Dzisiaj, gdy rosną taryfy na energię elektryczną i rośnie chęć budowania wiejskich chat i daczy z dala od „cywilizacji”, wielu właścicieli prywatnych posiadłości coraz częściej zwraca się do alternatywnych źródeł energii. Najtańsza w tej chwili jest energia wiatrowa. Do jego użytku zaprojektowano specjalne urządzenia. W dalszej części artykułu zastanowimy się, czym jest generator wiatrowy.
Terminologia
Generator prądu wiatraka to urządzenie, które zamienia energię kinetyczną przepływu powietrza na mechaniczną. Ta siła rozpoczyna obrót wirnika. W wyniku jego pracy energia mechaniczna jest następnie przekształcana w energię elektryczną.
Zastosowanie przemysłowe
Takie urządzenia są budowane przez duże prywatne lub publiczne firmy energetyczne. Zwykle łączy się je w tzw. sieci. Rezultatem są farmy wiatrowe. Te sieci przemysłowe są różnez energii jądrowej lub cieplnej przez całkowity brak zarówno surowców (paliwa), jak i odpadów. Aby generator farmy wiatrowej działał bezawaryjnie, średni roczny przepływ powietrza musi być wysoki. Moc nowoczesnych systemów może sięgać 7,5 MW.
Niektóre trudności operacyjne
Przemysłowy generator wiatrowy jest montowany na specjalnie przygotowanym miejscu w ciągu siedmiu lub dziesięciu dni. A uzyskanie pozwoleń na budowę konstrukcji może w niektórych przypadkach zająć ponad rok. Ponadto potrzebne są długoterminowe badania w miejscu, w którym będzie wykonywana instalacja generatorów wiatrowych. Przynajmniej w ciągu roku badany jest kierunek i prędkość przepływów powietrza. Wszystkie te działania znacząco wydłużają czas realizacji projektów.
Krótkie tło historyczne
Warto zauważyć, że ludzie zaczęli wykorzystywać energię wiatru już w starożytności. Prostym przykładem jest żagiel. Wiatraki budowano już 200 lat przed naszą erą, a po odkryciu elektryczności zaczęto próbować wykorzystywać moc prądów powietrznych do jej pozyskiwania. Do lat 50. ubiegłego wieku w Związku Radzieckim trwały prace nad projektowaniem i projektowaniem nowego sprzętu. Generatory wiatrowe są szeroko stosowane w kraju.
Zakres zastosowania
Generator wiatrowy może być używany bezpośrednio zgodnie z jego przeznaczeniem lub może pełnić funkcje czysto dekoracyjne. Śmigło można wyposażyć w grzechotkę i umieścićurządzenie do dowolnego odpowiedniego miejsca. Do celów przemysłowych do rozdrabniania ziarna używano wcześniej generatora wiatrowego. Obecnie do tych celów używa się z reguły innego sprzętu. Generatory wiatrowe są często używane w domu. Recenzje właścicieli nieruchomości podmiejskich świadczą o skuteczności takiego projektu w procesie pompowania wody. Tak więc, według niektórych użytkowników, urządzenie jest w stanie podnieść około 30-50 litrów / godzinę ze studni lub studni. Takie generatory są bardzo przydatne do dawania. Konstrukcje wiatrowe są często niezbędne tam, gdzie występują przerwy w dostawie prądu do sieci. Służą również do uruchamiania systemu grzewczego. Jednak generator wiatrowy jest najczęściej używany do wytwarzania energii elektrycznej.
Klasyfikacja
Jeśli zaistniała konieczność zakupu generatora wiatrowego do prywatnego domu, powinieneś dowiedzieć się więcej o typach tej jednostki i zasadzie działania. Projekt może być typu karuzeli. W tym przypadku ma pionową oś obrotu. Również projekt może być uskrzydlony. Oznacza to, że oś obrotu jednostki jest pozioma. Następnie rozważ każdy typ osobno.
Projekt karuzeli
Taki generator wiatrowy niewątpliwie ma swoje zalety. Szybko zyskuje przyczepność w procesie zwiększania siły przepływu powietrza. Następnie prędkość obrotowa jest prawie na tym samym poziomie. Ta konstrukcja niezależnie monitoruje kierunek wiatru. Oznacza to, że nie potrzebuje dodatkowycharmatura. Generator wiatrowy typu karuzela porusza się powoli. Pozwala to na użycie dość prostych schematów. Jednocześnie niska prędkość znacznie ogranicza wykorzystanie konstrukcji. Wynika to z konieczności zastosowania dodatkowo skrzyni biegów typu step-up. Mnożniki mają dość niską skuteczność. Bez skrzyni biegów eksploatacja generatora wiatrowego jest znacznie utrudniona.
