Вятърни генератори на електроенергия за домашна употреба

Изграждане на собствена вятърна турбина

Просто е необходима схема на устройството,

Описание на работата с всички схеми, чертежи и инструкции стъпка по стъпка (понякога дори със снимки) ще ви даде всяка търсачка. Въпреки това не бързайте да работите по първата попаднала ви инструкция. По-добре е да проучите подробно принципа на работа и процеса на сглобяване на няколко дизайна, да изберете този, който ви подхожда по отношение на мощността, наличието на части и сложността на производството, и едва тогава да пристъпите към работа.

Така че всяка домашна вятърна турбина трябва да има:

• остриета;
• генератор;
• мачта;
• както и устройството, което преобразува електрическия ток.

Всяка от тези части може да бъде изработена самостоятелно или да бъде преработена от съществуваща. Например, за производството на греблата са изработени от PVC или алуминий. Съществуват и схеми за изработването им от дърво или фибростъкло. Всички тези методи са подходящи за хоризонтални вятърни турбини, които се препоръчват от експертите за домашни или градински вятърни турбини. Остриетата на вертикалното устройство могат лесно да се изработят от пластмасов или метален цилиндър.

Има много начини да се направи генератор. Един от най-разпространените е самосглобяващ се дисковиден генератор, базиран на неодимови магнити. Недостатъкът му е високата цена на магнитите и голямото им количество, но предимството е лесното сглобяване.

Друг начин е да се възстанови готов генератор на асинхронен двигател. В този случай е достатъчно да се презаточи роторът и да се пренавият статорните намотки. Последното е най-сложната част от процеса. Въпреки това, това е напълно възможно и в домашни условия.

Мачтата ще представлява стоманена тръба с дължина най-малко пет метра и половина.

Частите се сглобяват по схема, която лесно може да се намери с помощта на търсачка. Важното е да можете да го разберете.

Разбира се, за да се събере вятърна турбина със собствените си ръце - задача, която не може да принуди всеки. Някой да го купи е много по-лесно, отколкото да разбере процеса на лепене на неодимови магнити или пренавиване на статорни намотки.

Как да изберем вятърен парк

Основният параметър на един вятърен парк е неговият капацитет. Не трябва да се забравя, че тя достига максималната си стойност само при максимална скорост на въртене. А за да се постигне максимална скорост, е необходимо да се осигури подходяща височина на инсталиране на вятърната турбина и да се избере модел с оптимален брой лопатки. В повечето случаи потребителите избират модели с три остриета. Ако изберете модел с мощност 3 kW, тя е достатъчна за повечето нужди.

За четиричленно семейство месечното потребление на електроенергия е около 350-400 kW - използвайте тази цифра като ориентир за потреблението на домакинските уреди.

Освен вятърните турбини, друг вариант за разглеждане са слънчевите панели. В зависимост от климатичните и географските условия този вид производство на енергия може да бъде дори по-изгоден.

Ако енергията от вятърна електроцентрала трябва да се използва не само за осветление и домакински уреди с ниска мощност, ще ви е необходим по-мощен модел. Това важи за микровълнови фурнии много фризери, електрически фурни и други електрически уреди. За готвене обаче е по-добре да се използват газови уреди, които работят с втечнен газ.

Нека да поговорим за производителите - най-търсени са вятърните турбини от Европа, особено от Германия и Австрия. Според мненията на собствениците именно тук се произвеждат най-надеждните и издръжливи устройства, които могат да издържат до 30-40 години. Търсят се и вятърни турбини руско производство, които се отличават с достъпната си цена. Що се отнася до китайските продукти, те са не само евтини, но и не са от най-надеждните.

Видове вятърни турбини

Самият генератор се задвижва с помощта на лопатки. Заради тези лопатки вятърните паркове се разделят на две големи категории:

• Хоризонтална ос C - тук генераторът е разположен хоризонтално, като лопатките са насочени към основната посока на вятъра. За да се извлече максимална полза от вятъра, вятърните турбини са оборудвани с кил, който кара генератора и лопатките му да се въртят по посока на най-мощния поток;
• С вертикална ос - тези вятърни турбини не се интересуват от това накъде духа вятърът.

