Windgenerators in Rusland: hoe te kiezen, installeren en teleurstelling te voorkomen

De mogelijkheid om gratis elektriciteit te ontvangen door de wind spreekt veel eigenaren van individuele huizen aan, maar een bepaald deel van hen faalt, is teleurgesteld in deze methode en schrijft negatieve beoordelingen in verschillende forums. Maar u kunt fouten bij het maken van dergelijke installaties voorkomen en er het maximale uit halen.

De windgenerator met zijn elektrische circuit en ontwerpprincipes lijkt op elke andere elektrische generator. Het belangrijkste verschil ligt in de methode om de rotor te laten draaien vanwege de kinetische energie van de luchtstromen die worden opgevangen door de aerodynamische bladen.

Geschatte lokale omstandigheden

De snelheid en het vermogen van de wind moeten de waaier van de motor betrouwbaar laten roteren, waarvan de energie door de generator wordt verbruikt. Als dit niet wordt gedaan, blijft er geen elektriciteit over.

Een geschatte schatting van de waarschijnlijkheid van een actieve wind zal worden geholpen door het gemiddelde jaarlijkse winddistributieschema. Houd er rekening mee dat het is ontworpen voor een hoogte van 50 meter van het aardoppervlak. Voor reële omstandigheden moeten correcties worden aangebracht.

De gemiddelde jaarlijkse windverdelingskaart voor het grondgebied van Rusland, gedefinieerd voor hoogten van 50 meter (klik voor vergroting op de foto):

Meer specifieke informatie voor elk gebied kan worden verduidelijkt met het personeel van het regionale weerstation en rekening houden met de geplande installatiehoogte. Het is niet nodig om hen de windrichting te vragen: de windgenerator roteert automatisch.

Effect van terrein en seizoen

Afhankelijk van het seizoen waait de wind op verschillende manieren. In sommige gebieden kan er een lange stilte zijn.

Bovendien wordt de winddruk sterk verlaagd:

• bos en bomen in de buurt;

• aangrenzende huizen en gebouwen;

• de locatie van de structuur in het laagland of achter de verhoging.

Voor de installatie van elektrische windinstallaties zijn heuveltoppen die vanuit alle richtingen open zijn het meest geschikt. Het is raadzaam om de windturbine op de maximaal toelaatbare hoogte te brengen. Het is beter om een ​​afzonderlijke, solide basis en een toren te gebruiken met stevig bevestigde verlengingen die de stabiliteit verhogen: met krachtige winddruk kunnen enorme kantelkrachten optreden.

Individuele eigenaren monteren windenergie-installaties op het dak of de muur van het huis. Dit is niet de beste optie. Het is van toepassing op motoren met laag vermogen: de structuur van het gebouw zal constant worden geschud door dynamische belastingen te veranderen, en het geluid van een roterende rotor wordt via bouwelementen naar woongebouwen overgedragen.

Voorbeeld: op een plat dak van het gebouw van een aangrenzend warenhuis - een gebouw met twee verdiepingen van platen van gewapend beton, een toren met een antenne van de mobiele operator MTS werkte twee jaar. Nadat er scheuren tussen de panelen waren verschenen en het dak begon te lekken, werd de antenne verwijderd en werd het gebouw gereviseerd.

Een windwielontwerp kiezen

In de hele geschiedenis van de mensheid zijn een groot aantal apparaten getest die worden aangedreven door windenergie. Maximale efficiëntie (hoge efficiëntie) is inherent aan structuren die een hefkracht vormen, zoals de gebogen bladen van propellers van vliegtuigmotoren (denk aan de beroemde uitdrukking "Van de propeller") of boot- / scheepsmotoren die onder scherpe hoeken staan ​​op tegemoetkomende lucht / vloeistofstromen.

Om een ​​model van een windwiel te kiezen, is het niet alleen noodzakelijk om de windsnelheid (V) te kennen, maar ook om het ontwerp van de ventilatorbladen te bepalen. Hun belangrijkste indicator is het gebied van het geveegde oppervlak (S), dat wordt beïnvloed door de windstroom.

