Vindgeneratorer i Ryssland: hur man väljer, installerar och undviker besvikelse

Möjligheten att ta emot gratis el från vinden vädjar till många ägare av enskilda hus, men en viss del av dem misslyckas, är besviken över denna metod och skriver negativa recensioner i olika forum. Men du kan undvika misstag när du skapar sådana installationer och få ut det mesta av dem.

Vindgeneratorn med sin elektriska krets och designprinciper liknar alla andra elektrisk generator. Huvudskillnaden ligger i metoden att snurra sin rotor på grund av den kinetiska energin i de luftströmmar som fångas upp av de aerodynamiska bladen.

Uppskattade lokala förhållanden

Vindens hastighet och kraft måste pålitligt rotera motorhjulet, vars energi förbrukas av generatoren. Om detta inte görs kommer du att stå kvar utan el.

En ungefärlig uppskattning av sannolikheten för en aktiv vind kommer att stödjas av det genomsnittliga årliga vindfördelningsschemat. Tänk bara på att den är utformad för en höjd av 50 meter från jordens yta. För verkliga förhållanden är det nödvändigt att införa korrigeringar.

Den genomsnittliga årliga vindfördelningstabellen för Rysslands territorium, definierad för 50 meters höjder (för ökning, klicka på bilden):

Mer specifik information för varje område kan klargöras med anställda på den regionala väderstationen och ta hänsyn till den planerade installationshöjden. Det är inte nödvändigt att be dem om vindriktningar: vindgeneratorn roterar automatiskt.

Effekt av terräng och säsong

Beroende på säsong blåser vinden på olika sätt. I vissa områden kan det vara en lång lugn.

Dessutom minskas vindtrycket kraftigt:

• skog och närliggande träd;

• angränsande hus och byggnader;

• platsen för strukturen i låglandet eller bakom höjden.

För installation av vindkraftanläggningar är backtoppar som är öppna från alla håll bäst lämpade. Det är lämpligt att höja vindkraftverket till den högsta tillåtna höjden. Det är bättre att använda en separat, solid grund och ett torn med säkert fästa förlängningar som ökar stabiliteten: med kraftfullt vindtryck kan enorma vändkrafter uppstå.

Enskilda ägare monterar vindkraftanläggningar på husets tak eller vägg. Detta är inte det bästa alternativet. Det är tillämpligt för motorer med låg effekt: byggnadsstrukturen skakas ständigt genom att byta dynamiska belastningar, och ljudet från en roterande rotor överförs genom byggnadselement till bostadslokaler.

Exempel: på ett plant tak i byggnaden i ett angränsande varuhus - en två våningar byggd av armerad betongplattor under två år, arbetade ett torn med en antenn från mobiloperatören MTS. Efter det att sprickor dök upp mellan panelerna och taket började läcka, togs antennen bort och byggnaden omarbetades.

Att välja en vindhjuldesign

I hela mänsklighetens historia har ett stort antal enheter som drivs med vindkraft testats. Maximal verkningsgrad (hög verkningsgrad) är inneboende i strukturer som bildar en lyftkraft som de böjda bladen hos flygplansmotorpropeller (kom ihåg det berömda uttrycket ”Från propellern”) eller båt- / fartygsmotorer som ligger i vassa vinklar till kommande luft / vätskeflöden.

För att välja en modell av ett vindhjul, är det nödvändigt inte bara att känna till vindhastigheten (V), utan också att bestämma utformningen av fläktbladen. Deras huvudindikator är området för den svepte ytan (S) som påverkas av vindflödet.

För att uppskatta den effekt (N) som fläkten kan ta bort, används formeln: N = (SρV³)/2.

Värdet ρ är densiteten hos luftmassorna.

Vissa säljare hävdar effektiviteten hos enskilda vindkraftverk vid lufthastigheter upp till 3 m / s eller storleken på bladen som beskriver en cirkel med en radie av ≤1,3 meter under drift. Ersätt egenskaperna hos deras enheter i ovanstående formel: du kontrollerar tillförlitligheten för sådana reklamutdrag enligt fysikens grundläggande lagar.

Vind med en hastighet av ≤3m⁄sek kan inte tillförlitligt överföra energi till en konventionell vindgenerator. Men för sådana förhållanden kan du använda bladen med ökat område, vilket skapas genom att öka deras dimensioner - särskilt längden på 2 meter. Sådana strukturer är emellertid på grund av fyra meters längd mer lämpliga för industrianläggningar.

Om vi ​​återgår till schemat för fördelning av vindar och tar hänsyn till deras specifika effekt på vindhjulet (inte på 50 meters höjd), om vindarnas natur matchar den orange zonen (från 5 m / s) eller högre, kommer Voronezh State University att motivera kostnaderna för dess produktion och installation.

Vid höga vindhastigheter ökar den genererade kraften kraftigt. I sådana fall är bara vilken vindgenerator som är konfigurerad. I andra situationer kanske han inte uppfyller sina förväntningar.

Introduktion till tillverkarens specifikationer

Testning och kontroll av vindgeneratorns kraft utförs i fabriken: en vindtunnel med ett justerbart luftflöde från stationära fläktar. Detta kontrollerar de aerodynamiska egenskaperna hos flygplan och alla bilkroppar. Men denna metod återspeglar inte de verkliga driftsförhållandena för en vindelektrisk installation.