Съществуват голям брой проекти на вятърни турбини с най-причудливи форми. Това се дължи най-вече на големия брой външни фактори, които оказват значително влияние върху ефективността на цялата система.

Вятърните генератори с хоризонтална ос са подходящи за използване там, където вятърът духа предимно в една посока. Те са евтини, с прост дизайн и по-висока мощност. Моделите с вертикална ос могат да работят при най-взискателни условия, например при постоянно променяща се посока на вятъра. Те са по-скъпи, но имат по-ниска ефективност от хоризонталните модели.

Когато избирате вятърна турбина за еднофамилна къща, трябва да се ръководите от местната роза на вятъра. Ако наблюденията показват, че вятърните течения духат в една и съща посока през цялото време, вятърна турбина с хоризонтална ос е добър избор. Ако вятърът духа в различни посоки всеки ден, трябва да инвестирате във вертикална вятърна турбина.

Какво гласи законът?

Няма законови разпоредби, които да забраняват използването на вятърни турбини. Във всеки случай до 75 kW. Такива устройства са равностойни на домашните електрически инсталации, за които не се изискват разрешителни. Устройствата с мощност над 75 kW се считат за промишлени и трябва да бъдат сертифицирани, което значително затруднява използването им.

Възможни са проблеми от различно естество. Например в даден регион може да има ограничение за допустимата височина на мачтата на вятърна турбина. Съществуват подобни разпоредби за инсталиране на мачти в близост до летища, електропроводи, излъчващи антени на радиостанции и др. Нарушаването на регионалните правила може да доведе до съдебна заповед, с която да се забрани изцяло използването на вятърната мелница или да се разпореди състоянието на конструкцията да бъде приведено в съответствие с предвидената норма.

Данъчно облагане

Също толкова често срещан въпрос е данъчното облагане на вятърните турбини. Тук трябва да се направи ясно разграничение на целта, за която се произвежда електроенергията. Ако има продажби, ще трябва да се плати данък, но ако инсталацията се използва за собствени нужди, няма данъчно облагане, тъй като все още не са въведени такси за вятър.

В такива случаи правилното решение е да не се обръща внимание на подобни твърдения. Ако е възможно, оставете ги да се обърнат към съда, за да докажат правотата си.

Важно е потребителят на вятърната турбина да разбере, че не нарушава никакви разпоредби, тъй като използването на ресурси в този случай не изисква лиценз, тъй като ресурсът е неизчерпаем. Ако няма оплаквания от съседите, всичко е наред и използването на вятърна турбина е законно.

Проектиране и използване на вятърна турбина

Вятърните турбини рядко се използват като основен източник на електроенергия, но като допълнителен или алтернативен източник са идеални.

Това е добро решение за летни къщи, частни домове в райони, където често има проблеми с електричеството.

Сглобяването на вятърна турбина от стари домакински уреди и метален скрап е истинско действие за опазване на планетата. Отпадъците са също толкова голям екологичен проблем, колкото и замърсяването, причинено от въглеводородите.

Един домашно направен вятърен генератор от отвертка, автомобилен генератор или двигател на пералня ще струва буквално стотинки, но ще спести много пари от сметките за енергия.

Това е добър вариант за взискателни собственици, които не искат да надплащат и са готови да положат известни усилия, за да намалят разходите си.

Не е необичайно да използвате автомобилни генератори за направата на вятърни турбини със собствените си ръце. Те не са толкова привлекателни, колкото индустриално произведените структури, но са доста функционални и покриват част от нуждите от електроенергия.

Стандартният вятърен генератор се състои от няколко механични устройства, чиято функция е да преобразуват кинетичната енергия на вятъра в механична енергия и след това в електрическа енергия. Статия за вятърните турбини и техния принцип на работа можете да намерите в.

Повечето съвременни модели са оборудвани с три лопатки за повишаване на ефективността и започват да работят, когато скоростта на вятъра достигне поне 2-3 м/сек.

Скоростта на вятъра е критичен параметър, който оказва пряко влияние върху мощността на инсталацията.

В техническата документация на промишлените вятърни турбини винаги се посочва номиналната скорост на вятъра, при която устройството работи с максимална ефективност. Най-често срещаната стойност е 9-10 m/s.