Om het vermogen (N) te schatten dat de ventilator kan verwijderen, wordt de formule gebruikt: N = (SρV³)/2.

De waarde ρ is de dichtheid van luchtmassa's.

Sommige verkopers claimen de efficiëntie van individuele windenergie-installaties bij luchtsnelheden tot 3 m / s of de grootte van de bladen die tijdens bedrijf een cirkel beschrijven met een straal van ≤1,3 meter. Vervang de kenmerken van hun apparaten in de bovenstaande formule: u controleert de betrouwbaarheid van dergelijke reclameverklaringen volgens de elementaire natuurwetten.

Wind met een snelheid van ≤3m⁄sec kan geen betrouwbare energie overbrengen naar een conventionele windgenerator. Maar voor dergelijke omstandigheden kunt u de bladen met een groter gebied gebruiken, dat wordt gecreëerd door hun afmetingen te vergroten - vooral de lengte van 2 meter. Dergelijke structuren zijn echter, vanwege de overspanning van vier meter, meer geschikt voor industriële installaties.

Als we terugkeren naar het schema voor de verdeling van de wind en rekening houden met hun specifieke effect op het windwiel (niet op een hoogte van 50 meter), dan zal de Voronezh State University de kosten van de productie en installatie rechtvaardigen als de aard van de wind overeenkomt met de oranje zone (vanaf 5 m / s) of hoger.

Bij hoge windsnelheden neemt het opgewekte vermogen sterk toe. In dergelijke gevallen is elke windgenerator geconfigureerd. In andere situaties kan hij zijn verwachtingen niet waarmaken.

Inleiding tot specificaties van de fabrikant

Het testen en controleren van het vermogen van de windgenerator wordt in de fabriek uitgevoerd: een windtunnel met een instelbare luchtstroom van stationaire ventilatoren. Dit controleert de aerodynamische eigenschappen van vliegtuigen en alle carrosserieën. Maar deze methode weerspiegelt niet de werkelijke bedrijfsomstandigheden van een elektrische windinstallatie.

In een windtunnel blaast de wind met constante inspanning in één richting, maar in werkelijkheid verandert deze altijd enigszins, zowel in snelheid als in richting. Let op het gedrag van een normale windwijzer. En de windgenerator ervan verschilt sterk van de effecten van versnelling en remmen.

Om dit te begrijpen, is het voldoende om te proberen met uw hand een eenvoudig lager (schoepbladen) af te wikkelen, en vervolgens de rotor van een elektrische generator (of motor) gevuld met wikkelingen omringd door elektromagnetische velden. De gecreëerde oppositie moet zelfs bij inactiviteit worden overwonnen. Bij het aansluiten van de belasting (hiervoor is alles gedaan), is het vereist om meer vermogen toe te passen.

Verandering in winddruk

Lichte windstoten (sterker / zwakker) hebben weinig effect op de rotorsnelheid en windstoten - aanzienlijk. Om ze tegen te gaan, worden verschillende dempingsschema's gebruikt, waaronder remmen en vouwen van structurele elementen.

Een voorbeeld zijn windgenerators met een hoge kielpositie (staarteinde). Tijdens een storminslag wordt de hele constructie abrupt teruggekanteld tot een vrij groot gewicht.

Na het verminderen van de druk keert het terug naar zijn plaats. In één windvlaag verdubbelen de torens van de toren de energie van de storm. En als zo'n windgenerator op het gebouw is bevestigd, neemt het dergelijke schokken waar. Hoe dan?

Het elektromagnetische remsysteem werkt beter en zachter, waardoor de wikkelingen bij kritieke snelheden worden gesloten. Maar het is veel gecompliceerder en duurder.

Windrichting veranderen

Wind kan windvlagen van verschillende kanten in een horizontaal vlak veroorzaken. Veel ontwerpen van windgeneratoren reageren zeer gevoelig op dergelijke belastingen vanwege het grote oppervlak van het geveegde oppervlak van de werkende bladen.

