Moderni kinetični vetrni generator vam omogoča uporabo moči pretoka zraka, ki jo pretvarjate v elektriko. V ta namen obstajajo tovarniški in domači modeli naprav, ki se uporabljajo tako v industriji kot na zasebnih kmetijah.

Govorili bomo o tem, kako so urejene vetrnice tega tipa, seznanili se bomo z značilnostmi naprave in konstruktivnimi možnostmi. Članek, ki ga predlagamo, prikazuje prednosti in slabosti vetrne elektrarne. Neodvisni mojstri bodo tukaj našli koristne sheme in priporočila za skupščino.

Načelo delovanja vetrnega generatorja

Osnova delovanja vetrnega generatorja je pretvorba kinetične energije vetra v mehansko energijo rotorja, ki se nato pretvori v električno energijo.

Načelo delovanja je precej preprosto: vrtenje lopatic, nameščenih na osi naprave, vodi do krožnih gibov generatorja rotorja, s čimer proizvaja elektriko.

Vetrna energija je ena najbolj obetavnih industrij obnovljivih virov energije. Sodobni modeli omogočajo stroškovno učinkovito uporabo sile zračnega toka in jo uporabljajo za proizvodnjo električne energije

Nastali nestabilni izmenični tok "teče" v krmilnik, kjer se pretvori v konstantno napetost, ki lahko polni baterije. Od tam se napajalnik napaja, kjer se pretvori v izmenično napetost z indikatorjem 220/380 V, ki se napaja potrošnikom.

Moč vetrnega generatorja je neposredno odvisna od moči zračnega toka (N), izračunanega po formuli N = pSV 3/2, kjer je V hitrost vetra, S je delovna površina, p gostota zraka.

Naprava za vetrni generator

Različne izvedbe vetrnih generatorjev se med seboj znatno razlikujejo.

Diagram prikazuje notranjo strukturo klasičnega horizontalnega vetrnega generatorja. Takšni modeli se najpogosteje uporabljajo tako v industriji kot v vsakdanjem življenju.

Industrijske naprave so kompleksna večmetrska zasnova, katere namestitev zahteva temelje, domači model pa lahko sestavlja najmanj komponent (enosmerni električni motor 3-12V, električni kondenzator 1000 μF 6V, silikonska usmerniška dioda).

Tipična namestitev vključuje naslednje komponente:

  • alternator (moč je odvisna od hitrosti vetra);
  • rezila, ki prenašajo vrtenje na gred generatorja (pogosto so dodatno opremljena z menjalniki, stabilizatorji hitrosti rotorja);
  • jambor vetrnice, na katerega so pritrjena rezila (višji kot so ti elementi, večja je količina vetrne energije, ki jo lahko dobijo);
  • akumulatorje, ki akumulirajo energijo, kar omogoča uporabo z majhnim pretokom vetra ali njegovo odsotnostjo. Akumulator opravlja tudi funkcijo stabilizacije električne energije iz generatorja;
  • regulator - pretvornik izmenične napetosti, dobljen iz generatorja, v konstanto, ki se uporablja za polnjenje baterije. Krmilnik se krmili z obračanjem lopatic, kar omogoča, da se upošteva, kje se pretoka zraka;
  • AVR - naprava avtomatskega preklapljanja, ki povezuje vetrni generator z drugimi viri energije (sončni kolektorji, električno omrežje);
  • senzor smeri vetra - naprava, ki olajša iskanje vetrnih tokov z rezili;
  • pretvornik za pretvorbo enosmernega toka iz baterij v izmenično napetost, ki se uporablja v električnih komunikacijah.

Za boljše izpolnjevanje potreb uporabnikov je mogoče napravo opremiti z različnimi vrstami razsmernikov:

  • naprave z obrnjenim sinusnim valom, ki izdajajo kvadratni sinusni val. Naprave te vrste so primerne za grelne elemente, žarnice in druge naprave, ki ne zahtevajo kakovosti omrežja;
  • trifazni pretvorniki napetosti, izdelani za trifazna električna omrežja;
  • čiste naprave za sinusni val, ki proizvajajo energijo za občutljivejšo opremo;
  • omrežnih pretvornikov, ki lahko delujejo brez baterij. Takšne naprave so zasnovane za vezja, ki vključujejo vnos električne energije neposredno v skupno omrežje.

Pri izbiri modelov bodite pozorni na vrsto pretvornika.

Vrste vetrnih generatorjev

Klasifikacija vetrnih turbin lahko upošteva značilnosti, kot so: \ t

  • imenovanje;
  • značilnosti oblikovanja;
  • število rezil;
  • materiale, iz katerih so narejeni;
  • rotacijska os;
  • nagib vijaka.

