Оглавление
Преимущества и недостатки ветряных электростанций
Преимущества
- Низкая стоимость эксплуатации ветряной электростанции. Здесь не требуется много персонала и не нужно длительное его обучение. А также не требуется замена каких-то дорогостоящих комплектующих;
- Если вы правильно установили ветряную электростанцию, то несколько десятилетий будете получать определённое количество электроэнергии. Причём процесс никак не загрязняет окружающую среду и приносит прибыль, если это генерация электроэнергии не для себя, а на продажу;
- Плюсом является и тот факт, что ветряная электростанция не вредит окружающей среде, как во время работы, так и при аварии или полном разрушении. Вряд ли это можно сказать о тепловых или атомных электростанциях;
- Возобновляемый и бесплатный источник энергии. Ветер не нужно покупать, доставлять и подготавливать к работе на станции. Поэтому прибыль значительно вырастет после того, как установка окупится;
- Рядом с ветряной электростанцией не нужно создавать «мёртвую» зону, как это делается в случае других станций.
Недостатки
Недостатки у ветрогенераторов также имеются. В основном эти сложности, которые можно свести к минимуму.
- Высокая стоимость первоначальных вложений. Для проектирования и строительства ветряной фермы требуются немалые средства. Именно эти траты являются основной статьёй расходов при организации ветряных электростанций;
- Сложность прогнозирования того количества электроэнергии, которое получается за определённый временной интервал. Невозможно угадать, что будет с ветром и будет ли он вообще. Поэтому существуют определённые риски. Здесь остаётся только тщательное планирование и выбор места строительства;
- Ветрогенераторы создают шум при работе. Производители работают над этим и постепенно шум от ветряных станций снижается. Пока остаётся лишь ставить ветряки подальше от жилых домов;
- О лопасти ветряков разбиваются птицы. Тут сложно сказать что-то определённое, поскольку точной статистики на этот счёт нет;
- Есть также некоторые данные об искажении телевизионного сигнала вблизи работающих ветряных станций.
Законность установки ветрогенератора
Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.
Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.
Ветрогенератор – отличное решение для обеспечения загородного объекта электроэнергией. Причем в ряде случаев его установка является единственным возможным выходом
Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?
Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.
Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)
Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.
Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.
Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:
Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально
Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.
При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться
- Целесообразность устройства ветряка обосновывается в первую очередь достаточно высоким и стабильным ветряным напором в местности;
- Необходимо располагать достаточно большим участком, полезная площадь которого не будет существенно сокращена из за установки системы;
- Из-за сопровождающего работу ветряка шума желательно, чтобы между жильем соседей и установкой было не менее 200 м;
- Убедительно аргументирует в пользу устройства ветрогенератора неуклонно повышающаяся стоимость электроэнергии;
- Устройство ветрогенератора возможно только в местностях, власти которых не препятствуют, а лучше еще и поощряют использование зеленых видов энергии;
- Если в регионе сооружения мини электростанции, перерабатывающей энергию ветра, случаются частые перебои, установка минимизирует неудобства;
- Владелец системы должен быть готов к тому, что вложенные в готовое изделие средства не окупятся сразу. Экономический эффект может стать ощутимым через 10 – 15 лет;
- Если окупаемость системы – не последний момент, стоит задуматься об сооружении мини электростанции собственными руками.
Особенности выбора
Основным критерием, которым руководствуются покупатели, являются размеры ветряной установки. Чем больше ее размер, тем выше вырабатываемая мощность. Поэтому, выбирая ветряные электростанции для дома, нужно заранее рассчитать месячное энергопотребление. Полученный результат умножается на 12 месяцев.
Далее расчеты для частного дома ведутся при помощи формулы: AEO = 1.64 х D х D х V х V х V, в которой АЕО является электроэнергией, потребляемой за год, D – диаметр ротора в метрах, V – среднегодовая скорость ветра в м/с. Подставив нужные значения, можно легко рассчитать размеры требуемой установки.
