Вятърен генератор (49 снимки): избор за частна къща на вятърна турбина за генериране на електроенергия, плюсове и минуси, изграждане на вятърна ферма

2024 Автор: Beatrice Philips | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-18 12:04

За да подобри условията на живот, човечеството използва вода и различни минерали. Напоследък алтернативните източници на енергия, особено вятърната енергия, станаха популярни. Благодарение на последното хората се научиха да получават енергия за битови и промишлени нужди.

Какво е?

Поради факта, че нуждата от енергийни ресурси се увеличава ежедневно, а запасите от обичайните носители на енергия намаляват, използването на алтернативни източници на енергия става все по -актуално с всеки изминал ден. Напоследък учени и конструктори създават нови модели на вятърни турбини . Използването на най -новите технологии позволява да се подобрят качествените характеристики на блоковете и да се намали броят на отрицателните аспекти в конструкциите.

Вятърният генератор е вид техническо устройство, което преобразува кинетичната енергия на вятъра в електрическа енергия

Стойността и приложението на продукта, който произвеждат тези единици, непрекъснато се увеличава поради неизчерпаемостта на ресурсите, които те използват за работа.

Къде се използват?

Вятърните генератори се използват на различни места, обикновено на открити площи, където вятърният потенциал е най -голям. Станции на алтернативни източници на енергия са инсталирани в планините, в плитки води, острови и полета. Съвременните инсталации могат да генерират електричество дори при ниски скорости на вятъра. Поради тази възможност вятърните генератори се използват за подаване на електрическа енергия на обекти с различен капацитет.

Стационарен вятърната ферма може да осигури електричество на частна къща или малко промишлено съоръжение. По време на липсата на вятър, енергийният резерв ще се натрупа и след това ще се използва от батерията.

Вятърни турбини със средна мощност може да се използва във ферми или в къщи, които са отдалечени от отоплителните системи. В този случай този източник на електричество може да се използва за отопление на помещения.

Устройство и принцип на действие

Вятърният генератор се захранва от вятърна енергия. Дизайнът на това устройство трябва да включва следните елементи:

• лопатки на турбина или витло;
• турбина;
• електрически генератор;
• оста на електрическия генератор;
• инвертор, чиято функция е преобразуването на променлив ток в постоянен ток;
• механизъм, който върти остриетата;
• механизъм, който върти турбината;
• батерия;
• мачта;
• регулатор на въртеливо движение;
• амортисьор;
• сензор за вятър;
• опашка на вятъра;
• гондола и други елементи.

Видовете генератори са различни, следователно структурните елементи в тях могат да се различават.

Индустриалните агрегати имат шкаф за захранване, мълниезащита, люлеещ се механизъм, надеждна основа, устройство за гасене на пожар и телекомуникации.

Вятърният генератор се счита за устройство, което превръща вятърната енергия в електрическа. Предшествениците на съвременните агрегати са мелници, които произвеждат брашно от зърно. Схемата на свързване и принципът на работа на генератора обаче практически не са се променили.

1. Благодарение на силата на вятъра лопатките започват да се въртят, въртящият момент от които се предава на вала на генератора.
2. Завъртането на ротора създава трифазен променлив ток.
3. Чрез контролера към батерията се изпраща променлив ток. Батерията е необходима, за да се създаде стабилна работа на вятърния генератор. Ако има вятър, устройството зарежда батерията.
4. За да се предпази от ураган в системата за генериране на вятърна енергия, има елементи за отклоняване на вятърното колело от вятъра. Това се случва чрез сгъване на опашката или спиране на колелото с помощта на електрическа спирачка.
5. За да презаредите батерията, ще трябва да инсталирате контролер. Функциите на последния включват проследяване на зареждането на батерията, за да се предотврати нейната повреда. Ако е необходимо, това устройство може да изхвърли излишната енергия върху баласта.
6. Батериите имат постоянно ниско напрежение, но то трябва да достигне до потребителя с мощност 220 волта. Поради тази причина инверторите се монтират във вятърни генератори. Последните са в състояние да преобразуват променлив ток в постоянен ток, увеличавайки показателя за неговата мощност до 220 волта. Ако инверторът не е инсталиран, ще е необходимо да се използват само онези устройства, които са номинални за ниско напрежение.
7. Трансформираният ток се изпраща до потребителя за захранване на отоплителни батерии, осветление на помещенията и домакински уреди.

