Ветряки стали обычным явлением, их рассматривают как способ экономии. Воздушные потоки над землей содержат много энергии, которую используют в промышленных ветротурбинах и мини-ветряных установках для дома.
Здесь излагается информация о том, как правильно выбрать и установить ветрогенератор для частного дома. Статья содержит правила сборки и эксплуатации мини электростанций. Покупателям предлагаются рекомендации по выбору и рейтинг популярных моделей.
Конструкция и принцип работы ветротурбин
Ветровые генераторы – устройства, превращающие энергию ветра в электричество. Эти автономные источники электроснабжения хорошо подходят для использования в частных домах, небольших и средних фермах, промышленных объектах.
Стандартная мини-электростанция для дома имеет следующие функциональные составляющие:
- Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
- Генератор для продуцирования переменного тока.
- Контроллер Обеспечивает автоматическое управление ветряной станцией, регулируя подзарядку аккумуляторов и распределение энергоресурсов между устройствами.
- НакопительАккумуляторные батареи для хранения вырабатываемого электричества.
- Инвертор Для соответствия параметрам вырабатываемой энергии сетевым нормам.
- МачтаПодъёмная конструкция, поднимающая лопасти до заданной высоты от поверхности земли.
Мачты бывают различного типа: самостоятельные без растяжек, прочно закреплённые и поворотные на растяжках. Поворотные мачты способны опускаться и подниматься для обслуживания и ремонтных работ.
В реальности энергию с ветряной электростанции потребитель не получает напрямую.
После генератора устанавливается контроллер, преобразующий переменный ток в постоянный. Такой электрический ток накапливается и хранится в аккумуляторах. Затем через инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный, энергия подается частной электросети.
Такая схема снижает колебания напряжения и аккумулирует энергию при полном отсутствии потребления. В результате, можно использовать ветряные генераторы с мощностью меньше общей мощности бытовой техники.
Автономную ветряную станцию дополняют солнечными модулями и топливными генераторами.
При использовании нескольких устройств для электроснабжения схеме добавляют автоматический выключатель (АВР). Его назначение — запуск резервного источника альтернативной энергии при отсечке основного.
Ветряные станции применяют разнообразные конструкции роторов — вращающихся деталей. Каждая конструкция обладает своими достоинствами и недостатками, различной эффективностью и функциональностью. В настоящее время разработано множество автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.
Виды ветряных электростанций
Ветрогенераторы бывают автономными и сетевыми.
Другие системы состоят из десятков или сотен ветряных турбин, образующих единое целое и подающие энергию в общую сеть. Мощность автономных агрегатов редко превышает 75 киловатт, тогда как мощность сетевых установок начинается с отметки в 100 киловатт.
По типу конструкции различают ветряные генераторы.
- с вертикальной осью вращения;
- с горизонтальной осью вращения.
Эти приборы применяют в разнообразных условиях, но чаще всего используют модели с горизонтальной осью. Они действуют подобно обычным флюгерам и обладают сходной конструкцией. Ротор вращается параллельно земле.
Эти агрегаты обладают высокой эффективностью (примерно 40%), простым управлением мощностью и приемлемой стоимостью, однако вызывают высокий уровень шума и вибраций. Кроме того, их нужно устанавливать в соответствии с направлением ветра.
Ветряные генераторы с вертикальной осью вращения обладают компактнее конструкцией и меньше подвержены влиянию внешних условий.
В этих устройствах турбины установлены под прямым углом к поверхности земли. Такие конструкции работают даже при слабом ветре и не требуют определенного направления ветра.
Есть существенный недостаток: КПД этих генераторов равен лишь 15 %. Также их цена выше, чем у моделей с вертикальной осью вращения.
Модели ветротурбин отличаются не только местоположением вращательной оси, но и…
- количеством лопастей Существуют ветряки с двумя, тремя и множеством лопастей.
- материалами изготовления функциональных деталей – с парусными и жёсткими лопастями;
- шагом винта – регулируемый или фиксированный.
