Днепр,
пр. Д.Яворницкого, 115
Будни с 9:00 - 18:00
Суббота с 10:00 - 18:00
0 Корзина 0,00 грн

Устройство ветрогенератора: как работает и сколько энергии может генерировать

Содержание:

  1. Для чего нужны бытовые ветрогенераторы.
  2. Основной принцип работы ветрогенератора.
  3. Виды ветрогенераторов с высоким КПД.
  4. Конструкция ветрогенератора для дома: ключевые узлы.
  5. Графическая схема ветрогенератора.
  6. Как самостоятельно провести расчет ветрогенератора.
  7. Где купить ветрогенератор необходимой мощности и стоит ли это делать.

Ветровой генератор является вторым наиболее распространенным источником альтернативной энергии и уступает только солнечным электростанциям (и то, далеко не во всех странах). Тем не менее, если с СЭС украинские домовладельцы хоть в какой-то мере знакомы, то как работает ветрогенератор для многих остается загадкой. Так, как же работают ветряные генераторы и могут ли они обеспечить дом электричеством? 

Для чего нужны бытовые ветрогенераторы

мощность ветрогенератора

Долгое время ветровые установки использовались исключительно для промышленной генерации энергии из-за своих крупных габаритов и дороговизны. С развитием технологии КПД ветрогенератора удалось повысить, а размеры уменьшить, что сделало ветряки доступными для частных домохозяйств. 

Бытовые ветрогенераторы широко используются в местностях со стабильными ветровыми потоками и на объектах, испытывающих трудности с подключением к централизованной электросети. Эффективность современных бытовых моделей позволяет полностью обеспечить дом энергией при установке небольшой ВЭС из 3-5 генераторов или существенно снизить коммунальные расходы с помощью всего одного ветряка. 

Основной принцип работы ветрогенератора

как работает ветрогенератор

Ветрогенератор - это устройство, использующее для генерации энергии направленный поток ветра, который вращает лопасти ветряка (для повышения эффективности им придается нестандартная форма). Лопасти в свою очередь передают вращательный момент на ротор, который за счет статорной обмотки и генерирует переменный ток. 

Выше описан базовый механизм генерации переменного тока, но чтобы его накапливать и стабилизировать энергопоток также требуется:

  • Выпрямитель - преобразует переменный ток в постоянный для хранения;
  • Аккумулятор - используется для накапливания выработанного электричества;

Кроме того, любой ветряной генератор имеет встроенную систему торможения, которая снижает скорость вращения лопастей (или вовсе останавливает их) при повышении скорости ветра. Это необходимо, чтобы предотвратить возможные повреждения от чрезмерной нагрузки на механизм. 

 

 
Освобождение от налогооблажения оборудования для ветряных электростанций
 

 

Виды ветрогенераторов с высоким КПД

На производительность ветрогенератора влияет тип используемой конструкции. По этому критерию, установки можно поделить на:

кпд ветрогенератора

  1. Горизонтальные - сюда относятся наиболее распространенные двулопастные или четырехлопастные ветряки с роторным колесом. Их КПД в малогабаритных бытовых моделях составляет 20% и больше. Эффективность также может зависеть от вида роторного колеса: тихоходные работают при малой скорости ветра, но КПД ниже, а обычным требуется поток ветра не менее чем 5-7 м/с. 
  2. Вертикальные конструкции представлены моделями с генератором Савониуса или карусельным колесом. В них ось вращения расположена вертикально по отношению к потоку ветра, поэтому не требуется постоянное регулирование угла атаки лопастей, как у горизонтальных генераторов. В целом, вертикальные конструкции создают меньше шума и более компактные, но не получили широкого распространения из-за низкого КПД (не превышает 20%). 

Однако дизайнеры и инженеры работают над нестандартными ветрогенераторами, адаптированными специально к бытовому применению. Среди них стоит отметить: 

  • Компактный ветрогенератор “Медуза” - при высоте в 36 см может генерировать до 40 кВт в месяц. Пожалуй, самый эффективный вертикальный ветрогенератор в соотношении размер/мощность. 
  • Городские ветрогенераторы со спиральными турбинами. К ним относятся конструкции “Тихая революция” и “Flower Plants”. Не опасны для птиц и работают вдвое тише стандартных моделей;
  • Спиральная турбина Liam F1 - установка диаметром в 1,5 м при средней скорости ветра в 4,5 м/с по словам создателей сможет обеспечить энергопотребности небольшого дома. Шумность установки не превышает 45 Дб. 

