Οι ανεμογεννήτριες στη Ρωσία: πώς να επιλέξετε, να εγκαταστήσετε και να αποφύγετε την απογοήτευση

Η δυνατότητα λήψης δωρεάν ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνεμο απευθύνεται σε πολλούς ιδιοκτήτες μεμονωμένων κατοικιών, αλλά κάποιο τμήμα τους αποτυγχάνει, απογοητεύεται από αυτή τη μέθοδο και γράφει αρνητικές κριτικές σε διάφορα φόρουμ. Αλλά μπορείτε να αποφύγετε λάθη στη δημιουργία τέτοιων εγκαταστάσεων και να αξιοποιήσετε στο έπακρο τις δυνατότητες αυτές.

Η γεννήτρια αιολικής ενέργειας με το ηλεκτρικό κύκλωμα και τις αρχές σχεδίασης μοιάζει με οποιοδήποτε άλλο ηλεκτρική γεννήτρια. Η κύρια διαφορά έγκειται στη μέθοδο περιστροφής του ρότορα λόγω της κινητικής ενέργειας των ροών αέρα που συλλαμβάνονται από τις αεροδυναμικές λεπίδες.

Εκτιμώμενες τοπικές συνθήκες

Η ταχύτητα και η ισχύς του ανέμου θα πρέπει να περιστρέφουν αξιόπιστα την πτερωτή του κινητήρα, η ενέργεια του οποίου καταναλώνεται από τη γεννήτρια. Εάν αυτό δεν γίνει, τότε θα μείνει χωρίς ηλεκτρική ενέργεια.

Μια κατά προσέγγιση εκτίμηση της πιθανότητας ενεργού ανέμου θα υποβοηθείται από το μέσο ετήσιο χρονοδιάγραμμα διανομής ανέμου. Απλώς λάβετε υπόψη ότι έχει σχεδιαστεί για ύψος 50 μέτρων από την επιφάνεια της γης. Για πραγματικές συνθήκες είναι απαραίτητο να εισαχθούν διορθώσεις.

Ο μέσος ετήσιος πίνακας διανομής των ανέμων για το έδαφος της Ρωσίας, οριζόμενος για ύψη 50 μέτρων (για αύξηση, κάντε κλικ στην εικόνα):

Περισσότερες πληροφορίες για κάθε περιοχή μπορούν να διευκρινιστούν με τους υπαλλήλους του περιφερειακού μετεωρολογικού σταθμού και να ληφθεί υπόψη το σχεδιαζόμενο ύψος εγκατάστασης. Δεν είναι απαραίτητο να τους ζητήσετε οδηγίες για ανέμους: η γεννήτρια αέρα περιστρέφεται αυτόματα.

Επίδραση του εδάφους και της εποχής

Ανάλογα με την εποχή, ο άνεμος φυσάει με διαφορετικούς τρόπους. Σε ορισμένες περιοχές μπορεί να υπάρξει μεγάλη παραμονή.

Επιπλέον, η πίεση του ανέμου μειώνεται σημαντικά:

• τα δάση και τα κοντινά δέντρα.

• γειτονικά σπίτια και κτίρια.

• τη θέση της δομής στην πεδιάδα ή πίσω από την ανύψωση.

Για την εγκατάσταση αιολικών ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων, οι λόφοι που είναι ανοιχτοί από όλες τις κατευθύνσεις είναι οι πλέον κατάλληλοι. Συνιστάται η ανύψωση της ανεμογεννήτριας στο μέγιστο επιτρεπτό ύψος. Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσετε ένα ξεχωριστό, γερό θεμέλιο και ένα πύργο με σταθερά προσαρμοσμένες επεκτάσεις που αυξάνουν τη σταθερότητα: με ισχυρή πίεση αέρα μπορεί να προκύψουν τεράστιες δυνάμεις ανατροπής.

Οι μεμονωμένοι ιδιοκτήτες εγκαθιστούν εγκαταστάσεις αιολικής ενέργειας στην οροφή ή στον τοίχο του σπιτιού. Αυτή δεν είναι η καλύτερη επιλογή. Ισχύει για κινητήρες χαμηλής ισχύος: η δομή του κτιρίου θα αναταράσσεται συνεχώς μεταβάλλοντας τα δυναμικά φορτία και ο θόρυβος ενός περιστρεφόμενου δρομέα θα μεταδίδεται μέσω στοιχείων κτιρίου σε χώρους κατοικίας.