Основните предимства на вятъра като енергиен източник са неговата възобновяемост и неизчерпаемост. Хората отдавна са изобретили различни устройства, за да използват рационално силата на природните стихии, а вятърната турбина е един от успешните опити за използване на вятъра.

Има и параметри на максимално допустимата скорост на вятъра - 25 м/сек. При такива стойности ефективността на вятърната турбина вече е значително намалена, тъй като лопатките на инсталацията променят позицията си. Ако става въпрос за самоделна вятърна турбина, е трудно да се определят техническите ѝ характеристики.

Целесъобразно е да се съсредоточим върху средните стойности и да изчислим количеството енергия, необходимо за основните нужди.

Ако искате да си направите домашна вятърна турбина за 220 V, препоръчваме ви да прочетете подробните инструкции за сглобяване.

Производители .

Днес производството на вятърни турбини е установено в много страни по света. На пазара можете да намерите модели, произведени в Русия, и устройства от Китай. От местните производители за най-търсени се смятат компании като:

• "Vetro-Light;
• Rkraft;
• "SKB Iskra;
• "Peregrine-Energy;
• "Вятърна енергия".

Чуждестранните производители на електрогенератори също са много популярни:

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

Въпреки това си струва да се помни, 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 агрегатите за производство на електроенергия обикновено зависи от особеностите на конструкцията, капацитета и фирмата-производител.

Видове вятърни паркове

Съществуват следните критерии за класифициране на вятърните паркове:

1. Брой остриета. Вятърните турбини с до 4 лопатки се наричат бавнодвижещи се и бързодвижещи се. С брой на остриетата 4 или повече, с много остриета и бавни скорости. Разделянето по този критерий се основава на факта, че колкото по-малък е броят на лопатките, толкова по-голям е броят на оборотите на вятърната турбина, при равни други условия.
2. Номинален капацитет. Критерият е по-скоро относителен, но се прилага следната градация: до 15 kW домакинство (за частни къщи, преносими), 15-100 kW полупромишлени (за малки ферми, магазини, помпени станции), 100 kW-единица MW промишлени - предназначени за производство на енергия, използвана от голям брой потребители.
3. Посока на оста на въртене. Този критерий е най-основният, тъй като засяга основните характеристики на вятърната турбина:
   • С хоризонтална ос на въртене. Най-често това са високоскоростни вятърни турбини с две или три лопатки. Предимствата на тези устройства включват: бърза скорост и следователно по-прост генератор; високо използване на енергията на вятъра и следователно по-висока ефективност; и простота на дизайна. Недостатъците са: високо ниво на шума, необходимост от висока мачта за монтаж.
   • С вертикална ос на въртене. Съществуват много разновидности на дизайна - ветрогенератори на Савониус, ротори на Дарие, хеликоидален ротор, ветрогенератори с много лопатки. По мнението на автора на статията достойнствата на всички подобни проекти са съмнителни. Тези устройства имат сложна конструкция, изискват сложен генератор, имат нисък коефициент на вятърна енергия (0,18-0,2 срещу 0,42 при хоризонталните). Предимствата включват ниско ниво на шума и възможност за монтаж на малка височина.

Домашна вятърна електроцентрала AERO E

Кой инвертор на напрежение да купя: производители и цени

Пазарът на инвертори е доста наситен. Можете да изберете устройство за всяка задача и цел. Както руските, така и чуждестранните еквиваленти са популярни на вътрешния пазар.

Обмислете цената на инверторите от различни производители:

1. Швейцария. "Xtender XTH/XTM/XTS. Цена: от 75 000 до 90 000 рубли.
2. Германия. "Слънчев остров 5048. Цена: 240 000 рубли.
3. Германия. "Schnieder Electric Conext серия XW+". Цена от 240 000 до 500 000 рубли.
4. Китай. "Prosolar PV Hybrid. Цена от 80 000 рубли.
5. Русия. "MAP Energia SIN. Цена от 35 000 рубли.

Цената на инвертора зависи от неговия вид, капацитет, както и от системите за защита и страната на производителя.