Многолопастные ветряки начинают вращаться при небольшом ветре, в отличие от двух- и трёхлопастных, которым нужен сильный ветер для работы. Однако каждое дополнительное лопасть увеличивает сопротивление колеса, затрудняя достижение стандартных оборотов генератора.
В зависимости от материала изготовления лопастей для ветроустановкиВ процессе работы могут появиться некоторые трудности. Парусные детали изготавливаются легче, поэтому обладают более низкой стоимостью.
Для надежного действия ветротурбины при автономном энергоснабжении лучше выбирать модели с жесткими металлическими или стеклопластиковыми лопатками.
По шагу винта переменного типа также не все однозначно. Изменяемый шаг заметно расширяет диапазон эффективных скоростей работы ветряной станции, что положительно сказывается на ее работе. Однако такой механизм понижает общую надежность стационарной установки и значительно увеличивает массу ветроколеса, усложняя эксплуатацию агрегата.
Целесообразность установки ветрогенератора
В настоящее время малые ветряные электростанции пользуются популярностью как источник энергии с возможностью существенных финансовых выгод.
Такие приборы обычно размещают на садовых участках, вне районов с общим электричеством. Это лишь одна из причин, по которой многие выбирают подобные конструкции.
Установка ветротурбины возможна не на всех участках. Для бесперебойной работы мини-электростанции в течение гарантийного срока необходимо, чтобы погодные условия региона соответствовали характеристикам оборудования.
Монтаж конструкции с ветряком выгоден лишь при скорости ветра не ниже 4,5-5 метров в секунду.
Для получения приблизительных средних годовых скоростей ветра по регионам следует изучить карту ветров.
Измерительную систему следует разместить на значительной высоте, чтобы постройки и деревья вблизи не влияли на точность измерений.
Для установки ветряной мини-электростанции в доме необходимо предусмотреть свободное пространство, чтобы ветер мог беспрепятственно обдувать лопасти со всех сторон.
Ветротурбины лучше всего устанавливать на возвышенностях, где плотность воздуха выше, что приводит к росту скорости и давления ветра. Морские зоны и степи тоже подходят для этого.
Любые преграды в зоне до 250 метров скажут о себе. работу ветрогенератораЧтобы достичь наилучших показателей эффективности, ось турбины должна располагаться выше преград не менее чем на 4-5 метров.
Правила выбора оборудования
Подбор ветряного генератора для дома – ответственное дело.
Необходимо заранее подготовить базовые данные.
- Определить расчетное и предельное энергопотребление жилого помещения.
- Проанализировать среднесуточную скорость ветра в районе жилья, чтобы установить периоды покоя ветроэнергетической установки.
- При выборе места для установки ветряной станции важно учитывать климат региона. В районах с суровыми зимами эксплуатация такой станции может быть экономически нецелесообразной.
- Определить уровень шума, производимого работающими ветротурбинами.
- Сравнить технические характеристики устройств различных производителей.
Выбор комплектующих функциональных деталей для ветряной электростанции ведется по расчетной мощности. Влияет также номинальная скорость ветра – величина, при которой ветротурбина вырабатывает планируемое количество электроэнергии.
Важно отметить, что мощь ветряной установки определяется диаметром колеса, создаваемого лопастями. Увеличение его размера вдвое позволит получить вчетверо больше электроэнергии при неизменной скорости ветра.
Объём аккумуляторных батарей также имеет значение. Дома должны иметь достаточную энергию для работы в случае отсутствия ветра.
Небольшие ветротурбины с легкими короткими опорами устанавливают собственными силами. Основание центральной стойки размещают на прочном железобетонном основании. По бокам к конструкции крепят 3-4 растяжки для обеспечения устойчивости.
Примерные цены и окупаемость ветрогенераторов
Ветряные установки всё чаще выбирают для обеспечения энергонезависимостью коттеджей.
Установка ветряков уместна в населенных пунктах без стабильного электроснабжения.