Παράδειγμα: σε μια επίπεδη οροφή του κτιρίου ενός γειτονικού πολυκαταστήματος - ένα διώροφο κτίριο από πλάκες από οπλισμένο σκυρόδεμα για δύο χρόνια, λειτούργησε ένας πύργος με μια κεραία του φορέα κινητής τηλεφωνίας MTS. Μετά την εμφάνιση ρωγμών μεταξύ των πάνελ και η οροφή άρχισε να διαρρέει, η κεραία αφαιρέθηκε και το κτίριο ανακατασκευάστηκε.

Επιλέγοντας σχεδιασμό αιολικού τροχού

Σε ολόκληρη την ιστορία της ανθρωπότητας, δοκιμάστηκε ένας τεράστιος αριθμός συσκευών με αιολική ενέργεια. Η μέγιστη απόδοση (υψηλή απόδοση) είναι εγγενής στις δομές που σχηματίζουν μια ανυψωτική δύναμη όπως οι καμπύλες λεπίδες των ελίκων των κινητήρων αεροσκαφών (θυμηθείτε τη φημισμένη έκφραση "Από την έλικα") ή τους κινητήρες βάρκας / πλοίου που βρίσκονται σε αιχμηρές γωνίες στις εισερχόμενες ροές αέρα / υγρού.

Για να επιλέξετε ένα μοντέλο ενός τροχού ανέμου, είναι απαραίτητο όχι μόνο να γνωρίζετε την ταχύτητα του ανέμου (V), αλλά και να καθορίσετε το σχεδιασμό των πτερυγίων ανεμιστήρα. Ο κύριος δείκτης τους είναι η περιοχή της σάρωτης επιφάνειας (S), η οποία επηρεάζεται από τη ροή του ανέμου.

Για να εκτιμηθεί η ισχύς (N) που μπορεί να αφαιρέσει ο ανεμιστήρας, χρησιμοποιείται ο τύπος: N = (SρV³)/2.

Η τιμή ρ είναι η πυκνότητα των μαζών του αέρα.

Ορισμένοι πωλητές ισχυρίζονται την απόδοση μεμονωμένων αιολικών σταθμών σε ταχύτητες αέρα έως 3 m / s ή το μέγεθος των πτερυγίων που περιγράφουν κύκλο με ακτίνα ≤1,3 μέτρα κατά τη λειτουργία. Αντικαταστήστε τα χαρακτηριστικά των συσκευών σας με τον παραπάνω τύπο: ελέγχετε την αξιοπιστία αυτών των δηλώσεων διαφήμισης σύμφωνα με τους στοιχειώδεις νόμους της φυσικής.

Ο άνεμος με ταχύτητα ≤3m / sec δεν μπορεί να μεταβιβάσει αξιόπιστα την ενέργεια σε μια συμβατική ανεμογεννήτρια. Αλλά για τέτοιες συνθήκες, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις λεπίδες της αυξημένης περιοχής, η οποία δημιουργείται αυξάνοντας τις διαστάσεις τους - ειδικά το μήκος των 2 μέτρων. Ωστόσο, τέτοιες κατασκευές λόγω του μήκους των τεσσάρων μέτρων είναι πιο κατάλληλες για βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Εάν επιστρέψουμε στο χρονοδιάγραμμα κατανομής των ανέμων και λάβουμε υπόψη την ειδική επίδρασή τους στον άνεμο (όχι σε ύψος 50 μέτρων), τότε το κρατικό πανεπιστήμιο Voronezh θα δικαιολογήσει το κόστος παραγωγής και τοποθέτησής του, αν η φύση των ανέμων ταιριάζει με την πορτοκαλί ζώνη (από 5 m / s) ή υψηλότερη.

Σε υψηλές ταχύτητες ανέμου, η παραγόμενη ισχύς αυξάνεται απότομα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, έχει ρυθμιστεί μόνο οποιαδήποτε γεννήτρια ανέμου. Σε άλλες περιπτώσεις, μπορεί να μην ανταποκριθεί στις προσδοκίες του.

Εισαγωγή στις προδιαγραφές του κατασκευαστή

Η δοκιμή και ο έλεγχος της ισχύος της ανεμογεννήτριας πραγματοποιούνται στο εργοστάσιο: μια αεροδυναμική σήραγγα με ρυθμιζόμενη ροή αέρα από σταθερούς ανεμιστήρες. Αυτό ελέγχει τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του αεροσκάφους και όλα τα σώματα αυτοκινήτων. Αλλά αυτή η μέθοδος δεν αντικατοπτρίζει τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας μιας αιολικής ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Σε μια σήραγγα αέρα, ο άνεμος φυσάει σε μια κατεύθυνση με συνεχή προσπάθεια, αλλά στην πραγματικότητα αλλάζει πάντα κάπως τόσο στην ταχύτητα όσο και στην κατεύθυνση. Παρατηρήστε τη συμπεριφορά ενός τακτικού πτερυγίου. Και η γεννήτρια αιολικής ενέργειας από αυτήν είναι πολύ διαφορετική από τις επιδράσεις της επιτάχυνσης και της πέδησης.