Приобретая электростанцию, следует заранее продумать о месте ее расположения. В этом случае учитываются следующие факторы:
- Территория возле генератора должна быть свободной от построек, сооружений, деревьев и других факторов, снижающих продуктивность установки. Имеющиеся помехи располагаются на расстоянии не ближе 200 метров от места установки.
- Высота конструкции для монтажа генератора должна быть как минимум на 2-3 метра выше помех, имеющихся на прилегающей территории.
- Расстояние от жилых домов – не менее 30-40 м, поскольку при вращении лопастей создается некоторый шум, вызывающий у окружающих определенный дискомфорт.
- Следует учитывать среднегодовые изменения погодных условий, когда в одном и том же месте в течение года будет вырабатываться разное количество электроэнергии.
Исполнение ветроэлектрических установок ВЭУ
Габариты ВЭУ и ветроагрегата, входящего в ее состав, размеры башни (мачты), диаметр ветроколеса и другие характеристики определяются нашими специалистами в соответствии с требованиями Заказчика, климатическими особенностями местности, условиями эксплуатации и другими факторами.
Установившееся отклонение частоты тока при работе на нагрузку в рабочем диапазоне скоростей ветра и изменении нагрузки от холостого хода до мощности, удовлетворяющей расчетной характеристике ВЭУ при соответствующей скорости ветра – не более ±5%. Переходное отклонение частоты тока – не более ±10%.
ООО НПО «Чистая энергия» выпускает высокоавтоматизированные. ВЭУ, которые отличаются высоким КПД, долгим сроком службы.
В обязательный объем автоматизации входят:
— ограничение частоты вращения ветроколеса на заданном уровне при высоких скоростях ветра;
— автоматическая ориентация ветроколеса по направлению ветра (при ветроагрегате с горизонтально-осевым ветродвигателем);
— защита электрических цепей ВЭУ от токов короткого замыкания и перегрузок.
— автоматическое включение на параллельную работу при достижении минимальной рабочей скорости ветра при соблюдении ограничений по току включения;
— автоматическое отключение и останов ВЭУ при снижении скорости ветра ниже минимальной, выходе из строя токосъемного устройства или при предельно допустимом закручивании кабеля;
— возможность дистанционного управления ВЭУ;
— автоматическое отключение и останов ВЭУ при скорости ветра выше максимальной рабочей скорости, а также при возникновении недопустимо высокого уровня вибраций основных частей ветроагрегата;
— автоматический пуск в работу (страгивание и разгон до синхронной частоты вращения).
ВЭУ соответствуют климатическому исполнению, обозначенному при заказе У, УХЛ и Т, категорий размещения 1, 1.1, 2 и 2.1 по ГОСТ 15150.
В процессе эксплуатации выпускаемые установки допускают воздействия:
— дождя интенсивностью 3 мм/мин для установок и агрегатов исполнений У и УХЛ, интенсивностью
-5 мм/мин для исполнения Т;
— снега, росы, инея, града и гололеда для установок и агрегатов исполнений У и УХЛ;
— солнечной радиации с расчетной интегральной поверхностной плотностью теплового потока (верхнее рабочее значение) до 1125 Вт/м ;
— соляного тумана и плесневых грибов для исполнения Т;
— воздуха запыленностью не более 2,5 г/м для исполнений У, УХЛ, Т;
— ветра скоростью при двухминутном порыве не менее 50 м/с;
— температуры воздуха, не менее:
минус 50 °С — для ВЭУ исполнения УХЛ;
минус 30 °С — для ВЭУ исполнения У;
минус 10 °С — для ВЭУ исполнения Т.
Все составные элементы гибридной электростанции обрабатываются специализированными покрытиями, обеспечивающими коррозионную стойкость изделия в условиях эксплуатации и хранения. БКЭС нашего производства соответствуют всем современным требованиям технической эстетики в части внешнего вида, гармоничности размещения, целостности, масштабности и оформления оборудования с учетом физиологических факторов.
Альтернативные источники энергии
Кроме традиционных, наиболее распространенных способов получения электричества существуют другие, менее используемые, но вполне эффективные средства. К ним относятся солнечная энергия, приливные электростанции, АЭС и другие энергоблоки, способные вырабатывать электричество в промышленных масштабах или для нужд отдельного дома. Но существует один способ, имеющий массу преимуществ перед остальными.