В подобных ситуациях ветровые электростанции могут стать решением. У них есть ряд достоинств.
- Преобразование энергии воздушных потоков в бесплатную электроэнергию.
- экологическая безопасность ветротурбин;
- Необходимость сырья и отходов исключена при выпуске электричества.
- минимальный износ функциональных деталей;
- длительный срок эксплуатации – 25-30 лет;
- Не требуется постоянного наблюдения за работой ветряной электростанции.
К минусам относят изменчивость и невозможность предугадать силу ветра. Для уменьшения потерь требуется дублирование источника или установка дополнительного буфера для накопления энергии.
Вращающееся ветроколесо может представлять опасность для птиц, летящих в его зоне.
Установка ветровых установок для домашнего пользования стоит дорого из-за крупных размеров и используемых материалов. В комплект входят контроллер, аккумуляторы, инверторная установка и мачта.
Российские бытовые ветрогенераторы и качественные китайские установки стоят существенно дешевле европейских. Стоимость отечественных ветряков с вертикальной осью номинальной мощностью до 2 кВт колеблется от 1300 до 2500 долларов.
При этой стоимости комплект поставки содержит только генератор с лопастями. Прочее оборудование покупают по отдельности или … сделать своими рукамиУстановка с полным комплектом оборудования стоит больше на 40-50%.
Стоимость ветряных электростанций для дома, мощностью от трёх до семи киловатт, значительно выше. Генераторы с комплектующими составят для покупателя пять тысяч до двенадцати тысяч долларов.
Даже при возможных перебоях электропитания установка ветрогенератора не всегда оправдана. Монтаж системы бесперебойного питания, основанной на промышленных аккумуляторах и ИБП, более простой и экономичный вариант.
В регионах без централизованного энергоснабжения целесообразно устанавливать ветровые электростанции. Срок окупаемости составит 25 лет.
Перед покупкой деталей для создания ветряной электростанции рекомендуется … расчеты по формуламВ рекомендованной нами статье представлен способ расчёта, а также порядок и правила его выполнения.
Обзор лучших брендов и установок
Российский рынок ветряных генераторов предлагает как надежные и доступные отечественные модели, так и разнообразные по функционалу ветряки от зарубежных производителей. Для выбора подходящей установки для дома необходимо сравнить характеристики различных агрегатов.
№1 — ветрогенераторы Condor Home (Россия)
Серия ветряков для дома включает устройства мощностью от 0,5 до 5 кВт. Веб-сайты могут служить основным или дополнительным источником электричества. Станции Condor Home адаптированы для работы в условиях низких температур и способны производить энергию даже при слабом ветре.
Генератор может быть выполнен из пластика или литого алюминия, лопасти – из стеклопластика. В конструкцию входит эффективная двойная система торможения. Мачта составная, на растяжках, достигает высоты 8-12 метров. Установка агрегатов требует свайного или бетонного фундамента.
В базовую комплектацию входят мачта с растяжками, генератор, ротор со спиралями, контроллер заряда и крепежные детали.
№2 — мини-электростанции Falcon Euro (Россия)
Это высокотехнологичные ветряные генераторы вертикального типа мощностью 1-15 кВт. Их применяют для питания потребителей, находящихся подальше от сетей электропередач, как основным, так и резервным источником энергии. Возможно использование в составе комплекса с солнечными панелями и генератором на топливе.
Ветряки комплектуются мощными неодимовыми магнитами. Для запуска установки требуется скорость ветра от 1,5 м/с, номинальная – 11 м/с. Аэродинамический тормоз ограничивает обороты колеса. Производитель заявляет срок эксплуатации 20 лет, гарантия на мини-электростанции составляет 36 месяцев.
Базовый комплект установки Falcon Euro состоит из нескольких функциональных элементов: ветроколеса, генератора и контроллера, мачты, закладных деталей. Инверторную установку и аккумуляторные батареи выбирают отдельно.
Ветряные установки Sokol Air Vertical производства России, номер три.