В дизайна на индустриални вятърни генератори има допълнителни елементи, благодарение на които устройствата работят в автономен режим.

Видове, техните предимства и недостатъци

Класификацията на вятърни паркове се основава на следните критерии

1. Брой остриета . В момента в продажба можете да намерите еднолопастна, нисколопастна, многолопастна вятърна мелница. Колкото по -малко ножове има генераторът, толкова по -висока ще бъде скоростта на двигателя му.
2. Индикатор за номинална мощност . Битовите станции генерират до 15 kW, полуиндустриалните - до 100, а индустриалните - над 100 kW.
3. Посока на оста . Вятърните турбини могат да бъдат както вертикални, така и хоризонтални, всеки тип има своите плюсове и минуси.

Желаещите да придобият алтернативен източник на енергия могат да си купят вятърен генератор с ротор, кинетичен, вихров, платно, мобилен.

Съществува и класификация на вятърните генератори според тяхното местоположение. Днес има 3 вида единици.

1. Наземни . Такива вятърни мелници се считат за най -често срещаните; те се монтират на хълмове, възвишения, предварително подготвени места. Инсталирането на такива инсталации се извършва с помощта на скъпо оборудване, тъй като конструктивните елементи трябва да бъдат фиксирани на висока височина.
2. В крайбрежната част на морето и океана се строят крайбрежни станции . Работата на генератора се влияе от морския бриз, поради което ротационното устройство произвежда енергия денонощно.
3. Офшорен . Вятърните турбини от този тип се монтират в морето, обикновено на разстояние около 10 метра от брега. Такива устройства генерират енергия от обикновения вятър в морето. Впоследствие енергията отива към брега чрез специален кабел.

Вертикален

Вертикалните вятърни турбини се характеризират с вертикална ос на въртене спрямо земята. Това устройство от своя страна е разделено на 3 типа.

С ротор Savounis . Структурата включва няколко полуцилиндрични елемента. Въртенето на оста на единицата се случва постоянно и не зависи от силата и посоката на вятъра. Предимствата на този генератор са високото ниво на технологичност, висококачествен начален въртящ момент, както и способността да функционира дори при лека сила на вятъра. Недостатъци на устройството: нискоефективна работа на остриетата, необходимостта от голямо количество материали в производствения процес.

С ротор Darrieus . Върху оста на въртене на устройството са разположени няколко остриета, които заедно имат формата на лента. Счита се, че предимствата на генератора са липсата на необходимост да се съсредоточи върху въздушния поток, липсата на трудности в производствения процес и проста и удобна поддръжка. Недостатъците на уреда са ниска ефективност, кратък цикъл на основен ремонт и лошо самостоятелно стартиране.

Със спирален ротор . Вятърният генератор от този тип е модификация на предишната версия. Предимствата му се състоят в дълъг период на работа и ниско натоварване на механизми и поддържащи възли. Недостатъците на устройството са високата цена на конструкцията, трудният и сложен процес на производство на остриета.

Хоризонтално

Оста на хоризонталния ротор в това устройство е успоредна на земната повърхност. Те са еднолопастни, двулопастни, трилопастни, а също и многолопастни, при които броят на остриетата достига 50 броя. Предимствата на този тип вятърни турбини са високата ефективност. Недостатъците на устройството са следните:

• необходимостта от ориентация според посоката на въздушните потоци;
• необходимостта от инсталиране на високи конструкции - колкото по -висока е инсталацията, толкова по -мощна ще бъде тя;
• необходимостта от основа за последващо инсталиране на мачтата (това допринася за увеличаване на разходите за процеса);
• висок шум;
• опасност за прелитащите птици.

Вейн

Остриевите генератори на енергия имат формата на витло. В този случай лопатките получават енергията на въздушния поток и я обработват в ротационно движение.

Конфигурацията на тези елементи оказва пряко влияние върху ефективността на вятърната турбина.

Хоризонталните вятърни турбини имат работни колела с лопатки, от които може да има определен брой . Обикновено има 3 от тях. В зависимост от броя на ножовете, мощността на устройството може да се увеличи или намали. Явно предимство на този тип вятърни турбини е равномерното разпределение на натоварванията върху тяговия лагер. Недостатъкът на устройството е, че инсталирането на такава конструкция изисква много допълнителни материали и разходи за труд.