I en vindtunnel blåser vinden i en riktning med konstant ansträngning, men i verkligheten förändras den alltid något både i hastighet och riktning. Observera beteendet hos en regelbunden väderving. Och vindgeneratorn från den skiljer sig mycket från effekterna av acceleration och bromsning.

För att förstå detta räcker det med att försöka låsa upp ett enkelt lager (skovelblad) med handen och sedan rotorn på en elektrisk generator (eller motor) fylld med lindningar omgiven av elektromagnetiska fält. Den skapade oppositionen måste övervinnas även på tomgång. När du ansluter lasten (för detta är allt gjort) krävs det att du använder mer kraft.

Förändring i vindtrycket

Lite vindvindar (starkare / svagare) har liten effekt på rotorhastigheten och vindchocker - betydligt. För att motverka dem används olika dämpningssystem, inklusive bromsning och vikning av konstruktionselement.

Ett exempel är vindgeneratorer med ett högt kölläge (svansände). Under en stormpåverkan lutas hela strukturen plötsligt tillbaka till en ganska stor vikt.

Efter att ha minskat trycket, återgår den till sin plats. I ett vindvind, fördubblar tornets torn stormens energi. Och om en sådan vindgenerator är fixerad på byggnaden, uppfattar den sådana chocker. Bara hur?

Det elektromagnetiska bromssystemet fungerar bättre och mjukare, vilket stänger lindningarna i kritiska hastigheter. Men det är mycket mer komplicerat och dyrt.

Vindriktningsändring

Vind kan skapa vindar från olika sidor i ett horisontellt plan. Många konstruktioner av vindgeneratorer reagerar mycket känsligt på sådana laster på grund av den stora ytan på den svepte ytan på arbetsbladen.

Vindgeneratorer börjar upprepa vindbelastningens rörelse, men med en betydande massa passerar vindriktningens axel med tröghet och går till mycket större avböjningsvinklar.

Med betydande vindbyar kan den nå en vinkelrätt riktning eller glida genom den och stoppa i motsatt tillstånd till vinden. Vindhjulet stannar, återgår till sitt ursprungliga läge och går ut till driftläge. I dessa situationer fungerar inte vibrationsdämpningssystemet (om sådant finns).

Väderskoveln installeras inte heller omedelbart i riktningen, men massan är mycket mindre och ansträngningarna som används på elektromagnetiska processer tillämpas inte.

Blixtskydd

Av någon anledning glömmer de det eller minns det sist. Men förgäves. Platsen för metallkonstruktioner i hög höjd och till och med generering av elektricitet under åskväder skapar förutsättningarna för att locka blixtnedslag.

Det är enklare att tänka på utformningen av blixtskyddet och skapa det tillsammans med installationen av en vindgenerator än senare för att göra ändringarna.

Typiska vindkraftskretsar för hemstationen

Det är nödvändigt att bestämma den slutliga utformningen av vindgeneratorn med hänsyn till uppgifterna för den elektriska energiförbrukningen. Lastanslutningsdiagrammet bör hjälpa.

Ett förenklat diagram över ett huskraftverk med ett solbatteri och en vindgenerator (klicka på bilden för att förstora):

Det är nödvändigt att börja välja en vindgenerator enligt den genererade kraften enligt de principer som beskrivs i artikeln “Solkraftverk för hemmet”. Läs den här artikeln så kommer du att förstå att vind- och solstationer fungerar på samma algoritmer.

Observera att sådana stationer kan passa perfekt i det övergripande schemat och komplettera varandra och arbeta tillsammans med samma kraftutrustning: inverterare, styrenheten och batterier kan fungera från valfri källa: solpaneler, vind.

Under vissa förhållanden är det ekonomiskt genomförbart. Även om du kan överge solbatteriet och bara arbeta från en vindgenerator. Valet är ditt.

Vissa källor rekommenderar användning av en vindgenerator utan styrenhet och batterier för att driva värmeelementen som värmer upp pannor eller glödlampor. Det finns ett moget säd i denna idé: schemat förenklas kraftigt. Men nichromtrådar i kallt tillstånd har lågt aktivt motstånd, vilket helt enkelt stänger av generatorens utgångar. Denna punkt bör beaktas vid varje start av en sådan krets: slå på förvärmaren.

Möjliga problem

När du använder en vindgenerator kan du uppleva:

• brott mot hållfastheten eller mekaniska sträckmärken. De bör inspekteras regelbundet.

• isbildning av kroppen och bladen i kallt väder leder till uppkomsten av ytterligare vikt, vilket skapar ökade belastningar och minskar systemets effektivitet;

• försämring av stabiliteten på grund av en kränkning av rotationshastigheten (växlande vindhastighet), vilket är mest typiskt för asynkrona generatorer;

• eld i den elektriska kretsen med isoleringsskador.

De bästa globala tillverkarna av vindgeneratorer

Dessa företags utrustning har pålitligt bevisat sig, därför kostar det höga kostnader. I det första stadiet av utvecklingen av vindkraft kan du dock försöka göra en liknande design med dina egna händer. Färdigheterna från dess implementering hjälper till att utvärdera potentialen för vindbelastning i ditt område utan stora finansiella kostnader.