Вятърни генератори в Русия: как да изберем, инсталираме и да избегнем разочарованието

Възможността да получават безплатно електричество от вятъра се харесва на много собственици на отделни къщи, но определена част от тях се проваля, разочарована е от този метод и пише отрицателни отзиви в различни форуми. Но можете да избегнете грешки при създаването на такива инсталации и да извлечете максимума от тях.

Вятърният генератор със своята електрическа верига и принципи на дизайн прилича на всеки друг електрически генератор, Основната разлика се състои в метода на въртене на ротора му поради кинетичната енергия на въздушните потоци, улавяни от аеродинамичните лопатки.

Прогнозни местни условия

Скоростта и силата на вятъра трябва надеждно да завъртят работното колело на двигателя, енергията на който се изразходва от генератора. Ако това не бъде направено, тогава ще останете без електричество.

Приблизителната оценка на вероятността за активен вятър ще бъде подпомогната от средногодишния график за разпространение на вятъра. Само имайте предвид, че е проектиран на височина 50 метра от повърхността на земята. За реални условия е необходимо да се въведат корекции.

Средната годишна диаграма за разпределение на вятъра за територията на Русия, определена за височини от 50 метра (за увеличение кликнете върху снимката):

По-конкретна информация за всяка област може да се изясни с персонала на регионалната метеорологична станция и да се вземе предвид планираната височина на инсталацията. Не е необходимо да ги питате за направления на вятъра: генераторът на вятъра се върти автоматично.

Ефект от терена и сезона

В зависимост от сезона, вятърът духа по различни начини. В някои области може да има дълго затишие.

В допълнение, налягането на вятъра рязко се понижава:

• гора и близки дървета;

• съседни къщи и сгради;

• разположението на конструкцията в ниско или повишено положение.

За монтиране на вятърни електрически инсталации най-подходящи са върховете на хълмовете, които са отворени от всички посоки. Препоръчително е да вдигнете вятърната турбина до максимално допустимата височина. По-добре е да използвате отделна, здрава основа и кула със сигурно прикрепени разширения, които увеличават стабилността: при мощно налягане на вятъра могат да възникнат огромни сили за преобръщане.

Отделни собственици монтират вятърни електроинсталации на покрива или стената на къщата. Това не е най-добрият вариант. Приложимо е за двигатели с ниска мощност: конструкцията на сградата ще бъде постоянно разклатена чрез промяна на динамични натоварвания, а шумът от въртящ се ротор ще се предава чрез строителни елементи към жилищни помещения.

Пример: върху плосък покрив на сградата на съседен универсален магазин - двуетажна сграда, направена от стоманобетонни плочи за две години, работи кула с антена на мобилния оператор MTS. След като между панелите се появиха пукнатини и покривът започна да тече, антената беше премахната и сградата беше основна.

Избор на дизайн на вятърно колело

В цялата история на човечеството са тествани огромен брой устройства, задвижвани от вятърна енергия. Максималната ефективност (висока ефективност) е присъща на конструкции, които образуват повдигаща сила, като извити ножи на витлата на двигателя на самолета (помнете известния израз „От витлото“) или моторни лодки / кораби, разположени под остри ъгли към протичащите потоци въздух / течност.

За да изберете модел на вятърно колело, е необходимо не само да знаете скоростта на вятъра (V), но и да определите дизайна на лопатките на вентилатора. Основният им индикатор е площта на пометената повърхност (S), която се влияе от вятърния поток.

За да се оцени мощността (N), която вентилаторът може да премахне, се използва формулата: N = (SρV³)/2.

Стойността ρ е плътността на въздушните маси.

Някои продавачи твърдят, че ефективността на отделните вятърни централи при скорости на въздуха до 3 m / s или размера на лопатките, които описват кръг с радиус ≤1.3 метра по време на работа. Заменете характеристиките на техните устройства с горната формула: проверявате надеждността на такива рекламни изявления в съответствие с елементарните закони на физиката.

Вятърът със скорост ≤ 3m⁄sec не може надеждно да предава енергия на конвенционален вятър. Но за такива условия можете да използвате остриетата с увеличена площ, което се създава чрез увеличаване на техните размери - особено дължината от 2 метра. Въпреки това, такива конструкции, поради четириметровата педя, са по-подходящи за промишлени предприятия.

Ако се върнем към графика на разпространение на ветровете и вземем предвид специфичния им ефект върху колелото на вятъра (не на височина 50 метра), тогава ако естеството на ветровете съвпада с оранжевата зона (от 5 m / s) или по-високо, Воронежският държавен университет ще оправдае разходите за неговото производство и монтаж.

При високи скорости на вятъра генерираната мощност рязко се увеличава. В такива случаи е конфигуриран всеки генератор на вятър. В други ситуации той може да не оправдае очакванията си.

Въведение в спецификациите на производителя

Тестване и проверка на мощността на вятърния генератор се извършва във фабриката: вятърен тунел с регулируем въздушен поток от неподвижни вентилатори. С това се проверяват аеродинамичните характеристики на въздухоплавателното средство и всички каросерии на автомобилите. Но този метод не отразява реалните условия на работа на вятърната електрическа инсталация.