Ветрогенераторы этой марки способны снабжать электроэнергией как скромные домики, так и средние организации. Для домашнего потребления выпускаются приборы серии SAV мощностью от 0,5 до 15 кВт.
Высокую эффективность показывают при слабых ветрах, бесперебойно функционируют при низких и высоких температурах в диапазоне от -50 °C до +50 °C, отличаются низким уровнем шума и стойкостью к внешним воздействиям.
Производство электричества агрегатами Sokol Air Vertical не подвержено влиянию направления ветра. Вертикально-осевые установки функционируют в автоматическом режиме без персонала по техническому обслуживанию. В конструкции предусмотрена электромагнитная и аэродинамическая система торможения для ограничения оборотов ветроколеса.
В лопастях, сделанных из армированного полиэфира или авиационного алюминия (в зависимости от модели), применяется самораскручивающийся профиль. Генератор представляет собой многополюсный трехфазный с возбуждением от постоянных магнитов.
В состав базовой комплектации ветряной электростанции входят: ветроустановка с контроллером заряда аккумуляторов, мачта с растяжками, монтажный набор. Инвертор и аккумуляторы определяются по техническому заданию дополнительно.
№4 — ветрогенераторы Energy Wind (Россия)
Клиентам предлагаются однолопастные и трёхлопастные установки общего назначения мощностью от 1 до 10 кВт. Такие ветрогенераторы идеально подходят для реализации проектов по электроснабжению индивидуальных жилых построек и загородных домов.
Energy Wind основываются на прочных лопастях из армированного стекловолокна, покрытых автоэмалью, и надежной системе удаления из воздушного потока. Эти агрегаты с горизонтальной осью вращения стабильно работают при температурах от -40 до +40 градусов Цельсия.
Минимальная скорость ветра для работы – 2 метра в секунду, при некоторых положениях лопастей – 3 метра в секунду. Рекомендуемая высота мачты: 8-20 метров. Средний срок эксплуатации установок российского производства – 25 лет, официальная гарантия производителя – 3 года.
В базовую комплектацию установок входит генератор на постоянных магнитах с креплением к мачте и поворотным механизмом, лопасти и комплект крепежей для сборки. Мачта, контроллер, инвертор и аккумуляторы для накопления энергии покупаются отдельно.
№5 — ветряки Altek EW (Китай)
Ветротурбины с горизонтальной осью вращения обеспечивают электроэнергией дома и дачи, имеющие мощность от 1 до 10 киловатт.
Защитный кожух ветряных электростанций Altek EW сделан из алюминиевого сплава, благодаря чему конструкция получается легче. Металлические части генератора снабжены кремниевым покрытием для повышения теплостойкости.
Из фиброармированного пластика сделаны лопасти. Для запуска бытовых агрегатов китайского производства ветер должен быть не менее 2,5 метра в секунду, а в рабочем режиме — 12 метров в секунду.
В комплект входит лопастей, генератор и контроллер. Другие компоненты ветрогенератора приобретаются отдельно.
Если цена на готовый комплект окажется для вас большой, стоит попробовать сделать . ветрогенератор своими рукамиВ упомянутой статье рассказывается о создании приспособления, которое пригодится по хозяйству, из старой стиральной машины.
Выводы и полезное видео по теме
Перспективы использования ветроэнергетических установок:
Современные ветровые турбины и преобразование энергии ветра в электричество.
И сегодня развитие ветроэнергетики продолжается. Альтернативный способ выработки электричества обладает многообещающими возможностями и долгосрочными перспективами. Но требуются определённые действия как с стороны производителей оборудования, так и со стороны администраций поселений.
Установка малых ветряных генераторов на частные дома не устранит проблему энергоснабжения в регионах целиком. Вместе с тем, это решение может быть приемлемым для некоторых собственников земельных участков.
Поделитесь опытом установки ветряка на загородном участке. Оставьте комментарии, фотографии и задавайте вопросы. Расскажите о нюансах монтажа и делитесь ценной информацией с другими пользователями сайта.