Oglejmo si podrobneje dve najpogosteje uporabljeni klasifikaciji.

Razvrstitev vetrnih turbin po namenu

Obstajajo sorte vetrnih turbin, ki se razlikujejo po namenu. Glavne značilnosti naprav, na primer moč, so odvisne od tega.

Industrijske vetrne turbine

Takšne naprave nameščajo velike energetske družbe ali država za oskrbo z električno energijo industrijskim objektom. Turbine z zmogljivostjo več deset megavatov se običajno nahajajo na vetrnih ploskvah (odprte višine, obale).

Vetrne elektrarne, kjer je nameščenih več deset vetrnih turbin, so razbite ne samo na tleh, ampak tudi v plitvih vodah. Dobljena električna energija se običajno uporablja za industrijske namene.

Ustvarjena električna energija, praviloma, gre neposredno v omrežje, za stabilnost in kontrolo frekvence vrtenja lopatic vetrne turbine pa so opremljeni z dodatnimi mehanizmi.

Komercialni vetrni generatorji

Takšne naprave se uporabljajo za proizvodnjo električne energije za prodajo ali za zagotavljanje električne energije industrijam v regijah z nizko električno energijo (ali z njeno popolno odsotnostjo). Takšne vetrne elektrarne sestavljajo skupine proizvajalcev energije, ki imajo lahko različne zmogljivosti.

Energija komercialnih naprav lahko teče neposredno v električne komunikacije ali pa se uporablja za polnjenje velikega števila baterij, kjer se akumulira in se pretvori v napajanje v električno omrežje.

Gospodinjski gospodinjski aparati

Naprave z nizko porabo energije se uporabljajo za zasebno uporabo. V skladu s pravili lahko vetrne turbine z jambori, ki so višje od 25 metrov, namestijo najemodajalci brez soglasja oblasti, za višje jambore pa je potrebno posebno dovoljenje.

Vetrne turbine nizke in srednje moči lahko služijo kot vir električne energije za hiše, vile, podeželske hiše, kmetije

Gospodinjski vetrni generatorji so primerni za polnjenje baterij z napetostjo 12/24 / 48V, katerih energija se pretvori v napetost 220 voltov. Takšne naprave omogočajo popolno ali delno rešitev problema oskrbe z električno energijo majhnim objektom, ki so oddaljeni od centraliziranega električnega omrežja.

Z referenčnimi točkami izbire vetrnega generatorja za vzdrževanje z energijo zasebne hiše se bo seznanil članek o tem zanimivem vprašanju.

Sorte mlinov za vetrnice

Glede na oblikovne značilnosti naprave lahko tudi razdelimo na več kategorij, čeprav so vse vrste omejene na dve glavni vrsti: navpično in vodoravno.

Klasični horizontalni vetrni generatorji

Takšne naprave (imenovane tudi propeler ali krilo) imajo običajno 3-5 lopatic, ki so nameščene na vodoravni osi. Z vrtenjem z veliko hitrostjo lahko taki elementi pridobijo največjo količino energije (KIEV do 0, 4).

Hkrati je količina proizvedene električne energije v veliki meri odvisna od višine naprave (višja je, večji je rezultat).

Horizontalni vetrni generator uporablja silo dviga, ki se pojavi, ko se tlak poveča na točki, kjer direktni zračni tok prehaja skozi rezila, ki se odbijajo od teh elementov.

Takšne naprave so običajno nameščene v vetrnih elektrarnah, kjer se energija proizvaja za industrijsko in komercialno uporabo, vendar so primerne tudi za domačo uporabo.

Vertikalne vetrne turbine

Delovni element takšnih instalacij je rotirajoče vetrno kolo. Zaradi konstrukcijskih značilnosti se takšne konstrukcije razlikujejo po tipih ("sod", "savonius").

Kljub nizkemu KIEV (0, 1-0, 2) se pogosto uporabljajo: vertikalne naprave delujejo na turbulentne zračne tokove, tako da se lahko postavijo tudi na območjih, kjer močni vetrovi redko udarejo.

Delo vertikalnih vetrnih turbin ni odvisno od smeri vetrov. So enostavne za montažo in delovanje, poleg tega pa so lahko takšne naprave nameščene blizu tal

Da bi izboljšali učinkovitost navpičnih vetrnih elektrarn, proizvajalci pogosto povečajo svoje dimenzijske parametre, kar povzroči znatno povečanje stroškov. Ker so takšne naprave precej krhke, potrebujejo večjo zaščito pred orkani in drugimi naravnimi pojavi.