Речь идет о ветроэнергетике, вполне эффективной и активно развивающейся отраслью энергетики в странах Запада. Потоки ветра, перемещающиеся по атмосфере, имеют огромную энергию, которая используется пока еще довольно скудно.
В России такими разработками занялись относительно недавно, так как в советское время ветроэнергетика считалась убыточной и непроизводительной отраслью. Упор делался на крупные гидроэлектростанции, позволяющие обеспечивать энергией индустриальные регионы, питать производственные цеха и металлургические комбинаты. В сравнении с потребностями промышленности, расходы энергии на бытовые нужды населения незначительны, поэтому обеспечивались практически по остаточному принципу. Поэтому и существуют до сих пор регионы, куда магистрали электроснабжения не проведены.
Ветроэнергетика — наиболее удачный выход из положения. Дело в том, что при помощи одного-двух ветряков можно обеспечить энергией всю усадьбу, не создавая крупную сеть с множеством дорогостоящего оборудования.
Что нужно знать до начала сборки ветрогенератора?
Перед началом сборки ветрогенератора вам нужно определиться с рядом основных моментов.
Первый шаг. Выберите подходящий тип конструкции ветродвигателя. Установка может быть вертикальной и горизонтальной. В случае самостоятельной сборки лучше отдавать выбор в пользу именно вертикальных моделей, т.к. они более просты в изготовлении и балансировке.
Второй шаг. Определите подходящую мощность. В этом моменте все индивидуально – ориентируйтесь на собственные потребности. Для получения большей мощности нужно увеличивать диаметр и массу рабочего колеса.
Третий шаг. Подумайте, сможете ли вы самостоятельно изготовить все элементы ветрогенератора. Каждая деталь должна быть точно просчитана и сделана в полном соответствии с заводскими аналогами. При отсутствии необходимых навыков лучше купите готовые элементы.
Четвертый шаг. Выберите подходящие аккумуляторные батареи. От автомобильных аккумуляторов лучше отказаться, т.к. они недолговечны, взрывоопасны и требовательны в уходе и обслуживании.
При работе генератора с 2-мя или 3-мя лопастями имеют место мощные центробежные и гироскопические силы. Под воздействием упомянутых сил существенно возрастает нагрузка на основные элементы ветрогенератора. При этом в некоторых моментах силы действуют в противовес друг другу.
Чтобы нивелировать поступающие нагрузки и сохранить конструкцию ветрогенератора в целостности, нужно выполнить грамотный аэродинамический расчет лопастей и изготовить их в точном соответствии с расчетными данными. Даже минимальные погрешности в несколько раз уменьшают КПД установки и повышают вероятность скорой поломки ветрогенератора.
При работе быстроходных ветродвигателей создается много шума, в особенности, если идет речь о самодельных установках.Чем больший размер будут иметь лопасти, тем сильнее будет шум. Этот момент накладывает ряд ограничений. К примеру, установить настолько шумную конструкцию на крыше дома уже не получится, если, конечно, владельцу не нравится ощущение жизни в условиях аэродрома.
Отдайте выбор в пользу ветрогенератора на 5-6 лопастей. Практика показывает, что такие модели являются наиболее оптимальными для самостоятельного изготовления и использования в домашних условиях.
Винт рекомендуется делать диаметром порядка 2 м. С работой по его сборке и балансировке справится практически любой желающий. Набравшись опыта, можете попробовать собрать и установить колесо с 12-ю лопастями. Сборка такого агрегата потребует больше усилий. Расход материалов и временные затраты тоже увеличатся. Однако 12 лопастей позволят даже при несильном ветре в 6-8 м/с получать мощность на уровне 450-500 Вт.
Учитывайте, что при 12 лопастях колесо будет довольно тихоходным, а это может привести к различным проблемам. К примеру, вам придется собрать специальный редуктор, более сложный и дорогой в изготовлении.