Για να καταλάβετε αυτό, αρκεί να προσπαθήσετε να χαλαρώσετε με το χέρι σας ένα απλό έδρανο (πτερύγια πτερυγίων) και έπειτα τον ρότορα μιας ηλεκτρικής γεννήτριας (ή κινητήρα) γεμισμένης με περιελίξεις που περιβάλλεται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Η δημιουργούμενη αντιπολίτευση θα πρέπει να ξεπεραστεί ακόμη και σε αδράνεια. Όταν συνδέετε το φορτίο (χάριν αυτού, όλα γίνονται), απαιτείται περισσότερη ισχύς.

Μεταβολή της πίεσης του ανέμου

Οι ελαφρές ριπές του ανέμου (ισχυρότερη / ασθενέστερη) επηρεάζουν ελάχιστα την ταχύτητα του δρομέα και οι κρούσεις του ανέμου - σημαντικά. Για να αντιμετωπιστεί, χρησιμοποιούνται διάφορα συστήματα απόσβεσης, συμπεριλαμβανομένης της πέδησης και της αναδίπλωσης των δομικών στοιχείων.

Ένα παράδειγμα είναι οι ανεμογεννήτριες με υψηλή καρίνα (ουρά). Κατά τη διάρκεια μιας κρουστικής καταιγίδας, ολόκληρη η δομή ξαφνικά κλίνει πίσω σε ένα αρκετά μεγάλο βάρος.

Αφού μειώσει την πίεση, επιστρέφει στη θέση του. Σε μια πτώση του ανέμου, οι πύργοι του πύργου διπλασιάστηκαν την ενέργεια της καταιγίδας. Και αν μια τέτοια ανεμογεννήτρια είναι στερεωμένη στο κτίριο, τότε αντιλαμβάνεται τέτοιες διαταραχές. Ακριβώς πώς;

Το ηλεκτρομαγνητικό σύστημα πέδησης λειτουργεί καλύτερα και μαλακότερο, το οποίο κλείνει τις περιελίξεις σε κρίσιμες ταχύτητες. Αλλά είναι πολύ πιο περίπλοκο και ακριβό.

Αλλαγή κατεύθυνσης ανέμου

Ο άνεμος μπορεί να δημιουργήσει ριπές από διαφορετικές πλευρές σε οριζόντιο επίπεδο. Πολλά σχέδια ανεμογεννητριών αντιδρούν πολύ ευαίσθητα σε τέτοια φορτία εξαιτίας της μεγάλης επιφάνειας της σάρωτης επιφάνειας των πτερυγίων εργασίας.

Οι αιολικές γεννήτριες αρχίζουν να επαναλαμβάνουν την κίνηση του φορτίου του ανέμου, αλλά, έχοντας μια σημαντική μάζα, ο άξονας της κατεύθυνσης του ανέμου περνάει με αδράνεια και πηγαίνει σε πολύ μεγαλύτερες γωνίες εκτροπής.

Με σημαντικές ριπές ανέμου, μπορεί να φτάσει σε κάθετη κατεύθυνση ή να γλιστρήσει μέσα από αυτό και να σταματήσει στην αντίθετη κατάσταση από τον άνεμο. Ο άνεμος θα σταματήσει, θα επιστρέψει στην αρχική του θέση και θα βγει στην κατάσταση λειτουργίας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το σύστημα απόσβεσης κραδασμών (εάν υπάρχει) δεν λειτουργεί καλά.

Το πτερύγιο δεν είναι εγκατεστημένο αμέσως στην κατεύθυνση, αλλά η μάζα του είναι πολύ μικρότερη και οι προσπάθειες που δαπανώνται για ηλεκτρομαγνητικές διαδικασίες δεν εφαρμόζονται.

Προστασία από αστραπές

Για κάποιο λόγο, το ξεχνούν ή θυμούνται τελευταία. Αλλά μάταια. Η θέση των μεταλλικών κατασκευών σε υψηλό υψόμετρο, ακόμη και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια μίας καταιγίδας, δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την προσέλκυση δυνατοτήτων κεραυνού.

