератори працюють у напрямі вітру, але потребує більше наземного простору, т.к. необхідно передбачити розтяжки для стійкості вітряка.

Компоненти вітроелектростанції

Основні компоненти типової вітряної електростанції показані нижче.

Вони включають:

• ротор з лопатями, які мають аеродинамічну форму.
• редуктор або коробка передач, які узгоджують швидкість обертання між ротором і генератором. Маленькі вітряки (до 10 кВт) зазвичай немає редуктора.
• захисний кожухякий захищає від зовнішніх впливів редуктор, генератор, електроніку та інші компоненти вітрогенератора.
• хвіст вітряка - необхідний для його повороту за вітром.

Для вітрогенераторів з горизонтальною віссю обертання необхідна щогла (вертикальні вітряки зазвичай встановлюються прямо на землі).

Щогли бувають різних видів: на розтяжках (які жорстко закріплені), поворотна щогла на розтяжках (може підніматися і опускатися для обслуговування та ремонту), щогла що стоїть без розтяжок (вони важкі, зате займають не так багато місця на землі).

Дуже важливим фактором є висота щогли. Енергія вітру пропорційна швидкості вітру третьою мірою (у кубі). Т.о. якщо швидкість вітру подвоїлася, то енергія вітру зросте 8 раз (2х2х2=8) (Малюнок 6). Швидкість вітру зростає з висотою, тобто. збільшуючи висоту щогли, можна сильно збільшити енергоефективність вітряка.

Рекомендована висота установки 24-37 метрів. Встановлювати вітряк на меншій висоті - те саме, що розташувати сонячні батареї в тіні.

Про всяк випадок перегляньте місцеве законодавство щодо обмежень на висоту щогли для вітроелектростанцій. Використовуйте конструкцію щогли, схваленої виробником вітряка, інакше ви можете втратити гарантію на нього. Обов'язково заземліть щоглу і передбачте блискавковідведення.

Для електробезпеки необхідно використовувати роз'єднувачі та автоматичні вимикачі. Вони також забезпечать безпечний доступ до вітряка для його обслуговування та модернізації.

Також можуть знадобитися інші компоненти вітроелектростанції. Акумулятори - Зможуть накопичувати надлишки електроенергії від вітряка. Але оскільки акумулятори використовують постійний струм, то для перетворення його в змінний необхідний інвертор.

Якщо будинок, ферма чи господарство підключено до загальної системи енергозабезпечення, то у вітряні дні надлишок енергії можна продавати електромережам (неактуально нашій країні). А коли вітер слабкий та електроенергії вітряка не вистачає, то треба буде купувати електроенергію від загальної електромережі.

Вартість вітрогенератора

Вартість невеликого вітряка $2000-$8000 за 1 кВт. Однак це лише 12-48% від вартості всіх компонентів вітряної електростанції: інвертори, акумулятори, зарядні пристрої, АВР і т.п.

Але великий плюс вітрогенератора в тому, що якось купивши його, вам більше практично ні за що не доведеться платити, крім планового техобслуговування.

Продуктивність вітрогенератора зазвичай описується виробником як графік залежності вихідної потужності до швидкості вітру.

Однією з проблем під час вибору та порівняння вітрогенераторів є відсутність єдиного стандарту вимірювання вихідної потужності.
Виробники самі вибирають за якої швидкості вітру вказувати вихідну потужність. Візьмемо наприклад "Wind-o-matic" і "Mighty-wind" - в обох заявлена ​​потужність 1000 Ватт. Але у Wind-o-matic це потужність при швидкості вітру 5 м/с, у той час як у Mighty-wind це потужність при 10 м/с. Внаслідок того, що енергія вітру пропорційна швидкості вітру в кубі, вітряк видає 1 кВт при 10 м/с, дасть тільки 1/8 від максимальної потужності при 5 м/с. Т.о. при швидкості вітру 5 м/с "Wind-o-matic" видаватиме чесні 1000 кВт, тоді як "Mighty-wind" всього 125 Ватт!

Більш правильним є порівняння вітрогенераторів за площею та розміром лопатей. Чим більше площа, тим більше енергії може виробляти вітряк. При подвоєнні площі сонячних батарей потужність збільшується вдвічі. Також і у вітрогенераторі - зі збільшенням площі лопатей зростає вихідна потужність.

Якщо ви не знаєте площу лопатей вітряка, ви можете порівнювати по діаметру ротора. Незначне збільшення діаметра ротора веде до значного збільшення електроенергії, що віддається від вітрогенератора (див. малюнок ). Значення зазначені малюнку є орієнтовними і них спиратися годі було, т.к. генерована потужність вітряка залежить від багатьох інших чинників.

Вибір розміру вітрогенератора

Для визначення відповідного розміру вітряка спочатку подивіться скільки електроенергії ви споживаєте на місяць. Потім отримане значення помножте на 12 місяців.

