Ветрогенераторы для многоэтажного дома

Топ-5 удивительных многоквартирных зданий с ветровой энергией: необычное применение ветряков в современной архитектуре

Обновлено: 5 января 2021

Здание, оборудованное собственным ветрогенератором, способным полностью обеспечить потребности в энергии без необходимости подключения к сети — это уже не фантастика, а вполне реально существующие проекты. Заслуживает внимания как сама идея об установке ветрогенератора на здание, создающей для ветряка максимально удачные условия работы, так и автономное существование собственной энергосистемы дома.

Применение ветроэнергетических установок в современной архитектуре

Еще в 80-х годах прошлого века состоялась Международная энергетическая конференция ООН. На ней впервые были рассмотрены варианты использования альтернативных источников энергии для обеспечения крупных зданий энергией. Специалисты обнаружили, что максимальный потенциал имеют ветровые и солнечные станции, что вполне объяснимо — большая высота и открытая площадь, отсутствие преград или помех обеспечивают высокую эффективность для этих способов выработки электричества.

С этого момента отмечен рост интереса к ветроэнергетике в связке с архитектурой. Солнечные батареи, установленные на стенах или крыше, имеют несколько меньшую эффективность из-за периодичности появления источника. Ветер есть постоянно, а на большой высоте его параметры являются наиболее удачными для ветряков.

Архитекторы и дизайнеры всего мира, в тесном сотрудничестве с энергетиками и конструкторами, разработали массу проектов, некоторые из которых уже воплощены в реальность, другие пока ждут своей реализации. Наиболее выгодным образом расположены здания, находящиеся на морском побережье. Они имеют возможность получать ровные и сильные потоки ветра, направленные по одному вектору, что позволяет располагать ветряки на оси преобладающего направления ветра без использования направляющих устройств.

Существуют разработки, предлагающие использовать ветрогенераторы внутри вытяжных шахт. Подсчитано, что усилие, создаваемое выводимым потоком, способно вращать достаточно сильные роторы, способные в значительной степени компенсировать расходы на вентиляцию.

Интересен проект использования формы здания для улавливания и разгона ветрового потока с одновременным использованием каскада ветряков, установленных по пути следования. Пока не решен вопрос с дальнейшей судьбой разогнанной воздушной струи — направлять в воздуховоды и производить вентиляцию здания или отводить в сторону с помощью системы отбойников.

5 самых впечатляющих зданий со встроенными ветряками

Существующие на сегодня здания с конструктивно внедренными ветрогенераторами выглядят словно кадры из фантастических фильмов. Вопреки мнениям противников такого способа энергообеспечения, оборудование показывает высокую эффективность и полностью оправдывает расчеты проектантов. Рассмотрим наиболее впечатляющие образцы энергетики будущего.

Strata Tower. Эта башня была первенцем среди зданий, оборудованных ветряками. Верхняя часть стены фронтальной части здания имеет три крупных ветряка, вмонтированных в круглые отверстия. Появление башни вызвало немало споров, даже была присуждена антинаграда за «нелепый» дизайн. Здание прозвали «электробритвой на юге Лондона». Тем не менее, ветряки обеспечивают башню, а дизайн — вопрос вкуса, не подлежащий обсуждению.

Bahrain World Trade Center. Это 50-этажный комплекс из башен-близнецов. Одних лифтов имеется 26 штук, не считая множества апартаментов, парковок, гаражей, коммуникаций и прочих технических устройств, частично обеспечиваемых энергией от трех ветрогенераторов. Они установлены на горизонтальных балках, соединяющих два самых крупных корпуса.

Диаметр лопастей составляет 29 м, вращение производится совершенно бесшумно. Доля энергии, произведенной ветряками, составляет 15 % от общего потребления здания, что немало, учитывая специфику и энергетическую нагрузку башен.

BedZED. Экологический комплекс, расположенный в 15 км от Лондона, состоит из жилых и офисных помещений, оснащенных максимально безвредными для окружающей среды коммуникациями, устройствами обеспечения циклов жизнедеятельности и ветрогенераторами. Создание комплекса преследовало единую цель — устранение всех вредных для природы факторов.

Помимо ветряков, снабжением электроэнергией заняты солнечные батареи. Комплекс считается раем для сторонников «зеленой энергетики», хотя имеется немало скептически настроенных специалистов, считающих, что воздействие комплекса на природу ничуть не меньше, чем у любого другого жилого массива.

Cor. Это — кондоминиум в Майами, который даже среди подобных футуристических сооружений выглядит необычно. Стены башни имеют обширные проемы округлой формы, расположенные в шахматном порядке, являющиеся окнами по совместительству. Верхние проемы сквозные, в них установлены ветряки. Три верхних этажа, заполненные ветряками, способны образовать солидную ветроэлектростанцию. По окончании строительства владельцы намерены получить сертификат LEED Platinum, выдаваемый наиболее «чистым» в экологическом отношении объектам.

Rotating Tower. Пока это только проект, который планируется создать в Дубае. 80-этажная башня будет способна изменять угол поворота каждого этажа вокруг своей вертикальной оси, что позволит постоянно изменять внешний вид сооружения. По замыслу конструкторов, будет встроено 79 ветрогенераторов, дающих возможность обеспечивать энергией не только саму башню, но и соседние здания. Подсчитано, что на монтаж одного этажа уйдет 6 дней, т.е. на строительство (без отделки) уйдет 480 дней.

Известен также проект башни Анара в Дубае, состоящий из каскада ветряков, расположенных один над другим по всей длине сооружения. Проект был отменен, хотя крест на нем никто ставит не собирается.

Также нельзя не упомянуть Башню Жемчужной реки в Гуанчжоу (Китай), небоскреб из 71 этажа, полностью обеспечивающий себя энергией. Или знаменитый Burj al-Taqa, расположенный в Дубае, также полностью независимый от внешних источников энергии. Пока это отдельные здания, но тенденция к созданию самообеспеченных построек весьма привлекательна и дает основания предвидеть увеличение их числа.

Ветрогенератор на крыше здания

Установка ветрогенератора на крыше имеет массу плюсов и минусов, имеющих примерно равную значимость. К достоинствам этого варианта можно отнести:

• высота способствует использованию потока ветра наибольшей интенсивности и силы
• появляется возможность значительно сэкономить на сооружении мачты
• обслуживание и ремонт становятся максимально удобными

Оборудование расположено в непосредственной близости и не требует длинных соединительных кабелей и коммуникаций.

При этом, имеются серьезные недостатки:

• работа ветряков сопровождается вибрацией, которая передается на конструкции здания
• шум от вращающихся роторов создает массу неудобств, возможно появление инфразвука

Недостатки весьма существенные, они способны заставить конструкторов отказаться от идеи монтажа ветряков на крыше. Решить вопрос можно, усовершенствовав конструкцию или используя другие варианты.

Здания с вертикальным генератором ветровой энергии

Вертикальные типы ветрогенераторов считаются менее эффективными, но для монтажа на крыше здания они подходят оптимальным образом. В условиях преобладания слабых ветров вертикальные конструкции гораздо производительнее, а вибрации или уровень шума от них гораздо ниже, чем от горизонтальных моделей.

Такие конструкции работают при любом направлении потока, обладают высокой чувствительностью, что позволяет вырабатывать энергию при слабых ветрах, когда горизонтальные ветряки даже не начинают вращаться. Кроме того, аэродинамика вертикальных роторов способствует созданию более стабильной нагрузки на ось, так как при усилении потока вокруг ротора образуется вихревой кокон, защищающий ротор от перегрузок.

Вертикальные конструкции широко используются на Западе, там имеется широкий выбор промышленных и бытовых установок для частного пользования. В России, в основном, эксплуатируются самодельные устройства, изготовленные из подручных материалов, но способны развивать немалую производительность.

Многоквартирные здания с ветрогенераторами в России

На сегодняшний день существуют только отдельные проекты многоквартирных зданий с энергообеспечением от собственных ветряков. Практической реализации они пока не имеют, так как рентабельность использования ветряков намного ниже, чем при подключении к сети.

Кроме того, возникают проблемы эксплуатационного характера, на решение которых потребуется серьезное финансирование, значительно увеличивающее плату за электроэнергию для жителей такого дома. Поэтому строительство зданий с собственными ветряками возможно только при появлении недорогих, надежных и мощных ветрогенераторов.

Источник

Ветряк для частного дома — деньги на ветер. Весь расклад по цифрам в рублях и киловаттах.

Вопрос ветроэнергетики в наше инновационное время интересует очень многих. Те, кто хоть раз посещал Европейские страны на своем авто, наверняка видели огромные ветропарки.
Сотни генераторов встречаются по пути.

Наблюдая такую картину, многие начинают верить, что получение эл.энергии при помощи ветра, весьма перспективное и выгодное занятие. Мудрые европейцы ошибаться то не могут.

Наверняка после очередного подорожания электроэнергии, вы задумывались об установке у себя на участке ветрогенератора. Тем самым, обеспечив если не всю, то большую часть своих потребностей в электричестве.

Некоторые даже подумывают таким образом стать независимыми от электросетей. Насколько это реально и возможно? К сожалению, для 90% владельцев частных домов, эти мечты так и останутся мечтами.

К сожалению, в нашей стране не так много регионов, где скорость ветра находится хотя бы на уровне 5-7 метров в секунду. Берутся данные в среднем за год. В подавляющем большинстве широт, пригодных для проживания, эта самая скорость равняется максимум 2-4 м/с.