Във вятърния тунел вятърът духа в една посока с постоянно усилие, но в действителност винаги се променя донякъде както по скорост, така и по посока. Спазвайте поведението на редовна метеорологична фреза. А вятърният генератор от него е много различен от ефектите на ускорението и спирането.

За да разберете това, достатъчно е да опитате да развиете с ръка обикновен лагер (лопатки), а след това ротора на електрически генератор (или двигател), натъпкан с намотки, заобиколен от електромагнитни полета. Създадената опозиция ще трябва да бъде преодоляна дори на празен ход. При свързване на товара (в името на това всичко е направено) е необходимо да се приложи повече мощност.

Промяна в налягането на вятъра

Леките пориви на вятъра (по-силен / по-слаб) имат малък ефект върху скоростта на ротора, а ударите на вятъра - значително. За да се противодействат на тях, се използват различни схеми на затихване, включително спиране и сгъване на конструктивни елементи.

Пример за това са вятърните генератори с високо положение на кила (край на опашката). По време на буря, цялата структура рязко се накланя обратно до доста голяма тежест.

След намаляване на налягането се връща на мястото си. В един порив на вятъра кулите на кулата удвояват енергията на бурята. И ако такъв ветрогенератор е фиксиран върху сградата, тогава той възприема такива сътресения. Само как?

Електромагнитната спирачна система работи по-добре и по-меко, което затваря намотките при критични скорости. Но е много по-сложно и скъпо.

Промяна на посоката на вятъра

Вятърът може да създава пориви от различни страни в хоризонтална равнина. Много проекти на ветрогенератори са много чувствителни към такива натоварвания поради голямата площ на пометената повърхност на работните остриета.

Вятърните генератори започват да повтарят движението на натоварването на вятъра, но, имайки значителна маса, оста на посоката на вятъра преминава по инерция и отива в много по-големи ъгли на отклонение.

Със значителни пориви на вятъра той може да достигне перпендикулярна посока или да се плъзне през него и да спре в противоположното на вятъра състояние. Вятърното колело ще спре, ще се върне в първоначалното си положение и ще излезе в работен режим. В тези ситуации системата за затихване на вибрациите (ако има такава) не функционира добре.

Флюгерът също не се монтира веднага в посока, но масата му е много по-малка и усилията, изразходвани за електромагнитни процеси, не се прилагат.

Мълниезащита

По някаква причина те забравят за него или го помнят последно. Но напразно. Разположението на металните конструкции на голяма надморска височина и дори генерирането на електричество по време на гръмотевична буря създава предпоставките за привличане на светкавични потенциали.

По-лесно е да помислите върху дизайна на мълниезащита и да го създадете заедно с инсталирането на ветрогенератор, отколкото по-късно да направите модификациите.

Типична вятърна схема за домашна станция

Необходимо е да се определи окончателния проект на вятърния генератор, като се вземат предвид задачите на потреблението на електрическа енергия. Диаграмата за свързване с товар трябва да помогне.

Опростена схема на домашна електроцентрала със слънчева батерия и вятър генератор (кликнете върху снимката, за да я увеличите):

Необходимо е да започнете да избирате ветрогенератор според генерираната мощност на принципите, описани в статията „Слънчеви централи за дома“, Прочетете тази статия и ще разберете, че вятърните и слънчевите станции работят по едни и същи алгоритми.

Моля, обърнете внимание, че такива станции могат перфектно да се впишат в общата схема и да се допълват взаимно, като работят заедно на едно и също захранващо оборудване: инвертор, контролера и батерии може да работи от всеки източник: слънчеви панели, вятър.

При определени условия това е икономически осъществимо. Въпреки че можете да изоставите слънчевата батерия и да работите само от ветрогенератор. Изборът е ваш.

Някои източници препоръчват използването на ветрогенератор без контролер и батерии за захранване на нагревателните елементи, които загряват водата от котлите или крушките с нажежаема жичка. В тази идея има узряло зърно: схемата е значително опростена. Но нихромните нишки в студеното състояние имат ниско активно съпротивление, което просто мантира изходните изводи на генератора. Тази точка трябва да се вземе предвид при всяко стартиране на такава верига: включете устройството за предварително нагряване.

Възможни проблеми

Когато работите с ветрогенератор, може да изпитате:

• нарушение на здравината на закрепването на основата или механични разширения. Те трябва да се проверяват периодично;

• обледеняване на тялото и лопатките в студено време води до появата на допълнително тегло, което създава увеличени натоварвания и намалява ефективността на системата;

• влошаване на стабилността поради нарушаване на скоростта на въртене (променяща се скорост на вятъра), което е най-типично за асинхронните генератори;

• пожар в електрическата верига с повреда на изолацията.

Най-добрите световни производители на ветрогенератори

Оборудването на тези компании се е доказало надеждно, поради което има висока цена. Въпреки това, на началния етап от развитието на вятърната енергия, можете да опитате да направите подобен дизайн със собствените си ръце. Уменията, придобити от прилагането му, ще ви помогнат да оцените потенциала за вятърни товари във вашия район без големи финансови разходи.