Windgenerators beginnen de beweging van de windbelasting te herhalen, maar met een aanzienlijke massa passeert de as van de windrichting door traagheid en gaat naar veel grotere afbuighoeken.

Met aanzienlijke windstoten kan het een loodrechte richting bereiken of erdoorheen glijden en in de tegengestelde richting van de wind stoppen. Het windwiel stopt, keert terug naar de oorspronkelijke positie en verlaat de bedieningsmodus. In deze situaties werkt het trillingsdempingssysteem (indien aanwezig) niet goed.

De windwijzer wordt ook niet onmiddellijk in de richting geïnstalleerd, maar de massa is veel minder en de inspanningen die worden besteed aan elektromagnetische processen worden niet toegepast.

Bliksembeveiliging

Om de een of andere reden vergeten ze het of onthouden het als laatste. Maar tevergeefs. De locatie van metalen structuren op grote hoogte, en zelfs het genereren van elektriciteit tijdens een onweersbui, creëert de voorwaarden voor het aantrekken van bliksempotentialen.

Het is eenvoudiger om na te denken over het ontwerp van bliksembeveiliging en het samen met de installatie van een windgenerator te maken dan later om de wijzigingen uit te voeren.

Typisch huisstation windcircuits

Het is noodzakelijk om het definitieve ontwerp van de windgenerator te bepalen, rekening houdend met de taken van elektrisch energieverbruik. Het aansluitschema van de belasting zou moeten helpen.

Een vereenvoudigd diagram van een thuiscentrale met een zonnebatterij en een windgenerator (klik op de afbeelding om te vergroten):

Het is noodzakelijk om te beginnen met het selecteren van een windgenerator op basis van het opgewekte vermogen volgens de principes die in het artikel worden beschreven “Zonne-energiecentrales voor thuis”. Lees dit artikel en u zult begrijpen dat wind- en zonnestations op dezelfde algoritmen werken.

Houd er rekening mee dat dergelijke stations perfect in het algehele schema kunnen passen en elkaar kunnen aanvullen, in samenwerking met dezelfde krachtapparatuur werken: inverter, de controller en batterijen kan werken vanuit elke bron: zonnepanelen, wind.

Onder bepaalde omstandigheden is het economisch haalbaar. Hoewel je de zonnebatterij kunt verlaten en alleen vanuit een windgenerator kunt werken. De keuze is aan jou.

Sommige bronnen bevelen het gebruik aan van een windgenerator zonder controller en batterijen om de verwarmingselementen aan te drijven die het water van ketels of gloeilampen verwarmen. Er zit een rijpe korrel in dit idee: het schema is sterk vereenvoudigd. Maar nichrome filamenten in koude toestand hebben een lage actieve weerstand, die eenvoudigweg de uitgangsklemmen van de generator shunt. Met dit punt moet bij elke start van een dergelijk circuit rekening worden gehouden: schakel het voorverwarmingsapparaat in.

Mogelijke problemen

Bij gebruik van een windgenerator kunt u het volgende ervaren:

• schending van de sterkte van de funderingsbevestiging of mechanische striae. Ze moeten regelmatig worden geïnspecteerd;

• ijsvorming van het lichaam en de bladen bij koud weer leidt tot het verschijnen van extra gewicht, dat verhoogde belastingen creëert en de efficiëntie van het systeem vermindert;

• verslechtering van de stabiliteit als gevolg van een schending van de rotatiesnelheid (veranderende windsnelheid), wat het meest typerend is voor asynchrone generatoren;

• brand in het elektrisch circuit met isolatieschade.

De beste wereldwijde fabrikanten van windgeneratoren

De apparatuur van deze bedrijven heeft zich betrouwbaar bewezen, daarom kost het veel geld. In de beginfase van de ontwikkeling van windenergie kun je echter proberen een soortgelijk ontwerp met je eigen handen te maken. De vaardigheden die zijn opgedaan bij de implementatie ervan, helpen het potentieel voor windbelasting in uw regio te beoordelen zonder grote financiële kosten.