Ако искате да получавате зелена енергия без неизправности и повреди в оборудването, задължително обърнете необходимото внимание на избора на инвертор. Той може не само да предпазва уредите от нестабилна работа в мрежата, но и да действа като батерия.

Внимателно изчислете потреблението на уредите, както и пиковото натоварване. Отдавайте предпочитание на моделите с модифициран синусоидален модел. По този начин ще защитите всички електрически уреди в дома си.

Как работи вятърният генератор?

За да отговорите на този въпрос, първо разгледайте неговата структура.

Във всяка вятърна турбина задължително трябва да има:

• лопатки, които се въртят от вятъра и задвижват ротора;
• генератор, който генерира променлив ток;
• Контролер, който управлява лопатките и преобразува електричеството от генератора в постоянен ток, необходим за зареждане на акумулатора;
• Батерии, които могат да съхраняват електричество и да го изравняват;
• Инверторът е устройство, което преобразува постоянния ток от акумулаторната батерия в променлив ток, който осигурява работата на електрически крушки, хладилници, телевизори и други електрически уреди;
• мачта, която издига лопатките възможно най-високо над земята.

Най-простата схема на устройството може да бъде представена по следния начин: вятърът завърта лопатките, които от своя страна привеждат в движение ротора. След това механичната енергия се преобразува в електрическа.

При въртенето си роторът генерира трифазен променлив ток, който не може да се използва от електрическите уреди, затова трябва да се преобразува.

За тази цел в конструкцията на вятърната турбина е предвиден контролер. Той ще преобразува тока от генератора в постоянен ток. Батериите се зареждат от последната. Токът преминава през тях до инвертора, където придобива характеристики, подходящи за работата на нашите електрически уреди. Отново от постоянен към променлив ток, но с познатите характеристики: еднофазен, 220 V и 50 Hz.

3 Вятърна енергия - предимства и недостатъци

На пръв поглед няма никакви недостатъци при използването на вятърна енергия за снабдяване на частен дом с електроенергия. За съжаление, случаят не е такъв. По време на работа инсталацията издава силни звуци, които причиняват дискомфорт на обитателите на къщата и на съседите. В Европа допустимото ниво на шума от вятърните турбини е определено със закон. Освен това европейците спират работата на вятърните турбини по време на сезонната миграция на птиците (друго законово изискване).

В Русия вятърните турбини все още са рядкост и експлоатацията им не е ограничена от нормативната уредба. Вярно е, че предвид мнението на съседите и техния комфорт собствениците на вятърни турбини ги монтират далеч от жилищни сгради. Повечето ограничения обаче се отнасят за остарелите модели. Модерната вятърна турбина за частен дом е почти безшумна.

Основният недостатък на вятърните турбини е високият шум при работа.

Недостатъците далеч надхвърлят предимствата на вятърните турбини. За вятърните електрически генератори не е необходимо гориво, а вятърната енергия ще остане на планетата, докато атмосферата е топла и слънцето грее. Разбира се, по-лесно е да се започне с бензинов или дизелов генератор, отколкото с вятърна турбина. Но вятърната турбина не трябва да се захранва редовно с гориво.

Съществува едно обстоятелство, което налага ограничения върху използването на вятърен генератор като основен източник на електроенергия. В много региони на РФ е невъзможно да се гарантира постоянно движение на въздушните маси (ветрове). Ето защо вятърният генератор обикновено се използва като допълнителен източник на енергия.

Видове вятърни генератори

Вятърните генератори се различават според: - броя на лопатките; - вида на материалите, от които са изработени лопатките; - вертикалното или хоризонталното положение на монтажната ос; - изменението на стъпката на лопатките.

Вятърните турбини се разделят според броя на лопатките - еднолопаткови, двулопаткови, трилопаткови и многолопаткови. Наличието на голям брой лопатки позволява на много малко вятър да ги завърти. Конструкцията на лопатките може да бъде разделена на твърди и плаващи лопатки. Вятърните турбини с платна са по-евтини от другите, но се нуждаят от чести ремонти.