Турбина

В момента генераторите на вятърни турбини се считат за най -ефективните. Причината за това е оптималната комбинация от зони на остриета с тяхната конфигурация . Предимствата на дизайна без остриета включват високо ниво на ефективност, нисък шум, което се дължи на малките размери на устройството. Освен това тези единици не се срутват при силен вятър и не представляват опасност за околните и птиците.

Вятърна мелница от турбинен тип се използва в градовете, с нейна помощ е възможно да се осигури осветление на частна къща и лятна вила . На практика няма недостатъци на такъв генератор.

Недостатъкът на вятърната турбина е необходимостта от стабилизиране на компонентите на конструкцията.

Основни характеристики

Основните предимства на вятърните генератори са следните:

• екологична безопасност - експлоатацията на инсталациите не уврежда околната среда и живите организми;
• липса на сложност в дизайна;
• лекота на използване и управление;
• независимост от електрическите мрежи.

Сред недостатъците на тези устройства експертите разграничават следното:

• висока цена;
• възможност за изплащане само след 5 години;
• ниска ефективност, ниска мощност;
• необходимостта от скъпо оборудване.

Размери (редактиране)

Устройствата за генериране на енергия от вятъра могат да бъдат с различни размери. Тяхната мощност зависи от размера на вятърното колело, височината на мачтата и скоростта на вятъра. Най -големият блок има колона с дължина 135 m, докато диаметърът на ротора му е 127 m . Така общата му височина достига 198 метра. Големите вятърни турбини с високи височини и дълги лопатки са подходящи за снабдяване с енергия на малки индустриални предприятия, ферми. По -компактни модели могат да бъдат инсталирани у дома или в страната.

В момента те произвеждат маршируващ тип вятърна мелница с остриета с диаметър от 0, 75 и 60 метра . Според експерти размерите на генератора не трябва да бъдат грандиозни, тъй като малка преносима инсталация е подходяща за генериране на малко количество енергия. Най -малкият модел на устройството е висок 0,4 метра и тежи по -малко от 2 килограма.

Производители

Днес производството на вятърни турбини е установено в много страни по света. На пазара можете да намерите руски модели и агрегати от Китай. От местните производители най -популярни са следните фирми:

• "Светлина на вятъра";
• Rkraft;
• СКБ Искра;
• Сапсан-Енергия;
• "Вятърна енергия".

Производителите могат да произвеждат вятърни турбини според личните предпочитания на клиента. Също така производителите често имат услуга за изчисляване и проектиране на вятърни паркове.

Чуждестранните производители на генератори също са много популярни:

• Goldwind - Китай;
• Vestas - Дания;
• Gamesa - Испания;
• Suzion - Индия;
• GE Energy - САЩ;
• Siemens, Enercon - Германия.

Според отзивите на потребителите, чуждестранните устройства са с високо качество, тъй като са произведени с помощта на най-новото оборудване.

Струва си обаче да си припомним, че използването на такива вятърни генератори предполага използването на скъпи ремонти, както и резервни части, които е почти невъзможно да се намерят в местните магазини. Цената на блоковете за производство на електроенергия обикновено зависи от конструктивните характеристики, капацитета и производителя.

Как да изберем?

За да изберете правилния вятърен генератор за лятна вила или дом, трябва да вземете предвид следното

1. Изчисляване на мощността на инсталирани електрически уреди, които ще бъдат свързани в помещението.
2. Мощността на бъдещото устройство, като се вземе предвид факторът на безопасност. Последното няма да позволи претоварване на генератора в пикова ситуация.
3. Климатът на територията. Валежите оказват негативно влияние върху работата на устройството.
4. Ефективността на оборудването, която се счита за един от най -важните показатели.
5. Индикатори за шум, които характеризират вятърната турбина по време на работа.

В допълнение към всичко по -горе, потребителят трябва да оцени всички параметри на инсталацията, както и да прочете отзивите за него.

Начини за подобряване на ефективността на работата

За да се увеличи ефективността на работата на вятърния генератор, ще е необходимо да се променят неговите експлоатационни възможности и характеристики в положителна посока. Първо, струва си да се увеличи ефективността на чувствителността на работното колело към относително слаб и нестабилен вятър.

За да се превърне идеята в реалност, се препоръчва да се използва „платно от венчелистчета“.