Vetrni generatorji "Rotor Daria"

Takšne naprave spadajo v kategorijo vertikalnih vetrnih turbin, vendar imajo izrazite razlike v oblikovanju. Zaradi podobnih značilnosti je doseženo zmanjševanje hrupa, prav tako raste KIEV, kar je blizu učinkovitosti horizontalnih modelov.

Nizkotlačna turbina, ki jo je leta 1931 predlagal francoski letalski oblikovalec Georges Daryet z osjo vrtenja, pravokotno na zračno okolje, je našla široko uporabo v vetrnem inženirstvu.

Pomanjkljivost takšnih konstrukcij je nizka izhodiščna točka (zaradi prisotnosti samo dveh rezil je naprava težko samostojno zagnati). Za rešitev problema se pogosto uporablja hibrid "Savonius + Darya".

Naprave za jadranje na veter

Za takšne naprave se lahko uporabi načelo vertikalnih in horizontalnih vetrnih turbin. Glavna konstrukcijska značilnost je vetrno kolo, prekrito z več rezili ali jadri, medtem ko aerodinamični profil takšnih modelov ni.

Obstaja veliko modelov jadralnih vetrnih generatorjev, ki se razlikujejo po številu rezil, teži, moči. Pri izbiri naprave je treba upoštevati vse te parametre.

Kljub dejstvu, da je za jadralne naprave značilna nizka hitrost in nizka učinkovitost, se pogosto uporabljajo v nacionalnem gospodarstvu. Takšne konstrukcije so enostavne za montažo in delovanje, kombinacija visokega navora z nizkimi vrtljaji pa omogoča neposredno nastavitev različnih uporabnih mehanizmov, na primer črpalke za črpanje vode.

Generator vetrne turbine

Za delovanje vetrnih elektrarn potrebujete običajne trifazne generatorje. Zasnova takšnih naprav je podobna modelom, ki se uporabljajo na avtomobilih, vendar ima velike parametre.

Vetrne turbinske naprave imajo trifazni navitje statorja (zvezda tipa), od koder tri žice gredo v krmilnik, kjer se izmenična napetost pretvori v konstantno.

Rotor generatorja za vetrno turbino je izdelan iz neodimovih magnetov: v takšnih konstrukcijah ni praktično uporabljati električnega vzbujanja, saj tuljava porabi veliko energije

Za povečanje hitrosti se pogosto uporablja multiplikator. Takšna naprava vam omogoča, da povečate moč trenutnega generatorja ali uporabite manjšo napravo, kar zmanjša stroške namestitve.

Množilci se pogosteje uporabljajo v vertikalnih vetrnih generatorjih, pri čemer je proces vrtenja vetrnega kolesa počasnejši. Za horizontalne naprave z visoko hitrostjo vrtenja lopatic se ne zahtevajo multiplikatorji, kar poenostavlja in zmanjšuje stroške gradnje.

Posebnosti montaže in namestitve vetrnega generatorja iz pralnega stroja in vetrne turbine iz avtomobilskega generatorja so podrobno opisane v naših priporočenih izdelkih.

Prednosti in slabosti vetrnega generatorja

Oglejmo podrobneje prednosti in slabosti vetrnih turbin, saj se morajo same odločiti, ali bodo kupile vetrno turbino.

Prednosti vetrnih turbin

Prednosti naprav, ki uporabljajo energijo vetra, so:

  • Okolju prijazna. Obrati uporabljajo obnovljivi vir energije, ki ga je mogoče uporabljati neprekinjeno, ne da bi povzročili škodo okolju. Električna energija, ki jo proizvajajo vetrne elektrarne, nadomešča energijo termoelektrarn, kar zmanjšuje emisije toplogrednih plinov.
  • Vsestranskost . Vetrno energijo lahko gradimo skoraj povsod: na ravninah, v gorah, na poljih, na otokih in celo v plitvih vodah. Energija vetra je še posebej cenjena na oddaljenih krajih, kjer je težko raztezati običajne električne komunikacije. V tem primeru vetrni generatorji omogočajo prilagoditev oskrbe z električno energijo objektom, pri čemer je zagotovljeno, da je neodvisen od naključnih dejavnikov (na primer zaradi goriva, ki ni pravočasno dostavljeno).
  • Učinkovitost uporabe . Sodobni modeli reciklirajo energijo tudi pri šibkih vetrovih - minimalna meja je 3, 5 m / s. Podobno je možno dodatno napajanje električne energije na centralizirano omrežje, kot tudi organiziranje oskrbe z električno energijo posameznim objektom (otoškim ali lokalnim), ne glede na njihovo zmogljivost.
  • Vredna alternativa tradicionalnim virom. Stacionarne vetrne elektrarne lahko v celoti zagotovijo stanovanjsko hišo ali celo majhen proizvodni obrat z električno energijo. V tem primeru se bo turbina akumulirala v baterijah, ki jih potrebuje za dobavo električne energije v ne vetrovnih obdobjih.
  • Učinkovitost. V primerjavi s tradicionalnimi viri električne energije (plin, šota, premog, nafta) lahko ciklične turbine znatno znižajo stroške energije. V mnogih primerih je izgradnja vetrne elektrarne cenejša od priključitve na obstoječe energetske sisteme.