Един от видовете вятърни турбини е хоризонтален

Вертикалният вятърен генератор започва да се върти при слаб вятър. Те не се нуждаят от ветропоказател. Те обаче са с по-ниска мощност от вятърните турбини с хоризонтална ос. Наклонът на лопатките на вятърните турбини може да бъде фиксиран или променлив. Променливата стъпка на лопатките дава възможност за увеличаване на скоростта на въртене. Тези вятърни турбини са по-скъпи. Конструкциите на вятърните турбини с фиксирана стъпка са надеждни и прости.

Вертикален генератор

Поддръжката на тези вятърни турбини е по-евтина, тъй като те са монтирани на малка височина. Освен това те имат по-малко движещи се части и са по-лесни за ремонт и производство. Този тип инсталация не е трудна за изграждане със собствените ви ръце.

Вертикален ветрогенератор

Конструкцията на вятърен генератор с оптимизирани лопатки и специфичен ротор дава висока ефективност и не зависи от посоката на вятъра. Вертикалните вятърни турбини са безшумни. Вертикалният вятърен генератор има няколко конструкции.

Ортогонални вятърни генератори

Ортогонален вятърен генератор

Такива вятърни турбини имат няколко успоредни лопатки, които са разположени на известно разстояние от вертикалната ос. Работата на ортогоналните вятърни турбини не се влияе от посоката на вятъра. Те се монтират на нивото на земята, което улеснява монтажа и експлоатацията на инсталацията.

Вятърни турбини с ротор на Савониус

Вятърни турбини с ротор на Савониус

Лопатките на тази инсталация са специално проектирани полуцилиндри, които произвеждат висок въртящ момент. Недостатъците на тези вятърни турбини са, че те са много материалоемки и не са много ефективни. За да се постигне висок въртящ момент с ротора Savonius, се монтира и ротор Darier.

Вятърни турбини с ротор Дарие

В допълнение към ротора Darier тези системи имат няколко двойки лопатки с оригинален дизайн за подобряване на аеродинамиката. Предимството на тези системи е, че могат да се инсталират на нивото на земята.

Спирални вятърни турбини.

Те са модификация на ортогоналните ротори със специална конфигурация на лопатките, която осигурява равномерно въртене на ротора. Чрез намаляване на натоварването върху елементите на ротора се удължава техният експлоатационен живот.

Вятърни турбини, базирани на ротора Darié

Многолопаткови вятърни турбини

Многолопаткови вятърни генератори

Този тип вятърна турбина е модифицирана версия на ортогоналните ротори. Лопатките на тези устройства се монтират на няколко реда. Първият ред фиксирани лопатки насочва потока на вятъра към лопатките.

Вятърна турбина с платна

Основното предимство на този тип инсталации е възможността да работят при ветрове със скорост до 0,5 метра в секунда. Вятърният генератор, задвижван с платна, може да се монтира на всяко място и на всякаква височина.

Вятърен генератор за ветроходна лодка

Предимствата са: малка скорост на вятъра, бърза реакция на вятъра, лекота на конструкцията, достъпност на материалите, възможност за поддръжка и възможност за изграждане на вятърна турбина със собствени ръце. Недостатъкът е възможността за счупване при силен вятър.

Хоризонтален вятърен генератор

Хоризонтален вятърен генератор

Тези устройства могат да имат различен брой остриета.

Вятърният генератор трябва да може да работи при подходяща посока на вятъра. Ефективната работа на машината се постига благодарение на малкия ъгъл на остриетата и възможността за тяхното регулиране.

Тези вятърни турбини са малки и леки.

Основни препоръки за изчисляване

Мотори

Първите са с феритни магнити, а за вторите са необходими по-ефективни ниодимови магнити. Последните изискват високи скорости за ефективна работа, които вятърната турбина не може да постигне.

Самостоятелното сглобяване и навиването от производителя изискват голяма точност и търпение. Мощността на такова самоделно устройство не надвишава 2 W.

Те са оптимално пригодени за вертикални вятърни мелници и за зареждане на батерии. Тогава изходната мощност може да бъде до 1 kW.

Производство на витла

Вторият се състои от извити леки тръби, прикрепени към централна плоча. Остриетата, които имат голямо платно, са на шарнири. Това ги предпазва от огъване и сгъване при силни пориви на вятъра.