Projekt skrzydła
Co to za generator (wiatr)? Recenzje wielu użytkowników przemawiają za tym projektem. Jednostka skrzydłowa ma wiele zalet w porównaniu z opisanymi powyżej. Do niewątpliwych zalet takiego generatora wiatrowego użytkownicy przypisują dość dużą prędkość obrotową. Dzięki temu nie ma potrzeby dodatkowego wykorzystywania mnożnika. Łopatki konstrukcji łopatek muszą być ustawione prostopadle do przepływu powietrza, czyli pionowo. W tym celu stosuje się stabilizator. Inną zaletą, o której użytkownicy mówią, że wiatrak łopatkowy ma wysoką wydajność konwersji energii w przepływie powietrza. Jednocześnie prędkość obrotowa w takich konstrukcjach jest odwrotnie proporcjonalna do liczby ostrzy. Pod tym względem jednostki mają z reguły nie więcej niż trzy skrzydła. Szeroka popularność takich instalacji wynika również z łatwości wykonania konstrukcji.
Kryteria wyboru urządzenia
Przede wszystkim konieczne jest dokładne określenie średniej prędkości ipreferowany kierunek przepływu powietrza w miejscu pracy urządzenia. Powinieneś być świadomy niektórych parametrów. Zatem początkowa prędkość, przy której rozpoczyna się obrót łopatek, wynosi 2 m/s. Urządzenie osiąga maksymalną wydajność przy przepływie 9-12 m/s. Moc generatora zależy od średnicy śmigła i prędkości wiatru.
Cechy projektu
Z czego składa się domowy generator wiatrowy? Sam projekt zawiera koło z ostrzami. Posiada również skrzynię biegów. Ten mechanizm jest przeznaczony do konwersji i przenoszenia momentu obrotowego. Również w projekcie jest maszt. Samo urządzenie jest na nim zainstalowane. Ponadto urządzenie wyposażone jest w akumulator i falownik. Za pomocą tego ostatniego prąd stały jest przekształcany w skuteczny prąd przemienny.
Urządzenie i sieć
Większość istniejących obecnie jednostek działa ze scentralizowanym lub lokalnym źródłem energii elektrycznej. Na przykład może to być generator diesla. Konieczność użycia dodatkowego źródła tłumaczy się niestabilnością przepływów powietrza. W takim przypadku sieć wykonuje zadanie stabilizujące. Istnieją pewne warunki korzystania z takich konstrukcji. Jednym z głównych jest to, że moc sieci musi być koniecznie wyższa niż moc generatora wiatrowego, co najmniej 1,8 razy.
Zasada działania
Potężne prądy powietrza napędzają łopaty generatora wiatrowego. Zaczynają się kręcić. Odebrana energia jest przekazywana do powielacza przez wirnik. JakPowiedziano powyżej, że jednostki mogą funkcjonować zarówno indywidualnie, jak iw grupach. W niektórych projektach mnożniki są instalowane w celu poprawy wydajności urządzenia. Należy powiedzieć, że nie każdy może kupić taką jednostkę. W związku z tym niektórzy ludzie własnoręcznie budują generatory wiatrowe do swojego domu. Jak to zrobić, rozważymy dalej.
Typ jednostki
Czym są generatory wiatrowe do domu? Istnieją dwa rodzaje urządzeń. Pierwszy to poziomy, a drugi to pionowy generator wiatrowy. Ta ostatnia konstrukcja, zdaniem samych użytkowników, jest łatwiejsza w montażu i instalacji - wyważenie urządzenia jest dość łatwe. Dodatkowo system ten posiada wyższy współczynnik efektywnego działania wiatru. Im mocniejsze urządzenie wybrane do montażu, tym większa będzie waga i średnica koła. To z kolei utrudni wyważanie i instalację.
Komponenty
Zanim wykonasz generator wiatrowy, powinieneś przygotować wszystkie niezbędne elementy i szczegóły:
- 12 V bateria. Możesz użyć urządzenia samochodowego, ale lepiej kupić alternatywne. Taka bateria będzie bezpieczniejsza i trwalsza.
- Generator 12 V.
- Wirnik 1,5-2 m.
- Metalowa beczka lub wiadro (duże). Pożądane jest użycie pojemnika wykonanego z aluminium lub stali nierdzewnej.
- Przekaźnik ładowania akumulatora.
- Przekaźnik do ładowania lamp (na przykład motoryzacyjny).
- Przełącznik częściowo uszczelniony.
- Skrzynka przyłączeniowa.
- Woltomierz. Możesz korzystać z samochodu.
- Maszt, którego wysokość wynosi od 2 do 10 metrów. Możesz też zrobić to sam. Będzie to wymagało rur PVC i metalowych części podstawy.
- 4 śruby M6.
- Przewody.
- Drut lub zaciski ze stali nierdzewnej. Te elementy zostaną przymocowane do masztu.
Potrzebne będą również następujące narzędzia:
- Nożyce.
- Wiercenie i wiercenie.
- Śrubokręt.
- Klawisze.
Montaż masztu
Przed montażem konieczne jest wypełnienie fundamentu zgodnie z objętością podstawy i przekrojem rury. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę właściwości klimatyczne i glebowe. Montaż masztu z turbiną wiatrową przeprowadza się po stwardnieniu zaprawy (minimum tydzień po wylaniu). Możesz po prostu wkopać słup w ziemię i naprawić przewody odciągowe. Jednak ta opcja jest mniej niezawodna.