Приблизну кількість електроенергії, що виробляється вітряком, ви можете отримати за формулою:
AEO = 1.64 * D * D * V * V * V
де: AEO - електроенергія протягом року (кВт*ч/год), D - діаметр ротора (в метрах), V - середньорічна швидкість вітру (м/сек).

Т.о. ви можете вибрати оптимальний розмір вітрогенератора, що виробляє необхідну потужність для вашого будинку чи господарства. І можна заощадити на покупці.

Відносини із сусідами

Багато людей вимагають дбайливого ставлення до навколишніх речей: ландшафту, виду, історично місць, тиші, сусідів тощо. Обов'язково переговоріть із сусідами про ваші плани встановити вітроелектростанцію. Також ви повинні розуміти, що людям властивий страх перед чимось новим та невідомим.

Багато людей думають, що вітряки завдають шкоди птахам. Але насправді розсувні двері небезпечніші для птахів, ніж невеликі вітряки. Також вітрогенератори мають незначний вплив на радіо та телевізійне мовлення. Лопаті всіх сучасних вітряків виготовлені зі скловолокна або дерева. Ці матеріали є прозорими для електромагнітних хвиль.

Шум

Сусіди не сприймають шум від вітрогенератора. Перш ніж встановити вітроелектростанцію, ознайомте ваших сусідів з тими шумами, які вона може робити:

• аеродинамічні шуми - виникають через потоки повітря лопатями. Шуми збільшуються зі швидкістю обертання ротора. Іноді через повітряні турбулентності деякі види лопатей можуть видавати свистячий звук.
• механічні шуми можуть виникати в інших компонентах вітряка (генератор, редуктор і т.п.)

У 250 метрах, від типової вітроелектростанції рівень звукового тиску становить приблизно 45 дБ. Невеликі вітряки виробляють не більше шуму, ніж кондиціонери.

Лопаті невеликого вітряка обертаються із середньою швидкістю 175-500 оборотів за хвилину, максимум 1150 об/хв. Великі вітряки обертаються з постійною швидкістю 50-15 об/хв.

Обслуговування

Вітроелектростанції потрібне постійне технічне обслуговування - регулярні огляди, мастило частин, що труться, і т.п. Щорічно перевіряйте болтові з'єднання та електричні контакти, підтягуйте їх, якщо необхідно. Також перевіряйте ваш вітряк на наявність корозії та натяжність розтяжок щогли.

Якщо лопаті виготовлені з дерева, то наносите фарбу для захисту. На кромки лопатей наклейте міцну стрічку для захисту від абразивного пилу та комах, що літають. Якщо фарба розтріскається, а плівка відклеїться, то незахищене дерево швидше стане непридатним. Вологість, що проникла в дерево лопат, може викликати дисбаланс ротора. Щорічно перевіряйте лопаті вітряка.

Після 10 років експлуатації лопаті та підшипники мають бути замінені. При правильному встановленні та експлуатації вітроелектростанція може прослужити 30 і більше років. Правильне обслуговування також мінімізує рівень шуму від вітряка.

Безпека

Всі вітрогенератори мають максимальну швидкість обертання вітру, вище за яку вони не можуть працювати. Коли швидкість вітру перевищує це значення, то у вітрогенераторі повинен спрацювати гальмівний механізм, що не допускає перевищення критичного значення.

При використанні вітряка в холодних районах необхідно потурбуватися про проблему зледеніння, а також розміщувати акумуляторний блок в ізольованому місці.

Встановлення вітряка на дах будівлі не рекомендується. Але якщо він невеликої потужності (до 1 кВт), то можна зробити і виняток. Справа в тому, що вітрогенератор може давати вібрацію, яка може передаватися на поверхню, де він встановлений.

Автор: Колтиков А.В.; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Гарячі батареї 10.02.2009 На півночі Австралії працює сонячна електростанція потужністю 720 кіловат, що складається з 30 увігнутих дзеркал, що стежать за Сонцем. У фокусі кожного дзеркала – кремнієва сонячна батарея. Завдяки концентрації світла її ККД досягає 40%. Батареї доводиться охолоджувати водою, знижуючи їхню температуру до 60°C. У проекті – велика сонячна електростанція, що працює на тому ж принципі, потужністю 154 мегават. Але її 250 батарей укріплять на нерухомих опорах, а світло на них спрямовуватимуть 20 тисяч плоских рухомих дзеркал.

Інші цікаві новини:

▪ Проблеми людей із надмірною вагою

▪ Генетичний аналіз ґрунту

▪ Комарі летять на голос

▪ Перетворення світла на матерію

▪ Тиша в операційній

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Параметри, аналоги, маркування радіодеталей. Добірка статей

▪ стаття Основні наркотичні засоби, їхня характеристика, ознаки споживання. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Чи можуть троянди вбивати? Детальна відповідь

▪ стаття Кругоріз-універсал. Домашня майстерня

▪ стаття Світло включає сирену. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Норми випробувань електрообладнання та апаратів електроустановок споживачів. Допустимі значення опорів постійному струму елементів КРУ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024