Uporaba vetrnih turbin je lahko alternativa uporabi dragih dizelskih generatorjev, kar še dodatno zmanjša stroške prevoza in skladiščenja goriva do 80%.

Povprečna moč vetrne turbine je večkrat različna od konične obremenitve. Vetrni generator je odgovoren le za količino proizvodnje energije za določeno časovno obdobje s povprečno mesečno hitrostjo vetra, ki je značilna za območje.

Za natančnejšo oceno virov vetra lahko uporabite posebej izpeljane podatke (parametri Weibulla). Te številke odražajo značilno porazdelitev vetrov različnih moči za določeno lokacijo. Takšne informacije je treba upoštevati pri razvoju projektov za vetrne elektrarne z zmogljivostjo več deset MW.

Moč, ki jo proizvaja vetrna turbina, je sorazmerna s trojno hitrostjo vetra. Zato je ta indikator v primeru šibkih vetrovnih tokov zelo majhen, ko pa se poveča, se dramatično poveča. Zaradi spremenljivosti smeri vetrov in njihove hitrosti je treba pri načrtovanju vetrne turbine zagotoviti stabilizacijske komponente.

Pravila in formule za izračun moči vetrnega generatorja so podana tukaj, priporočamo, da si preberete zelo koristne informacije.

V majhnih avtonomnih sistemih se njihova funkcija izvaja z baterijami, katerih naboj se začne povečevati takoj, ko moč vetrnega generatorja preseže indikator obremenitve.

Ko se tovor poveča, se lahko baterija izprazni. To značilnost dela je pomembno upoštevati pri izbiri gospodinjske enote, njena moč mora sovpadati z mesečno ali letno stopnjo porabe električne energije.

Opozoriti je treba, da učinkovita uporaba vetrnih tokov prispeva k različni zasnovi vetrnih generatorjev.

Horizontalne turbine proizvajajo visoke stopnje na ravnih območjih, kjer je veliko vetra, medtem ko vertikalne turbine najbolje delujejo v regijah, kjer so turbulentni tokovi nizki od tal (v zgornjem delu hribov, v gorskih verigah).

Glavne pomanjkljivosti vetrnih turbin

Hkrati imajo vetrne turbine tudi negativne strani:

  • Velikost sile vetra je težko predvideti vnaprej, saj se pogosto spreminja. Zaradi tega je priporočljivo razmisliti o varnostni mreži, ki zagotavlja rezervni vir energije (sončne celice, električni priključek).
  • Vertikalne naprave so izpostavljene nevarnosti uničenja lopatic propelerja zaradi centrifugalnih sil med vrtenjem lopatic okrog glavne osi. Zaradi tega so pomembni elementi strukture skozi čas deformirani in uničeni, mehanizem pa odpove.
  • Bolje je namestiti vetrne turbine v prostem prostoru, saj lahko sosednje stavbe »pogasijo« veter in tvorijo »mrtvo« zračno območje.
  • Da bi prihranili odvečno energijo vetrnih turbin, je v načrtu potrebno predvideti uporabo baterij in drugih dodatnih naprav, ki služijo za pretvorbo nastale električne energije v tok z ustreznimi potrošniškimi značilnostmi.
  • Pri delovanju vetrni generatorji oddajajo hrup, ki lahko povzroči nelagodje ljudem, zastraši živali. Noži naprav lahko povzročijo tudi smrt ptic, ki letijo do njih.
  • Po mnenju nekaterih strokovnjakov lahko vetrne turbine poslabšajo sprejem radijskih in televizijskih oddaj.

Negativne vidike lahko pripišemo tudi razmeroma visokim stroškom takšnih enot, vendar pa cenik vira energije v veliki meri odpravlja ta dejavnik.