Είναι απλούστερο να σκεφτόμαστε τον σχεδιασμό της προστασίας από κεραυνούς και να το δημιουργούμε μαζί με την εγκατάσταση μιας γεννήτριας αιολικής ενέργειας από ό, τι αργότερα για να κάνουμε τις τροποποιήσεις.

Τυπικά αιολικά κυκλώματα οικιακού σταθμού

Είναι απαραίτητο να καθοριστεί ο τελικός σχεδιασμός της ανεμογεννήτριας λαμβάνοντας υπόψη τα καθήκοντα της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Το διάγραμμα σύνδεσης φορτίου πρέπει να βοηθήσει.

Ένα απλοποιημένο διάγραμμα ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με ηλιακή μπαταρία και ανεμογεννήτρια (κάντε κλικ στην εικόνα για μεγέθυνση):

Είναι απαραίτητο να ξεκινήσετε την επιλογή μιας γεννήτριας αιολικής ενέργειας σύμφωνα με την παραγόμενη ισχύ στις αρχές που περιγράφονται στο άρθρο "Ηλιακές μονάδες παραγωγής ενέργειας για το σπίτι". Διαβάστε αυτό το άρθρο και θα καταλάβετε ότι οι αιολικοί και οι ηλιακοί σταθμοί λειτουργούν με τους ίδιους αλγόριθμους.

Λάβετε υπόψη ότι αυτοί οι σταθμοί μπορούν να χωρέσουν τέλεια στο γενικό σχέδιο και να συμπληρωθούν ο ένας στον άλλο, να εργάζονται σε συνδυασμό με τον ίδιο ηλεκτρολογικό εξοπλισμό: inverter, τον ελεγκτή και μπαταρίες μπορεί να λειτουργήσει από οποιαδήποτε πηγή: ηλιακοί συλλέκτες, άνεμος.

Κάτω από ορισμένες συνθήκες, είναι οικονομικά εφικτό. Παρόλο που μπορείτε να εγκαταλείψετε την ηλιακή μπαταρία και να εργαστείτε μόνο από μια ανεμογεννήτρια. Η επιλογή είναι δική σας.

Ορισμένες πηγές συνιστούν τη χρήση ανεμογεννήτριας χωρίς ελεγκτή και μπαταρίες για την τροφοδοσία των θερμαντικών στοιχείων που θερμαίνουν το νερό των λέβητων ή των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Υπάρχει ένας ώριμος κόκκος σε αυτή την ιδέα: το σχέδιο είναι πολύ απλοποιημένο. Αλλά τα νημάτια νικελίου στην ψυχρή κατάσταση έχουν χαμηλή ενεργή αντίσταση, η οποία απλά αποφεύγει τους ακροδέκτες εξόδου της γεννήτριας. Αυτό το σημείο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε κάθε εκκίνηση ενός τέτοιου κυκλώματος: ενεργοποιήστε τη συσκευή προθέρμανσης.

Πιθανά προβλήματα

Κατά τη λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας, ενδέχεται να αντιμετωπίσετε:

• παραβίαση της αντοχής των μηχανισμών στερέωσης ή μηχανικών ραγάδων. Πρέπει να επιθεωρούνται περιοδικά.

• το πάγωμα του σώματος και των λεπίδων σε κρύο καιρό οδηγεί στην εμφάνιση πρόσθετου βάρους, γεγονός που δημιουργεί αυξημένα φορτία και μειώνει την αποτελεσματικότητα του συστήματος.

• αλλοίωση της σταθερότητας λόγω παραβίασης της ταχύτητας περιστροφής (μεταβαλλόμενη ταχύτητα ανέμου), η οποία είναι περισσότερο χαρακτηριστική για τις ασύγχρονες γεννήτριες.

• πυρκαγιά στο ηλεκτρικό κύκλωμα με βλάβη στη μόνωση.

Οι καλύτεροι παγκόσμιοι κατασκευαστές ανεμογεννητριών

Ο εξοπλισμός αυτών των εταιρειών έχει αποδειχθεί αξιόπιστα, συνεπώς έχει υψηλό κόστος. Ωστόσο, στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξης της αιολικής ενέργειας, μπορείτε να προσπαθήσετε να κάνετε ένα παρόμοιο σχέδιο με τα χέρια σας. Οι δεξιότητες που θα αποκτηθούν από την εφαρμογή του θα βοηθήσουν στην εκτίμηση του δυναμικού των ανεμογεννητριών στην περιοχή σας χωρίς μεγάλο οικονομικό κόστος.