Vjetroelektrani u Rusiji: kako odabrati, instalirati i izbjeći razočaranje

Mogućnost besplatnog dobijanja električne energije vjetrom privlači mnoge vlasnike pojedinih kuća, ali određeni dio im propadne, razočaran je ovom metodom i piše negativne kritike na raznim forumima. Ali možete izbjeći pogreške u stvaranju takvih instalacija i izvući maksimum iz njih.

Generator vjetra svojim električnim krugom i načelima dizajna nalikuje bilo kojem drugom električni generator, Glavna razlika leži u načinu okretanja njegovog rotora zbog kinetičke energije strujanja zraka zarobljenih aerodinamičkim noževima.

Procijenjeni lokalni uvjeti

Brzina i snaga vjetra trebaju pouzdano zakretati rotor motora, čiju energiju troši generator. Ako se to ne učini, ostat ćete bez struje.

Približna procjena vjerojatnosti aktivnog vjetra pomoći će prosječnim godišnjim rasporedom raspodjele vjetra. Samo imajte na umu da je dizajniran za visinu od 50 metara od površine zemlje. Za stvarne uvjete potrebno je uvesti ispravke.

Prosječni godišnji grafikon raspodjele vjetra za područje Rusije, definiran za visine od 50 metara (za povećanje, kliknite na sliku):

Konkretnije informacije za svako područje mogu se razjasniti osoblju regionalne meteorološke stanice i uzeti u obzir planiranu visinu ugradnje. Nije ih potrebno pitati za smjerove vjetra: generator vjetra automatski se okreće.

Učinak terena i sezone

Ovisno o sezoni, vjetar puše na različite načine. U nekim krajevima može doći do dugog zatišja.

Osim toga, tlak vjetra naglo je smanjen:

• šuma i obližnja stabla;

• susjedne kuće i zgrade;

• položaj građevine u nizini ili iza nadmorske visine.

Za postavljanje vjetroelektrana najbolje odgovaraju vrhovi brda koji su otvoreni iz svih smjerova. Preporučljivo je podići vjetrenjaču na maksimalnu dopuštenu visinu. Bolje je koristiti zasebni, čvrsti temelj i toranj sa sigurno pričvršćenim nastavcima koji povećavaju stabilnost: s jakim pritiskom vjetra mogu se pojaviti ogromne sile prevrtanja.

Pojedini vlasnici ugrađuju vjetroelektrane na krov ili zid kuće. Ovo nije najbolja opcija. Primjenjivo je za motore male snage: građevinska će se struktura neprestano tresti mijenjanjem dinamičkih opterećenja, a buka rotirajućeg rotora prenosit će se kroz građevinske elemente u stambene prostore.

Primjer: na ravnom krovu zgrade susjedne robne kuće - dvokatnica napravljena od armirano-betonskih ploča dvije godine, radila je kula s antenom mobilnog operatera MTS. Nakon što su se između ploča pojavile pukotine i krov je počeo procuriti, antena je uklonjena i zgrada je remontovana.

Odabir dizajna kotača s vjetrom

U čitavoj povijesti čovječanstva testiran je ogroman broj uređaja koje pokreće energija vjetra. Maksimalna efikasnost (visoka efikasnost) svojstvena je konstrukcijama koje tvore silu za podizanje poput zakrivljenih noževa propelera zrakoplovskih motora (sjetite se poznatog izraza "Iz propelera") ili brodskih / brodskih motora smještenih pod oštrim kutom prema protocima zraka / tekućine.

Za odabir modela kotača za vjetar potrebno je ne samo znati brzinu vjetra (V), već i odrediti dizajn lopatica ventilatora. Njihov glavni pokazatelj je područje odbačene površine (S), na koje utječe protok vjetra.

Za procjenu snage (N) koju ventilator može ukloniti koristi se formula: N = (SρV³)/2.

Vrijednost ρ je gustoća zračnih masa.

Neki prodavači tvrde da su učinkovitost pojedinih vjetroelektrana pri brzini zraka do 3 m / s ili veličina lopatica koje opisuju krug s polumjerom od ≤1,3 metra tijekom rada. Zamijenite karakteristike njihovih uređaja gornjom formulom: provjeravate pouzdanost takvih reklamnih izjava u skladu s elementarnim zakonima fizike.

Vjetar brzine ≤3m⁄sec ne može pouzdano prenijeti energiju na konvencionalni generator vjetra. Ali za takve uvjete možete koristiti oštrice povećane površine, što se stvara povećanjem njihovih dimenzija - posebno duljine 2 metra. Međutim, takve su građevine, s rasponom od četiri metra, pogodnije za industrijska postrojenja.

Ako se vratimo na raspored raspodjele vjetrova i uzmemo u obzir njihov specifični utjecaj na kotač vjetra (ne na visini od 50 metara), ako se priroda vjetrova podudara s narančastom zonom (od 5 m / s) ili većom, Državno sveučilište Voronezh opravdavat će troškove njegove proizvodnje i ugradnje.

Pri velikim brzinama vjetra generirana snaga naglo raste. U takvim je slučajevima konfiguriran bilo koji generator vjetra. U drugim situacijama možda neće ispuniti svoja očekivanja.

Upoznavanje s specifikacijama proizvođača

Ispitivanje i provjera snage generatora vjetra provodi se u tvornici: vjetrenjača s podesivim protokom zraka iz stacionarnih ventilatora. Ovim se provjeravaju aerodinamičke karakteristike zrakoplova i svih karoserija automobila. Ali ova metoda ne odražava stvarne radne uvjete vjetroelektrana.