Каква е оптималната форма на лопатките?

Един от основните компоненти на вятърната турбина са лопатките. С тези части са свързани редица фактори, които влияят на ефективността на вятърната турбина:

• тегло;
• размер;
• форма;
• материал;
• количество.

Ако решите да проектирате лопатки за домашна вятърна турбина, определено трябва да вземете предвид всички тези параметри. Някои смятат, че колкото повече крила има върху витлото на генератора, толкова повече енергия от вятъра може да се получи. С други думи, колкото повече, толкова по-добре.

Това обаче далеч не е така. Всяка отделна част се движи, като преодолява съпротивлението на въздуха. Следователно голям брой лопатки на витлото изискват повече вятърна енергия за извършване на един оборот. Освен това твърде широките крила могат да предизвикат така наречената "въздушна шапка" пред витлото, когато въздушният поток не преминава през вятърната турбина, а я заобикаля.

Формата е от голямо значение. От него зависи скоростта на витлото. Слабият поток предизвиква вихри, които забавят колелото на вятъра

Най-ефективната вятърна турбина е еднолопастната вятърна турбина. Но е много трудно да го построите и балансирате със собствените си ръце. Конструкцията се оказва ненадеждна, макар и с висока ефективност. Според опита на много потребители и производители на вятърни турбини най-оптималният модел е с три лопатки.

Теглото на острието зависи от неговия размер и материала, от който ще бъде изработено. Размерът трябва да се избере внимателно, като се следват формулите за изчисления. Най-добре е ръбът да е заоблен от едната страна, а от другата - остър.

Правилният избор на формата на лопатките на вятърната турбина е в основата на нейната добра работа. Подходящи за домашно производство са следните варианти:

• тип платно;
• крилат тип.

Лопатките от типа на платното са обикновени широки ленти, като на вятърна мелница. Този модел е най-очевидният и най-лесният за изпълнение. Ефективността му обаче е толкова ниска, че тази форма почти не се използва в съвременните вятърни турбини. Ефективността в този случай е около 10-12%.

Много по-ефективна форма - остриета с крилати профили. При това се използват принципите на аеродинамиката, които задвижват огромни самолети във въздуха. Витлото се задвижва по-лесно и се върти по-бързо. Въздушният поток значително намалява съпротивлението, което вятърната турбина среща по пътя си.

Правилният профил трябва да наподобява самолетно крило. Острието е с удебеление от едната страна и плавно спускане от другата. Въздушната маса преминава около тази форма много плавно.

Ефективността на този модел достига стойности от 30-35%. Добрата новина е, че можете да построите крило на лопатка със собствените си ръце, като използвате минимум инструменти. Всички основни изчисления и чертежи могат лесно да бъдат адаптирани към вашата вятърна турбина и да се наслаждавате на безплатна и чиста вятърна енергия без ограничения.

Има ли полза от използването му?

Много хора се притесняват да закупят вятърна турбина, тъй като смятат, че потенциалът на вятъра в техния район е малък. След като прочетох отзиви на хора, които са закупили и инсталирали тази система преди около 5 години, повечето от тях се страхуват да не изхарчат много пари, без да получат желаната възвръщаемост. Но тогава тези устройства от достъпната ценова категория бяха с по-ниско качество и надеждност, отколкото сега.
Благодарение на съвременните технологии развитието на алтернативната енергия от местните производители постигна добри резултати. Може да се каже, че те са станали по-мощни, надеждни и с относително ниска цена. Ако човек, който преди четири години е инсталирал китайска вятърна турбина с мощност 1,5 kW, получи продукт на местен производител с мощност 3 kW, той вече няма да бъде разочарован.

Две са пречките пред широкото използване на вятърната енергия: променливостта на посоката и силата на вятъра и необходимостта от съхраняване на енергия, когато няма вятър или той е слаб. Преди всичко вятърният генератор трябва да се разглежда като един от начините за генериране на допълнителна енергия, като по този начин се намалява потреблението на изкопаеми горива.

Дали е изгодно да се използва вятърна турбина, зависи, разбира се, от ефективността на оборудването. Разходите за пари, време и усилия за свързване трябва да се изчисляват индивидуално.