Povezovalne sheme in metode

Čeprav lahko vetrna turbina deluje avtonomno, je mogoče doseči veliko boljši rezultat s pomočjo kombiniranih vezij, ki vključujejo kombinacijo vetrne naprave s sončnimi kolektorji, centraliziranega električnega omrežja, dizelskih ali plinskih virov energije.

Avtonomno delo . V tem primeru je postavljena ena sama instalacija, s katero se zajame in akumulira energija vetra, ki se nato pretvori v električni tok, ki ga zahtevajo potrošniki.

Diagram prikazuje najlažji način uporabe vetrnega generatorja, ki ga je priporočljivo uporabljati v območjih, kjer močni vetrovi nenehno pihajo

Kombinacija vetrnega generatorja s solarnimi paneli . Kombinirana možnost je zanesljiv in učinkovit način oskrbe z električno energijo. V odsotnosti vetra baterija deluje iz solarnih panelov, v oblačnem vremenu in ponoči pa se polnjenje izvaja iz vetrne instalacije.

Idealna možnost za zasebno hišo ali gospodarstvo, ki se nahaja v oddaljenosti od centraliziranega električnega omrežja. Takšna kombinirana shema omogoča uporabo dveh vrst obnovljivih virov energije.

Kombinirano delo vetrnega generatorja in električnega omrežja . Vetrna turbina se lahko kombinira z elektrokomunikacijami.

Takšna shema je značilna za industrijske in komercialne naprave. Povezava z električnimi komunikacijami vključuje tudi nekatere modele gospodinjskih vetrnih generatorjev.

S presežkom proizvedene električne energije vstopi v centralizirano omrežje in s svojim pomanjkanjem lahko uporabi električni tok iz skupnega električnega omrežja.

Nianse uporabe vetrnih turbin

Trenutno se vetrne turbine uporabljajo na različnih področjih nacionalnega gospodarstva. Industrijske modele različnih zmogljivosti uporabljajo nafta in plin, telekomunikacijska podjetja, vrtalne in geološke raziskovalne postaje, proizvodni obrati in vladne agencije.

Vetrnica se lahko uporablja kot dodaten vir energije v bolnišnicah in drugih ustanovah za zagotovitev neprekinjenega napajanja v izrednih razmerah.

Posebej je treba opozoriti na pomen uporabe vetrnih turbin za hitro obnovitev motene elektrike med kataklizmi in naravnimi nesrečami. V ta namen vetrne turbine pogosto uporabljajo enote ministrstva za izredne razmere.

Gospodinjske vetrne turbine so kot nalašč za organizacijo razsvetljave in ogrevanja domačije in zasebnih hiš ter za gospodarske namene na kmetijah.

Upoštevati mora nekatere točke:

  • Naprave do 1 kW lahko zagotovijo zadostno količino električne energije samo v vetrovnih mestih. Običajno je energija, ki jo proizvajajo, dovolj le za LED osvetlitev in napajanje majhnih elektronskih naprav.
  • Za popolno oskrbo z električno energijo v koči (podeželska hiša) potrebujete vetrni generator z močjo nad 1 kW. Ta številka je dovolj za napajanje svetlobnih naprav, kot tudi računalnik in televizor, vendar njegova moč ni dovolj, da bi zagotovila elektriko okoli uro, ki deluje sodoben hladilnik.
  • Da bi zagotovili energijo za kočo, boste potrebovali vetrno turbino s kapaciteto 3-5 kW, vendar tudi ta številka ni dovolj za ogrevanje domov. Za izkoriščanje te funkcije je potrebna močna možnost, ki sega od 10 kW.

Pri izbiri modela je treba opozoriti, da je indikator moči, ki je prikazan na napravi, dosežen le pri maksimalni hitrosti vetra. Tako bo naprava 300V proizvedla določeno količino energije samo pri hitrosti zraka 10-12 m / s.

Za tiste, ki želijo zgraditi vetrni generator z lastnimi rokami, predlagamo naslednji članek, ki podrobno opisuje koristne informacije.

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Spodnji video prikazuje podrobne informacije o načelu delovanja in napravi gospodinjskega modela vetrnega generatorja:

Vetrni generator je odličen vir proizvodnje električne energije, ki ga bodo posebej cenili prebivalci oddaljenih območij. Različna ruska in tuja podjetja ponujajo široko paleto vetrnih struktur, poleg tega pa lahko domače modele izdelujete z lastnimi rokami.

V spodnje polje vnesite komentarje. Povejte nam, kako zgraditi vetrni generator na vaši strani ali kako vetrna turbina deluje za vaše sosede. Postavljajte vprašanja, delite koristne informacije in fotografije na to temo.

Kategorija: