Принцип работы ветрогенератора
В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.
Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.
Принцип работы
Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.
Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов
Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.
Принципиальная схема ветрогенератора
Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:
- для автономной работы;
- параллельно с резервным аккумулятором;
- вместе с солнечными батареями;
- параллельно с дизельным или бензиновым генератором.
Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.
Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.
Система торможения вращения лопастей
Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.
Конструкция ветрогенератора и узлов
При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.
Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер
Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:
- установка экологически чистая;
- отсутствует потребность её заправки топливом;
- не накапливаются какие-либо отходы;
- устройство работает очень тихо;
- имеет большой срок эксплуатации.
Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.
Увеличение мощности установки
Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.
Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.
Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.
Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.
Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.
Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора
Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.
Выбор ветрогенератора
Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.
Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)
Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.
Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.
Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.
Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.
Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.
При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.
Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.
Ветрогенераторы российского производства
В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.
Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.
Источник
Ветрогенератор отзывы владельцев
Использование ветра
Для тех, кто хочет стать энергонезависимым возникает вопрос насколько оправдывают себя ветрогенераторы, их преимущество, какие они имеют недостатки. Речь идет о довольно интересных конструкциях внешним видом напоминающих мельницы, которые очень часто стали встречаться во дворах многих частных домов. Стоимость этого агрегата вовсе не копеечная, и окупаемость не быстрая. Однако увеличивающийся спрос говорит о востребованности и заставляет многих задуматься о приобретении такой энергосберегающей установки.
Что говорят владельцы ветряков
Многие люди стали использовать природную энергию ветра и солнца: одни от безысходности (невозможности подключиться к электросетям), другие ради интереса (энтузиасты). Для тех, кто смутно представляет себе эту систему, предлагаем для ознакомления некоторые реальные отзывы людей, уже использующих ветрогенератор для своих нужд.
Игорь Штогрин из Беларуси считает, что ветрогенератор выгоден только тогда, когда мастеришь его сам. На своем участке он установил вертикальный ветряк, работает он абсолютно бесшумно, равномерно, ему не страшны порывы ветра. Для инвертора Игорь использовал два обычных бесперебойника от компьютера, а для контроллера два аккумулятора от грузовых автомобилей. Больше всего финансов потянули неодимовые магниты, а также провод, которые он заказывал из Москвы. Ветер здесь редко превышает 5 м/с, но установка даже при 3 м/с работает нормально. Поставленные на выходе счетчики показывают 110 кВт за месяц. Игорь хочет дополнить ветрогенератор солнечной панелью, которую также мастерит сам. Он считает, что если у него дома неполная автономия, то уж точно экономия.
Развернутый отзыв с Петрозаводска оставил пользователь suhir на сайте http://fermer.ru/forum/samodelkin-ratsionalizator/57046. Построив три года назад дом в деревне, он изначально отказался от промышленных электросетей. Ветрогенератор 3 кВт работает уже два года на его участке. Укомплектованный солнечными батареями 800W он производит энергию, которой хватает, чтобы содержать дом с небольшим энергопотреблением в нормальном состоянии. Ему нравится энергонезависимость, а ветрогенератор считает полезным приобретением.
Андрей из Калининградской области пишет, что их администрация одно время также увлеклась этой идеей. Вдоль побережья были установлены несколько импортных ветряков, которые давали положительный результат, а также успешно эксплуатируются по сегодняшний день. Этому примеру последовали некоторые физические лица. Однако помимо плюстов использования есть такой момент как распространение инфразвука по грунту от несущей конструкции. Некоторые соседи тех счастливых обладателей ветряков подали в суд жалобы. Одним из доказательств превышения показателя по инфразвуку послужило отсутствие поблизости кротов, которых там раньше было в изобилии. Андрей считает, что сама идея заслуживает внимания, но рекомендует перед покупкой обратить внимание на этот фактор.
Отзыв пользователя из Алма-Аты: Из Китая привезли два ветряка мощностью 10 и 15 кВт. Последний работает лучше, стабильней. Радиус турбин 15 кВт 4,8 метра, 10 кВт 3 метра. Скорость ветра от 5 до 50 м/с, чаще всего 10-15 м/с. Очень редко когда порывы достигают 50 м/с, мачты останавливаются, разворачиваются поперек ветра, включается тормоз. Автоматически у них работает только функция регулирования напряжения генератора, а также защита аккумуляторных батарей от перенапряжения. Мощность переключается на балластную нагрузку. Установка сама ловит ветер, ограничивает разворот генератора на 360 градусов. Китайская идея, заложенная в проект, изначально не продумана. Пришлось заменить китайскую программу с их контроллером и установить свое. Программа собственная, все под контролем в любой момент. Китайские элементы выходят из строя один за другим, поэтому теперь установки на 80% наши.
Свои впечатления про ветрогенератор 500 Ватт оставила Елена на сайте http://www.pickupclub.ru/forum/archive/index.php/t-24133.html. Вот ее наблюдения:
- Шум: ожидаемого шума лопастей не оказалось;
- Вибрация: ее нет совсем;
- Зарядка: хватает на 8 часов, но планируется купить более мощные аккумуляторы, инвертор;
- Когда идет зарядка, мощности хватает на 6 ламп, телевизор, уличный прожектор.