U tunelu vjetar puše u jednom smjeru stalnim naporom, ali u stvarnosti se uvijek pomalo mijenja i u brzini i u smjeru. Promatrajte ponašanje redovnih lopatica. I generator vjetra od njega se jako razlikuje od učinaka ubrzanja i kočenja.

Da biste to shvatili, dovoljno je pokušati odviti ruku jednostavnim ležajem (noževima), a zatim rotorom električnog generatora (ili motora) napunjenim namotima okruženim elektromagnetskim poljem. Stvorena oporba morat će se svladati čak i u praznom hodu. Pri povezivanju tereta (za to je sve učinjeno) potrebno je uložiti više snage.

Promjena tlaka vjetra

Blagi naleti vjetra (jači / slabiji) imaju malo utjecaja na brzinu rotora, a udarci vjetra - značajno. Za suzbijanje s njima koriste se različite sheme prigušivanja, uključujući kočenje i preklapanje strukturnih elemenata.

Primjer su generatori vjetra s visokim položajem kobilice (kraj repa). Tijekom udara oluje, cijela se struktura naglo naginje natrag do prilično velike težine.

Nakon smanjenja tlaka vraća se na svoje mjesto. U jednom naletu vjetra, tornjevi kule udvostručuju energiju oluje. A ako je takav generator vjetra fiksiran na zgradi, tada primjećuje takve šokove. Samo kako?

Elektromagnetski kočioni sustav djeluje bolje i mekše, što zatvara namotaje u kritičnim brzinama. Ali to je puno složenije i skuplje.

Promjena smjera vjetra

Vjetar može stvoriti naleti s raznih strana u vodoravnoj ravnini. Mnogi projekti vjetroelektrana vrlo osjetljivo reagiraju na takva opterećenja zbog velike površine prekrivene površine radnih noža.

Vjetroelektrani počinju ponavljati kretanje opterećenja vjetra, ali, imajući značajnu masu, os smjera vjetra prolazi po inerciji i ide do puno većih kutova otklona.

Uz značajne nalete vjetra, može doći do okomitog smjera ili kliznuti kroz njega i zaustaviti se u suprotnom stanju od vjetra. Kotač vjetra će se zaustaviti, vratiti se u prvobitni položaj i izaći u režim rada. U tim situacijama sustav prigušivanja vibracija (ako postoji) ne funkcionira dobro.

Vremenska krilca također se ne postavlja odmah u smjeru, ali njegova je masa znatno manja, a napori koji se troše na elektromagnetske procese se ne primjenjuju.

Zaštita od groma

Iz nekog razloga na to zaboravljaju ili ga se sjećaju posljednje. Ali uzalud. Položaj metalnih konstrukcija na velikoj nadmorskoj visini, pa čak i proizvodnja električne energije tijekom grmljavinske oluje, stvaraju preduvjete za privlačenje gromobranskih potencijala.

Jednostavnije je osmisliti dizajn zaštite od munje i kreirati ga zajedno s ugradnjom generatora vjetra nego što je kasnije moguće napraviti izmjene.

Tipični krug vjetra za kućnu stanicu

Potrebno je odrediti konačni dizajn generatora vjetra uzimajući u obzir zadatke potrošnje električne energije. Dijagram veze s opterećenjem trebao bi pomoći.

Pojednostavljeni dijagram kućne elektrane sa solarnom baterijom i generatorom vjetra (kliknite na sliku za povećanje):

Potrebno je započeti s odabirom generatora vjetra prema proizvedenoj snazi ​​na principima opisanim u članku „Solarne elektrane za dom“, Pročitajte ovaj članak i shvatit ćete da vjetrenjače i solarne stanice rade na istim algoritmima.

Imajte na umu da se takve stanice mogu savršeno uklopiti u ukupnu shemu i međusobno se nadopunjavati, raditi zajedno s istim napajanjem: pretvarač, kontroler i baterije može raditi iz bilo kojeg izvora: solarni paneli, vjetar.

Pod određenim uvjetima, to je ekonomski izvedivo. Iako možete napustiti solarnu bateriju i raditi samo iz generatora vjetra. Izbor je vaš.

Neki izvori preporučuju uporabu generatora vjetra bez regulatora i baterija za napajanje grijaćih elemenata koji zagrijavaju vodu kotlova ili žarulje sa žarnom niti. U ovoj ideji postoji zrelo zrno: shema je uvelike pojednostavljena. Ali nikromatski filamenti u hladnom stanju imaju nizak aktivni otpor, koji jednostavno aktivira izlazne priključke generatora. Ovu točku treba uzeti u obzir pri svakom pokretanju takvog kruga: uključite uređaj za predgrijavanje.

Mogući problemi

Prilikom rada generatora vjetra možda ćete imati:

• kršenje čvrstoće pričvršćivanja temelja ili mehaničkih strija. Treba ih povremeno pregledavati;

• zaleđivanje tijela i lopatica u hladnom vremenu dovodi do pojave dodatne težine, što stvara povećana opterećenja i smanjuje učinkovitost sustava;

• pogoršanje stabilnosti zbog kršenja brzine rotacije (mijenjanje brzine vjetra), što je najtipičnije za asinhrone generatore;

• požar u električnom krugu s oštećenjem izolacije.

Najbolji svjetski proizvođači generatora vjetra

Oprema ovih tvrtki pouzdano se dokazala, stoga ima velike troškove. Međutim, u početnoj fazi razvoja energije vjetra, možete pokušati napraviti sličan dizajn vlastitim rukama. Vještine stečene njegovom primjenom pomoći će procijeniti potencijal vjetra u vašem području bez velikih financijskih troškova.