Это говорит о том, что ваша ветроустановка большую часть времени, элементарно не будет работать. Для стабильной выработки электричества, ей нужен ветер около 10 м/с.

Фактически за час, 2квт генератор подарит вам не более 100Вт.

Еще вы столкнетесь с другой проблемой ветра, о которой умалчивают производители. Около земли, его скорость гораздо меньше чем наверху, там где ставятся промышленные установки высотой 25-30м.

Вы же свой агрегат будете монтировать максимум на десяти метрах. Поэтому даже не ориентируйтесь на таблицы ветров с разных сайтов. Эти данные вам не подходят.

Производители скромно умалчивают, что для их карт ветроресурсов, замеры производятся на высоте от 50 до 70 метров! К тому же там не учтены данные по турбулентности, завихрениям.

Попробуете задрать повыше чем 10м, обязательно задумаетесь о молниезащите. Наэлектризованные трением воздуха лопасти, очень вкусная приманка для разрядов!

К тому же, почему-то все беспокоятся только о таком параметре, как скорость ветра, и при этом забывают про его плотность или давление. А разница для энергетики весьма существенная. Зависимость выработки электроэнергии от давления ветра непропорциональная.

Кроме того, есть определенное лукавство в указанных технических характеристиках генераторов.

Верить им конечно можно, но только для идеальных условий. Потому что:

показания эти снимаются в аэротрубе

и в ламинарном потоке при неизменном направлении и повышенной плотности

У вас же на дачном участке скорость ветра может быть такой, что не получится и вал прокрутить, не то что вырабатывать энергию.

И это весной или осенью. Именно в этот период происходят наиболее активные перемещения воздушных масс.

Не забывайте, что ветряк работает не в режиме холостого хода вертушки, а должен раскрутить ротор генератора в окружении неодимовых магнитов.

И это только до тех пор, пока электрический потенциал ветряка ниже напряжения АКБ. При достижении напряжения достаточного для начала заряда, аккумулятор превращается в нагрузку.

Если применить тихоходные конструкции с вертикальной осью вращения, то здесь уже присутствует повышающий редуктор. Вы пытались раскрутить повышающий редуктор? Такая конструкция усложняется, увеличивается вес, парусность, стоимость.

Даже на маяках Северного флота, учитывая там постоянные ветра и полярную ночь, специалисты предпочитают использовать солнечные батареи. На вопрос почему так, отвечают по-простому – проблем меньше!

Большие промышленные ветротурбины могут передавать энергию напрямую в сеть, минуя всякие аккумуляторы.

А вот вы без них обойтись никак не сможете. Без АКБ не будет работать ни телевизор, ни холодильник. Даже освещение будет светить урывками, в зависимости от порывов ветра.

При этом за 12-15 лет работы генератора, вы обязаны будете сменить 3-4 комплекта АКБ, тем самым вдвое увеличив свои начальные расходы. Причем мы берем чуть ли не идеальный вариант, когда аккумуляторы будут разряжаться не больше половины от своей емкости.

Конечно вы можете купить дешевые модели АКБ, но затраты от этого не станут меньше. Просто поход в магазин за новыми батареями будет осуществлен не 4 раза, а уже 8.

Еще о чем стоит серьезно задуматься — это наличие свободного места. Причем по площади оно может уходить на 100 и более метров в каждую сторону от мачты.

Ветер должен свободно гулять по лопастям, и без помех их достигать со всех сторон. Получается, что вы должны проживать либо в степи, либо возле моря (лучше непосредственно на его берегу).

Идеальное место будет на вершине холма. Где с позиции аэродинамики, воздушный поток уплотняется с соответствующим увеличением скорости и давления ветра.

О соседях рядом забудьте. Их сады и двух-трехэтажные особняки, здорово “попьют вашу кровушку”, каждый раз перекрывая попутный ветерок. Также как и соседние лесопосадки.

Те же самые промышленные ветряки, не располагают непосредственно друг за другом, а монтируют их по диагонали. Каждый последующий, не должен закрывать предыдущий.

4-я причина – высокая цена. Не ведитесь на цены продавцов в прайс листах. В них никогда не показывается реальная стоимость всего необходимого оборудования.
Поэтому цены всегда умножайте на 2, даже при выборе так называемых готовых комплектов.

Но и это еще не все. Не забудьте про эксплуатационные расходы, доходящие до 70% от стоимости ветряков. Попробуйте поремонтировать генератор на высоте, либо каждый раз демонтировать и разбирать-собирать мачту.

Еще не забудьте про периодическую замену АКБ. Поэтому не рассчитывайте, что ветряк может вам обойтись в 1 доллар за 1квт эл.энергии.

Когда вы посчитаете все реальные затраты, окажется что каждый киловатт мощности такого ветрогенератора, обошелся вам минимум в 5 баксов.

Пятая причина, неразрывно связана с первыми четырьмя. Это срок окупаемости затрат.

Стоимость ветряка, мачты и доп.оборудования для 2-х киловаттных качественных моделей будет доходить в среднем до 200 тыс. рублей. Производительность таких установок – от 100 до 200квт в месяц, не более. И это при хороших погодных условиях.

Даже осадки снижают мощность ветряков. Дождь на 20%, снег – на 30%.

Вот и получается вся ваша экономия – это 500 рублей. За 12 месяцев непрерывной работы, набежит уже чуть больше – 6 тысяч.

При этом, 2-х киловаттный агрегат не будет закрывать на 100% ваши потребности. Максимум на треть! Если захотите целиком все подключить от него, то берите 10-ти киловаттную модель, не меньше. Срок окупаемости от этого не изменится.

Но тут уже будут совсем другие габариты и масса.

И закрепить его просто так на трубе через чердак своей крыши, точно не получится.

Однако некоторые все равно убеждены, что из-за бесконечного подорожания электроэнергии, ветрогенератор в один прекрасный момент, по любому станет выгоден.

Безусловно, электроэнергия с каждым годом дорожает. К примеру 10 лет назад, ее цена была на 70% ниже. Давайте проведем примерные расчеты и выясним перспективу выхода на окупаемость ветряка, с учетом резкого удорожания электричества.

Рассматривать будем генератор мощностью 2квт.

Как мы уже выяснили ранее, стоимость такой модели около 200тысяч. Но с учетом всех доп.расходов, нужно умножить ее на два. Получится минимум 400 тыс.руб. затрат, при сроке службы в двадцать лет.

То есть, за год получается 20 тысяч. При этом по факту, за этот год агрегат выдаст вам максимум 900 квт. Из-за коэфф. установленной мощности (он для маленьких ветряков не превышает пяти процентов), за месяц вы накрутите 75квт.

Даже если взять 1000 квт в год для простоты расчетов, стоимость 1квт/ч полученная от ветряка, для вас составит 20 рублей. Если и предположить что электричество от ТЭС подорожает в 4 раза, то случится такое не завтра, и даже не через 5 лет.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного?

Ветрогенератор в нынешних российских условиях – это убыточный агрегат.

Чтобы хоть как-то обосновать его применение, цена электроэнергии уже сегодня должна доходить до 30 рублей за 1 квт.

Использование ветряка может быть обосновано в двух случаях:

у вас поблизости нет внешних электросетей или вам не дают к ним подключаться

у вас есть дизель генератор, но доставить для него топливо нет возможности

При этом, устанавливаться ветряк должен в районе со средне годовой скоростью ветра не менее 5-6 м/с. Только в этих случаях ветроустановка будет хорошей альтернативой.

Фактически, в таких условиях вы просто вынуждены выбрать из всех зол наименьшее. При этом, не верьте в суперэффективность других моделей вертикальной или шарообразной формы, собранных на неодимовых магнитах.

Конечный результат будет всегда один. Энергия, которую производит ветряк, зависит только от:

площади, которую описывают лопасти

Поэтому, если вы уже подключены к электросети, не ищите себе лишних приключений и головных болей. Выгоды никакой вы не найдете, по крайне мере на сегодняшний день.

Ну а тем, кто живет далеко от подстанций и ВЛ-0,4кв, стоит приобретать наиболее мощные модели ветряков, какие вы только можете себе позволить. Так как от той мощности, что указана на картинках, вам достанется не более 15%.

Другая категория потребителей, вполне заслужено делает выбор не в пользу китайских заводских моделей, а наоборот, предпочитает самодельные ветряки от мастеров самоучек. Свои выгоды в этом тоже имеются.

В большинстве своем, изобретатели подобных девайсов, это грамотные и ответственные ребята. И практически в 100% случаев, без проблем им можно вернуть установку, если что-то пошло не так, или ее нужно подремонтировать. С этим проблем уж точно не будет.

У промышленных китайский ветряков, внешний вид конечно посимпатичнее. И если вы все-таки решились прикупить именно его, сразу после проверки электродрелью, сделайте профилактический ремонт и замените китайский металлолом на подшипники с качественной смазкой.

Если поблизости от вас есть крупные гнездовья птиц, не помешает закупить дополнительный комплект лопастей.

Птенцы иногда попадают под раздачу крутящейся “мини мельницы”. Пластиковые лопасти ломаются, а металлические гнутся.

А закончить хотелось бы мудростью от тех пользователей, которые не послушались всех доводов и вплотную столкнулись со всеми вышеописанными проблемами. Запомните, самый дорогой флюгер для дома – это ветрогенератор!

Источник