Тепловая электростанция на дровах
Такие источники электроэнергии относятся к недорогому оборудованию и могут широко использоваться в домашних условиях. Они работают на дровах или на других материалах, способных гореть и поддерживать необходимую температуру. Подобная частная электростанция может быть приобретена в готовом виде или сделана своими руками.
Работа установки происходит следующим образом. Печь, работающая на дровах, нагревает котел с водой или газом. Вода превращается в пар и уходит к турбине по трубопроводу. Под действием пара лопасти турбины начинают вращаться вместе с валом, соединенным с генератором. В результате, начинает вырабатываться электрический ток.
В процессе работы вода не испаряется сразу, а циркулирует по контуру, в том числе и в виде пара, который охлаждается и вновь превращается в воду. В связи с этим, данные установки относятся к взрывоопасным, однако проблема легко решается путем установки автоматических клапанов. Не рекомендуется заливать в систему обычную воду из-под крана, поскольку в ней содержатся различные соли, которые создают накипь. Поэтому в воду добавляются специальные средства, предотвращающие оседание солей.
Подобная мини- электростанция своими руками очень популярна у туристов, поскольку может без ограничений работать в автономном режиме на любом подходящем твердом топливе.
Ветрогенератор своими руками
Вертикальный ветрогенератор
Ветряные электростанции
Волновая электростанция (ВЭС)
Газотурбинная электростанция (ГТЭС)
Геотермальные электростанции (ГТЭС)
Генератор для ветровой турбины
Для функционирования ветряков необходимы обычные трехфазные генераторы. Конструкция таких устройств аналогична моделям, применяемым на автомобилях, но имеет большие параметры.
В приборах для ветряных турбин предусмотрена трехфазная обмотка статора (соединение по типу «звезда»), откуда выходят три провода, идущие на контроллер, где происходит трансформация переменного напряжения в постоянное.
Ротор генератора для ветротурбины изготовляется на неодимовых магнитах: в подобных конструкциях нецелесообразно использовать электровозбуждение, поскольку катушка потребляет много энергии
Для повышения оборотов нередко применяется мультипликатор. Такое приспособление позволяет увеличить мощность действующего генератора или использовать устройство меньшего размера, что снижает стоимость установки.
Мультипликаторы чаще применяются в вертикальных ветрогенераторах, у которых процесс вращения ветроколеса осуществляется медленнее. Для горизонтальных устройств с высокой скоростью вращения лопастей мультипликаторы не требуются, что упрощает и удешевляет конструкцию.
Специфика сборки и монтажа ветрогенератора из стиральной машинки и ветроустановки из автомобильного генератора подробно изложена в рекомендуемых нами статьях.
Принцип работы установки
Для нормальной работы ветровой установки турбинного типа необходим ветер, дующий со скоростью от 2 м/с до 60 м/с. Принцип работы установки такой. Агрегат самостоятельно улавливает направление ветра, поворачивается в нужную сторону. Поток воздуха попадает на лопасти, вращает их. Воздушные массы сообщают кинетическую энергию движения лопастям, где она преобразуется в энергию механическую, вращающую ротор.
Турбина ветрогенератора Российской разработки проходит испытания
Вращение ротора продуцирует трехфазный ток, поступающий на генератор. Оттуда ток идет в контроллер, где происходит его выпрямление, далее он протекает через аккумуляторы, заряжает их, затем поступает на инвертор. Инвертор выпускает однофазный переменный ток, частота его колебаний 50 Герц для сетей напряжением 220 В, либо трехфазный ток напряжением 380 В, необходимый промышленным предприятиям, а также для питания нагрузки.
Ветряные электростанции — основные проблемы
Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. Невозможно иметь от одной ветроэлектростанции стабильное поступление определенных объемов электроэнергии.
Ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии, для более равномерной и стабильной работы системы. По этой же причине возникает необходимость объединения ветряных электростанций в энергосистемы и комплексы с иными способами получения электроэнергии. Это, прежде всего газовые генераторы, микротурбины, солнечные электростанции — батареи на фотоэлементах.