 

 
Интересно как организовать бизнес на солнечных батареях?
 

 

Конструкция ветрогенератора для дома: ключевые узлы 

Обсуждая принцип работы ветрогенератора, мы уже упомянули некоторые элементы ВЭС. Полная же установка, пригодная для бытового или промышленного использования состоит из: 

  • Ветряного генератора, в котором в свою очередь можно выделить лопасти, турбину, преобразователь механической энергии в электрическую, и систему торможения; 
  • Аккумулятора, где накапливается выработанная ветряком энергия. Этот модуль позволяет стабилизировать энергопоток при резкой перемене скорости ветра. К одному генератору рекомендовано подключать хотя бы 1 аккумулятор, количество аккумуляторов для полноценной ВЭС зависит от энергопотребностей дома; 
  • Контроллера заряда - это устройство отвечает за правильную работу аккумулятора. Оно автоматически направляет выработанную энергию в аккумулятор, отключает его при полной зарядке и предотвращает глубокую разрядку при чрезмерном потреблении. Без контроллера не обойтись, если используется несколько источников энергии (к примеру, ВЭС и СЭС). 
  • Инвертора - данный модуль преобразует постоянный ток, получаемый из аккумулятора обратно в переменный, пригодный для использования в домашней сети. Номинальная мощность ВЭС определяется именно мощностью инвертора. 

эффективность ветрогенераторов

Графическая схема ветрогенератора

Подробнее понять устройство ветрогенератора проще по наглядным изображениям его конструкции: 

ветрогенератор это

Данная схема демонстрирует ключевые элементы горизонтального ветрогенератора классического типа. На приведенном ниже изображении подробно показано устройство самой ветровой турбины:

Ее конструкция позволит лучше понять, как устроен ветрогенератор и как именно реализуется упомянутый выше основной принцип его работы. 

Как самостоятельно провести расчет ветрогенератора

ветрогенератор фотоЧтобы установить эффективный ветрогенератор, нужно купить модель, мощности которой хватает на удовлетворение энергетических запросов домохозяйства. Мы уже писали, как рассчитать мощность СЭС, так вот общий порядок действий примерно такой же:

  1. Определяем энергопотребление дома;
  2. Определяем мощность одной турбины;
  3. Рассчитываем необходимое количество ветряков.

Однако сложность с ветрогенераторами в том, что их фактическая мощность может существенно отличаться от номинальной и сильно зависит от скорости и направления ветров в конкретном регионе. Для вычисления мощности ветрогенератора можно использовать следующую формулу:

N=p*S*V3/2,

где:

p – плотность воздуха;

S – общая обдуваемая площадь лопастей;

V – скорость ветра;

При этом N отображает не мощность ветряка, а мощность потока воздуха, от которого в первую очередь и зависит эффективность ВЭС. Фактически показатель N и мощность ветряка примерно одинаковы, но могут незначительно отличаться из-за технических особенностей ветрогенераторов. 

Важно: Мощность стандартного бытового ветряка, как правило, не превышает 500 Вт (при наличии места под установку турбин большого диаметра), поэтому для полного энергообеспечения дома потребуется несколько ветрогенераторов. 

Чтобы получить более точный результат с учетом данных ветрового коридора в конкретном регионе, лучше доверить расчеты специалистам, которые располагают необходимой метеорологической информацией и подробной розой ветров данной местности. 

 

 
Ознакомьтесь со всем ассортиментом ветряков на нашем сайте
 

 

Где купить ветрогенератор необходимой мощности и стоит ли это делать

ветрогенератор устройство

Технология получения электроэнергии из ветровых потоков в целом адаптирована для бытового применения в частных домохозяйствах, но для ее эффективности потребуется стабильный ветровой коридор. Среди основных преимуществ ветрогенераторов:

  • Полная экологичность; 
  • Автономность;
  • Высокий КПД (часто выше, чем у СЭС);
  • Неприхотливость в обслуживании. 

Конечно, могут возникнуть трудности при вычислении необходимого количества ветряков, однако реализаторы источников энергии помогут определить фактически необходимую мощность ВЭС. Так, специалисты из Альтернатив Солюшн при заказе турбины проводят полный расчет эффективности ветрогенератора с учетом местных климатических и метеорологических факторов и порекомендуют подходящую модель для домашней или промышленной ВЭС.

Комментарии
Пока нет комментариев
Написать комментарий
Имя*
Email
Введите комментарий*
25 + ? = 26
Введите капчу*