Покупкой Елена довольна, но планирует покупать более мощный ветрогенератор. 
Еще один подробный отзыв про ветрогенератор 300 Ватт можно прочитать на сайте http://dom.ngs.ru/forum/board/build/flat/1943159927/?fpart=1&per-page=50. Участок, где расположен агрегат, находится в южном районе города Бердск. С подводкой электричества возникли проблемы, поэтому было решено приобрести ветряк производства США, заряжающий аккумулятор 12 V. Эксплуатировался он три года, мощности хватало для света, ноутбука, насоса угольного котла. Вывод владельца — если нет вариантов по электричеству, можно ставить. Только аккумуляторы подобрать правильные, чтобы дольше служили. Если есть вариант обычного электричества, заморачиваться не стоит, так как вся система очень дорогая, даже при самостоятельном монтаже.
По словам Сергея из Москвы, эта техника ему нужна не как единственный выход из ситуации, а как элемент всего комплекса жизнеобеспечения загородного дома, который он запланировал себе сделать по возможности максимально автономным. Ветер во многих местах дует порывами достаточно длительной продолжительности. Делая замеры на своем участке, Сергей получил, что при объявленной метеоцентром скорости 3-4 м/сек, у него до 30% времени было 7-8 м/сек. То есть 7-8 часов непрерывной работы с отдачей 350-400 Вт. Поэтому ветер и солнце Сергей намерен постепенно всячески приспосабливать для своих нужд. По его мнению, поставить ветрогенератор будет интересно и небесполезно.
Проанализировав отзывы и изучив достаточное количество литературы, можно сделать вывод, что имея определенный уровень знаний, практически на профессиональном уровне, вполне реально используя ветрогенераторы отказаться от государственного энергоснабжения. Одно из достоинств установки этой конструкции — он производит энергию тогда, когда это больше всего необходимо. Чаще всего сильные ветра дуют в осенне-зимний период, как раз тогда возникает повышенная необходимость в свете, тепле. А для затишных солнечных летних дней есть множество других способов аккумулировать энергию.
Если собрать отзывы потребителей, то насчет эффективности ветрогенератора нет никаких сомнений. Есть объекты, где они работают уже по 15 лет, при этом не имеют никаких нареканий по поводу своей непродуктивности.
Наиболее частые ошибки при покупке
Бывает встречаются среди владельцев ветроустановок недовольные. Это потому что к вопросу о приобретении ветрогенератора следует подходить грамотно. Для начала стоит внимательно изучить предлагаемые виды, сравнить их технические характеристики, особенности работы.
Недовольные отзывы потребителей также можно объяснить желанием получить высококачественный продукт практически задаром, сэкономить на услугах, работах по монтажу. Поэтому многие приобретают сравнительно дешевое оборудование, не особо занимаясь изучением технических характеристик и других нюансов.
Так как все виды альтернативной энергетики имеют довольно высокую стоимость, и ветрогенератор не исключение, продавцы всеми силами пытаются всучить этот товар покупателю. Когда менеджер компании объясняет своему клиенту, что при диаметре лопастей 4 метра он сможет получить мощность 7 кВт, почему-то не уточняет при каком ветре. Мощность ветрогенератора будет пропорциональна кубу скорости ветра и диаметру ветроколеса. То есть для регионов со средней скоростью ветра 6 м/с мощность получится W6=4*(6*6*6)= 864 Вт. Довольный клиент не подозревает, что мощность его системы в действительности будет в 8 раз меньше обещанной.
Таким образом, при выборе ветрогенератора следует обращать внимание: на его мощность, номинальную скорость ветра, диаметр лопастей, грамотно выбрать инвертор (с максимальным КПД и минимальным током холостого хода).
Есть ли выгода в использовании?
Многие остерегаются приобретать ветрогенератор, считая, что в их районе низкий ветропотенциал. Прочитав отзывы людей, которые покупали и устанавливали данную систему лет 5 назад, у большинства возникает боязнь напрасно потратить большие деньги, при этом не получить желаемой отдачи. Но тогда эти агрегаты в доступной ценовой категории были менее качественными и надежными, чем теперь. 
Благодаря современным технологиям развитие альтернативной энергетики отечественными производителями достигло неплохих результатов. Можно с уверенностью сказать, что они стали более мощными, надежными, имеют сравнительно невысокую стоимость. Если предоставить человеку, установившему 4 года назад китайский ветрогенератор мощностью 1,5 кВт, продукцию отечественного производителя мощностью 3 кВт, он уже не был бы разочарован.
Для широкого использования энергии ветра существует два препятствия: непостоянство его направления и силы, а также необходимость аккумулирования энергии при отсутствии ветра или малой его мощности. Прежде всего, видимо, надо рассматривать ветрогенератор как один из путей получения дополнительной энергии, позволяющей сократить расход органического топлива.
Выгодно или нет использовать ветрогенератор во многом, конечно, зависит от КПД оборудования. Затраты средств, времени, сил для подключения следует рассчитывать каждому индивидуально.
Источник