Развитие ветряной энергетики в мире и в России
Лидерами по строительству ветряных электростанций являются развитые страны. Впереди планеты всей Германия и в целом европейские страны. Ветряные электростанции есть в скандинавских странах и в южной Европе. В азиатском регионе лидером по использовании энергии ветра является Китай. У них многие проекты по строительству зданий предусматривают монтаж в них ветряных генераторов.
Ветряные электростанции есть в нескольких регионах России
В России последние годы тоже идёт процесс строительства ветряных электростанций. Можно отметить несколько регионов, где они построены:
- Башкортостан (станция Тюлкильды);
- Калмыкия (Калмыцкая ВЭС);
- Калининградская область (Зеленоградская ветряная станция);
- Крым. На полуострове есть 5 станций, из которых очень крупные;
- Мурманск;
- Республика Саха-Якутия.
Рост использования ветряной энергии в стране не такой интенсивный, как в западных странах, но положительная динамика наблюдается.
Вертикальные ветряки
Общее устройство вертикальной конструкции состоит из нескольких узлов:
- Колесо с лопастями, — основной ротор, воспринимающий силу воздушного потока. Назначение – преобразование кинематической энергии ветра в механическую, путём создания крутящего момента на валу.
- Редуктор, — синхронизирует вращательное движение и создаёт определённую скорость вращения вала генератора.
- Генератор, — устройство, вырабатывающее электрический ток посредством преобразования крутящего момента в магнитное поле и создания в проводке разности напряжений.
- Аккумуляторная батарея, — накапливает и выдаёт постоянный ток величиной около 12 Вольт.
- Инвертор, — устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный со значением 220 Вольт.
На самом деле, электрическая часть более сложная, и включает блок управления, стабилизации, соединения с несколькими потребителями.
Принцип работы
Движущийся с определённой скоростью воздушный поток встречает на своём пути препятствие в виде лопасти ветрогенератора. Ударяясь о поверхность, ветер создаёт на ней давление, под воздействием которого, ротор начинает вращаться и передаёт через редуктор на генератор крутящий момент. Последний начинает вырабатывать электрический ток.
Далее, электроэнергия поступает на контроллер, преобразовывается в постоянный ток и отправляется на подзарядку аккумуляторных батарей. Они, в свою очередь, транслируют поток электричества к потребителю через инвертор. Это устройство, потребляя ток постоянных величин, выдаёт переменное напряжение в 220 Вольт.
Преимущества и недостатки
Достоинства:
- Малые начальные значения скорости ветра для начала движения ротора ветрогенератора. Для отдельных моделей эти показатели начинаются с 0,3м/сек. Но следует учитывать, что реальная отдача от ветряка начнётся при движении воздушного потока со скоростью не менее 3–5м/сек. Номинальная мощность генератора будет при скоростных показателях, находящихся в диапазоне 10–18 м/сек.
- Не зависит от направления движения воздушного потока, — конструкция вертикального ветряка способна улавливать ветер под любыми углами атаки ветра.
- Вертикальный ветрогенератор обладает низким звуковым фоном, — значения, в отличие от горизонтальных конструкций, редко превышают порог в 18–20Дб. Кроме этого, отсутствуют частоты близкие к нижнему порогу, — так называемый инфразвук, который негативно сказывается на здоровье человека. Отсюда следует, что монтаж установок возможен непосредственно рядом с жильём людей.
- Выработка электромагнитного излучения минимальна и не ощущается окружающими. Конструкция не создаёт опасных и разрушительных вибраций.
- Вертикальный ветрогенератор не опасен для птиц, в силу того, что он воспринимается ими как единое препятствие, которое надо обогнуть. Для горизонтального устройства, — опасность для пернатых представляют движущиеся лопасти, которые птицы не ассоциируют с препятствием и поэтому сталкиваются с ними.
- Ветряк на вертикальной оси, благодаря своей конструкции, не требует принудительных механизмов для запуска, — движение ротора начинается при достижении воздушным потоком минимальных значений давления.