Wirnik
Średnica jest wybierana w zależności od średniej prędkości wiatru. Wykonany jest wirnik i przerabiane koło pasowe (specjalne koło cierne z obręczą lub rowkiem na obwodzie, przeznaczone do przenoszenia ruchu na pasek napędowy lub linę). W rzeczywistości przy prędkości wiatru do 6-7 m/s moc elementu o długości 3 m będzie wyższa.
Skrzydła
Beczka jest podzielona na 4 równe części. W tym celu używa się taśmy mierniczej i markera. Ostrza są cięte nożyczkami do metalu. Skrzydła są następnie mocowane do koła pasowego i dna. Jako łącznikiużywane są śruby. Miejsca dla nich powinny być mierzone bardzo dokładnie, w przeciwnym razie w przyszłości często będziesz musiał dostosować rotację. Ostrza składają się delikatnie, w granicach rozsądku, aby zapobiec niepotrzebnym podmuchom w strumieniu powietrza.
Montaż
Przewody są podłączone do generatora, a obwód jest montowany w skrzynce elektrycznej. Urządzenie jest przymocowane do masztu. Przewody są przymocowane do słupa i generatora. Następnie urządzenie, a następnie akumulator są podłączone do obwodu. Za pomocą przewodów o przekroju do 2,5 kW podłącza się obciążenie. W zależności od stopnia wygięcia ostrzy ustawiana jest prędkość obrotowa. Taka jednostka powinna wystarczyć do dostarczenia energii do wiejskiego domu lub domku.
Wzrost produktywności
Gdy maszt zostanie podniesiony na 20-25 metrów, prędkość przepływu powietrza wzrośnie o 30%. Jednocześnie produkcja energii również zostanie zwiększona nawet 1,5 raza. Ta opcja jest używana przy zmniejszonej prędkości wiatru (do 4 m/s). Dzięki wysokiemu masztowi zniwelowany zostanie wpływ drzew i budynków. Oto jak zrobić własną turbinę wiatrową.
Rozwój przemysłu
Dzisiaj możesz kupić domowy generator wiatrowy za rozsądną cenę. To mówi o stałym i aktywnym rozwoju tej branży. Kupując lub montując instalację samodzielnie, możesz zapewnić sobie niezależność energetyczną własnego domu na dość długi czas. Z reguły do małego budynku wystarcza jednostka o mocy znamionowej 1 kW. Jednocześnie prędkość wiatru w obszarze działania urządzeniapowinna wynosić 8 m/s. Jeśli w okolicy nie ma stabilnego przepływu powietrza lub jest ono słabe, urządzenie można wyposażyć w generator diesla lub ogniwa fotowoltaiczne. W dzisiejszej Rosji odnotowuje się jedynie pojawienie się tendencji do instalowania generatorów wiatrowych. Na rynku krajowym reprezentowanych jest tylko kilku producentów jednostek małej mocy na potrzeby krajowe. Koszt turbin wiatrowych za 1 kW w kompletnym zestawie zaczyna się od 35-40 tysięcy rubli. To ceny sprzed dwóch lat. Nie ma potrzeby wystawiania certyfikatu, aby zainstalować urządzenie.
Wady i zalety eksploatacji
Pomimo stałego wzrostu taryf za energię, sam koszt energii elektrycznej nie jest w żadnym stopniu znaczącą wartością w większości gałęzi przemysłu z innymi kosztami. Dla konsumenta kluczowymi czynnikami są dziś stabilność i bezpieczeństwo dostaw. Głównymi przyczynami, które powodują wzrost kosztów energii na użytek przemysłowy, pozyskiwanej z generatorów wiatrowych, są:
- Potrzeba autonomicznej pracy przez jakiś czas. W takich przypadkach używane są baterie.
- Zapotrzebowanie na energię elektryczną o jakości przemysłowej. Służy do tego falownik.
- Potrzeba ciągłej dostępności. W takich przypadkach stosuje się dodatkowo generatory diesla.
Jeśli chodzi o wykorzystanie urządzeń w życiu codziennym, do wad działania należy zaliczyć:
- Wysoki koszt baterii. jestokoło 25% ceny samego urządzenia.
- Stosunkowo wysoki koszt falownika.
- Aby zapewnić niezawodne dostawy energii elektrycznej, w niektórych przypadkach używany jest generator diesla. Jego koszt jest porównywalny z ceną samego urządzenia.
Należy jednak zauważyć, że czynniki te tracą na znaczeniu w przypadku nowoczesnych zasilaczy UPS z podwójną konwersją i wspólnej sieci. Obecnie, z ekonomicznego punktu widzenia, do celów przemysłowych najbardziej celowe jest pozyskiwanie za pomocą generatora wiatrowego nie energii elektrycznej, ale prądu stałego lub przemiennego. Następnie jest zamieniany na ciepło do ciepłej wody i ogrzewania domu. W tym celu stosuje się elementy grzejne. Ten schemat ma swoje zalety. W szczególności w tym przypadku zwykły kocioł z wodą może pełnić rolę akumulatora energii, dla zużycia ciepła nie ma tak surowych wymagań dotyczących ciągłości i jakości dostaw.