Това е вид едностранна мембрана за въздушен поток, която свободно преминава вятъра в една посока. Мембраната е непроницаема бариера за движението на въздушните маси в обратната посока.

Друг метод за повишаване на ефективността на вятърната турбина е използването на дифузори или защитни капачки, които прекъсват потока от противоположната повърхност . Всяка от опциите има както предимства, така и недостатъци. Те обаче във всеки случай са по -ефективни от традиционния модел.

Строителство „направи си сам“

Вятърният генератор е скъп. Ако искате да го инсталирате на вашата територия, струва си да имате предвид следните точки:

• наличие на подходящ терен;
• разпространение на чести и силни ветрове;
• липса на други алтернативни източници на енергия.

В противен случай вятърният парк няма да даде очаквания резултат. Тъй като търсенето на алтернативна енергия се увеличава всяка година, а закупуването на вятърна турбина е осезаем удар върху семейния бюджет, можете да опитате да направите агрегат със собствените си ръце с последващ монтаж. Производството на вятърна турбина може да се основава на неодимови магнити, скоростна кутия, лопатки и тяхното отсъствие.

Вятърната турбина има много предимства . Следователно, с голямо желание и наличие на елементарни дизайнерски способности, почти всеки майстор може да построи станция за генериране на електричество на своя сайт. Най -простата версия на устройството се счита за вятърна турбина с вертикална ос. Последният не изисква поддръжка и висока мачта, а процедурата за инсталиране се характеризира с простота и бързина.

За да създадете вятърен генератор, ще трябва да подготвите всички необходими елементи и да фиксирате модула на избраното място. Като част от домашен вертикален генератор на енергия, наличието на такива елементи се счита за задължително:

• ротор;
• остриета;
• аксиална мачта;
• статор;
• батерия;
• инвертор;
• контролер.

Остриетата могат да бъдат изработени от лека еластична пластмаса, тъй като други материали могат да бъдат повредени и деформирани под въздействието на големи натоварвания. На първо място, 4 равни части трябва да бъдат изрязани от PVC тръби. След това трябва да изрежете няколко полукръгли фрагмента от калай и да ги фиксирате по ръбовете на тръбите. В този случай радиусът на частта на острието трябва да бъде 69 см. В този случай височината на острието ще достигне 70 см.

За да сглобите роторната система, трябва да вземете 6 неодимови магнита, 2 феритни диска с диаметър 23 см, лепило за залепване. Магнитите трябва да се поставят на първия диск, като се вземе предвид ъгъл от 60 градуса и диаметър 16,5 см. Според същата схема вторият диск се сглобява, а магнитите се изсипват с лепило. За статора трябва да подготвите 9 намотки, на всяка от които навивате 60 оборота медни проводници с диаметър 1 мм. Запояването трябва да се извършва в следната последователност:

• началото на първата намотка с края на четвъртата;
• началото на четвъртата намотка с края на седмата.

Втората фаза се сглобява по подобен начин. След това се прави форма от лист шперплат, чието дъно е покрито с фибростъкло. Отгоре се монтират фази от запоени намотки. Структурата се напълва с лепило и се оставя за няколко дни, за да залепи всички части заедно. След това можете да започнете да свързвате отделните елементи на вятърния генератор в едно цяло.

За да се сглоби конструкцията в горния ротор, трябва да се направят 4 отвора за шиповете. Долният ротор е монтиран с магнити нагоре на скобата. След това трябва да поставите статора с отворите, необходими за монтажа на скобата. Щифтовете трябва да лежат върху алуминиевата плоча, след това да се покрият с втория ротор с магнитите надолу.

С помощта на гаечен ключ е необходимо да завъртите щифтовете, така че роторът да падне равномерно и без рискове . Когато се вземе правилното място, си струва да развиете болтовете и да премахнете алуминиевите плочи. В края на работата конструкцията трябва да бъде фиксирана с гайки и да не се затяга плътно.

За мачта е подходяща здрава метална тръба с дължина от 4 до 5 метра . Към него се завинтва предварително сглобен генератор. След това рамката с лопатките се фиксира към генератора, а конструкцията на мачтата се монтира на платформата, която се подготвя предварително. Положението на системата е фиксирано с скоба.

Свързването на захранването към вятърната турбина се извършва последователно. Контролерът трябва да вземе ресурс от генератора и да преобразува променливия ток в постоянен.