- Работает при любых климатических условиях, может противостоять сильным порывам ветра, вплоть до ураганных значений.
- Устройство просто в эксплуатации, — несложная система управления и малые текущие расходы, необходимые для поддержания рабочего состояния, делают этот тип ветряка привлекательным для частного использования.
Недостатки:
- Коэффициент эффективного преобразования ветрового потока у вертикальной конструкции в 2–2,5 раза ниже по сравнению с горизонтальным устройством.
- Вертикальный ветрогенератор обладает большей материалоёмкостью, нежели конструкции, выполненные по другим схемам.
- С определённого значения мощности, некоторые конструкции сильно увеличиваются в размерах, что негативно сказывается на планировке полезной площади участка.
Экономическое обоснование строительства ВЭС
С точки зрения экономики, строительство ВЭС имеет смысл только при отсутствии других способов энергообеспечения. Оборудование стоит очень дорого, обслуживание и ремонт требуют постоянных расходов, а срок службы ограничен 20 годами, и это в условиях Европы. Для России этот срок можно снизить не менее, чем на треть. Поэтому использование ВЭС экономически малоэффективно.
С другой стороны, при полном отсутствии альтернативных вариантов или при наличии оптимальных условий, обеспечивающих качественную и равномерную работу ветряков, использование ВЭС становится вполне приемлемым способом энергообеспечения.
Схемы и способы подключения
Хотя ветроустановка может работать и автономно, значительно лучшего результата удается достичь при помощи комбинированных схем, предусматривающих сочетание ветрового устройства с солнечными батареями, централизованной электросетью, дизельными или газовыми источниками энергии.
Автономная работа. В этом случае ставится единичная установка, при помощи которой улавливается и накапливается ветровая энергия, которая затем преобразуется в необходимый потребителям электрический ток.
На схеме продемонстрирован наиболее простой способ применения ветрогенератора, который целесообразно использовать в регионах, где постоянно дуют сильные ветра
Совмещение ветрогенератора с солнечными панелями. Комбинированный вариант считается надежным и эффективным способом электроснабжения. В случае отсутствия ветра аккумулятор работает от солнечных панелей, а в пасмурную погоду и в течение ночи зарядка происходит от ветровой установки.
Идеальный вариант для частного дома или хозяйства, расположенного вдали централизованной электросети. Такая комбинированная схема позволяет использовать два вида возобновляемой энергии
Комбинированная работа ветрогенератора и электросети. Ветротурбину можно совмещать с элетрокоммуникациями.
Подобная схема типична для промышленных и коммерческих устройств. Подключение к электрокоммуникациям предусматривают также некоторые модели бытовых ветрогенераторов
При избытке произведенного электричества оно поступает в централизованную сеть, а при его недостатке имеется возможность воспользоваться электрическим током из общей энергосистемы.
Ветряные электростанции в России
В России, за последние десятилетие, построено и пущено в эксплуатацию лишь несколько ветряных электростанций.
В Башкортостане установлены четыре ветряных электростанции мощностью по 550 кВт.
В Калининградской области, смонтировано 19 установок. Мощность парка ветряных электростанций составляет ~5 МВт.
На Командорских островах возведены две ветротурбины по 250 кВт.
В Мурманске вошла в строй ветроустановка мощностью 200 кВт.
Но совокупная мощность ветроэлектростанций России не превысила в 2004 году 12 МВт.
Российская Федерация — это страна с большой территорией, расположенной в разных климатических зонах, что определяет высокий потенциал использования ветряных электростанций. Технический потенциал составляет более 6200 миллиардов киловатт часов, или в 6 раз превышает всё современное производство электроэнергии в нашей стране.
Как сделать ветряк своими руками
Для того, чтобы сделать ветряной генератор своими руками, следует точно знать какие детали в его конструкции существуют, и за что они отвечают. Так можно будет понять, чем заменить некоторые детали, которые сложно найти в домашних условиях.
Изготавливая самодельный ветрогенератор, лучше заранее подготовить все необходимые материалы и инструменты для работы
Любая ветроустановка имеет в своей конструкции:
- Лопасти, которые вращаются;
- Вырабатывающий переменный ток электрогенератор;
- Контроллер – приспособление, которое преобразовывает механическую энергию от лопастей в ток;
- Инвертор – устройство, которое преобразовывает постоянный ток в переменный;
- Аккумуляторные батареи;
- Мачта.
Простой маленький ветрячок можно изготовить, взяв за основу бытовой вентилятор. Некоторые умельцы приспосабливают под мини-ветряк старый компьютерный кулер. Правда мощность такого ветродуйка не будет превышать и 100 Вт. Когда для энергоснабжения небольших и домов среднего размера нужен ветрогенератор с мощностью в 5 кВт, а для коммерческих объектов – в 10 кВт.
Сетевые ветрогенераторы?
Очень краткое пояснение о том,что такое “сетевые ветрогенераторы”. Практически все ветрогенераторы мощностью от 100 до 5000 кВт, предлагаемые в настоящее время на мировом рынке, относятся к так называемым сетевым турбинам. Это означает, что они могут работать только при наличии мощной внешней электрической сети, централизованной или локальной (например, создаваемой дизель-генератором). Это обусловлено тем, что ветровой поток никогда не бывает стабильным, его скорость меняется в течение минуты в широких пределах. Следовательно, ветрогенератору необходимо стабилизирующее звено, роль которого и выполняет внешний источник электрической мощности и частоты, сеть.
Проектирование ВЭС
Главный показатель, который позволяет принять решение об использовании ветроэлектростанции, — это среднегодовая скорость ветра, которая должна быть не меньше 5 м/с. Правда, сегодня уже существуют легкоразгоняемые ВЭС, предназначенные для электроснабжения частных домовладений, которые начинают работу с минимальной скорости воздушного потока в 3,5 м/с.
Для определения этого показателя используются специальные карты ветров.
В различных климатических зонах России были проведены измерения скорости ветра, чтобы определить, насколько эффективны там ветровые электростанции. Ветряные установки и станции уже действуют в Калининградской области, на Командорских островах, в Мурманске, Республике Саха (Якутии), в Башкортостане.
Принимая решение об установке ветроэнергетической установки или частной ВЭС, стоит для начала обратиться к специалистам, чтобы провести исследования направления и силы ветра с помощью анемометров и построить карты доступности его энергии. По этим данным рассчитывается и разрабатывается проект ВЭУ или станции из нескольких установок, ее технические и геометрические параметры.
Промышленную ВЭС достаточно большой мощности без инвесторов не построить, а грамотно выполненные расчеты и составленный проект позволят определить срок окупаемости проекта и привлечь дополнительные финансы.
Из чего состоит самодельный шедевр?
Конструкция ветрогенератора одинакова, не зависимо от выбранной модели, и в неё входят следующие элементы:
- пропеллер;
- генератор;
- инвертор/ регулятор напряжения/ стабилизатор;
- буферный элемент;
- мачта.
Пропеллер
Пропеллера можно изготовить из следующих материалов:
- пластиковых бутылок;
- кулер для воды;
- алюминиевые листы;
- жестяные банки или стальные бочки.
Генератор
Генераторы, как правило, используются уже готовые из старых электроприборов. Например, автомобильный или электродвигатель из бытовой техники. Генератор также можно попробовать собрать вручную. Вот несколько примеров:
- ветрогенератор на неодимовых магнитах;
- перебрать ротор любого генератора;
- индивидуальная конструкция с обмотками.
Мачта
От прочности мачты зависит, насколько долго прослужит вся конструкция. Мачта высотой в 12–15 метров потребует предусмотреть растяжки и противовесы, так как такой высокой конструкции тяжело удержаться и даже сильный ветер может её повалить. Если же высота мачты ниже, то и вес конструкции не будет таким тяжёлым и дополнительные меры предпринимать не потребуется.
В заключении можно сказать, что ветряные генераторы не очень сложны в конструкции, и их можно сделать в домашних условиях. Они прекрасно подойдут для ветреных регионов, в которых условия созданные природой окупят счета за электричество.
