Ветряк для слабого ветра

Основные виды ветрогенераторов: вертикальные, горизонтальные

Ветрогенераторы используют мощь и силу ветра для производства электрической энергии. Современная жизнь человека немыслима без

электричества, даже в отдаленных от электроснабжения районах. Ветряные производители экологически чистой энергии света выполняют роль альтернативного источника.

И приобретают с каждым годом все большую популярность. Чем больше ассортимент товара, тем больше возникает вопросов, какой тип ветрогенератора предпочесть. И по производительности и по деньгам.

Основные виды ветрогенераторов

Модели ветрогенераторов бывают разной конструкции, различаются по мощности. По геометрии вращения оси основного ротора их делят на:

1. Вертикальный тип — турбина расположена вертикально по отношению к плоскости земли. Начинает работать при небольшом ветре.
2. Горизонтальный тип — ось ротора вращается параллельно земной поверхности. Имеет большую мощность преобразования энергии ветра в переменный и постоянный ток.

Разберем эти типы более подробно, так как в каждом из них есть разработки и усовершенствования.

Разновидности вертикальных генераторов (карусельный тип)

Вертикальные преобразователи силы ветра в энергию часто используются для бытовых нужд. Эти виды ветрогенераторов просты в обслуживании. Основные узлы, которые требуют внимания, находятся в нижней части установок и свободны для доступа.

1. Генераторы с ротором Савоуниса

Состоят из двух цилиндров. Постоянное осевое вращение и поток ветра не находятся в зависимости друг от друга. Даже при резких порывах он крутится с заданной изначально скоростью.

Отсутствие влияния ветра на скорость вращения, бесспорно, − его хорошее преимущество. Плохо то, что он использует силу стихии не на всю ее мощь, а только на треть. Устройство лопастей в виде полуцилиндров позволяют работать лишь в четверть оборота.

2. Генераторы с ротором Дарье

Имеют две или три лопасти. Легко монтируются. Конструкция простая и понятная. Начинают работать от запуска вручную.

Минус – турбины не отличаются мощной работой. Сильная вибрация становится причиной сильного шума. Этому способствует большое количество лопастей.

3. Геликоидный ротор

Вращение ветрогенератора происходит равномерно благодаря закрученным лопастям. Подшипники не подвержены быстрому износу, что значительно продляет срок эксплуатации.

Монтаж установки требует времени и сопряжен с трудностями сборки. Сложная технология изготовления отразилась на высокой цене.

4. Многолопастный ротор

Вертикально – осевая конструкция с большим количеством лопастей делает его чувствительным даже к очень слабому ветру. Эффективность таких ветрогенераторов очень высокая.

Это мощный преобразователь. Энергия ветра используется максимально. Стоит он дорого. Недостаток – высокий звуковой фон. Может давать большой объем электротока.

5. Ортогональный ротор

Начинает вырабатывать энергию при скорости ветра в 0,7 м/сек. Состоит из вертикальной оси и лопастей. Не производит много шума, отличается красивым необычным дизайном. Срок службы несколько лет.

Лопасти с большим весом делает его громоздким, что усложняет монтажные работы.

Положительные стороны вертикальных ветрогенераторов:

1. Использование генераторов возможно даже при слабом ветре.
2. Не настраиваются на ветровые потоки, так как не зависят от его направления.
3. Устанавливаются на короткой мачте, что позволяет производить обслуживание систем на земле.
4. Шум в пределах 30 дБ.
5. Разнообразный, приятный внешний вид.

Основной изъян – используют силу и энергию ветра не полностью из-за невысокой вращательной скорости ротора.

Горизонтальные ветрогенераторы (крыльчатые)

Разные модификации горизонтальных установок имеют от одной до трех лопастей и более. Поэтому коэффициент полезного действия намного выше, чем у вертикальных.

Недостатки ветрогенераторов − в необходимости ориентировать их на направление ветра. Постоянное перемещение снижает скорость вращения, что понижает его производительность.

1. Однолопастные и двухлопастные. Отличаются высокими двигательными оборотами. Масса и габариты установки небольшие, что облегчает установку.
2. Трехлопастные. Пользуются спросом на рынке. Могут вырабатывать энергию до 7 мВт.
3. Многолопастные установки имеют до 50 лопастей. Отличаются большой инерцией. Преимущества крутящего момента используют в работе водяных насосов.

На современном рынке появляются ветрогенераторы с отличными от классических конструкциями, например, встречаются гибридные.

1. Ветрогенератор, устроенный по типу парусника

Тарелкообразная конструкция под напором воздуха приводит в движение поршни, которые активируют гидросистему. Как результат, происходит трансформация физической энергии в электрическую.

Во время работы установка не шумит. Высокие показатели мощности. Легко управляемая.

2. Летающий ветрогенератор-крыло

Используется без мачты, генератора, ротора и лопастей. В сравнении с классическими конструкциями, которые функционируют на небольшой высоте при непостоянной силе ветра, а сооружение высоких мачт дело трудоемкое и дорогое, “крыло” таких проблем не имеет.

Его запускают на высоту 550 метров. Выработка электрической энергии составляет 1 мВт в год. Производителем “крыла” является компания Makani Power.

Применение ветрогенераторов

Ветрогенераторы применяются в промышленности и в быту.

Ветроустановки промышленные используются для нужд производства или обеспечения электроэнергией небольших поселков в условиях отсутствия или дефицита электрического снабжения. Устанавливаются на открытой пустынной местности в большом количестве.

Морская ветрогенераторная электростанция

Ветряки, преимущественно простые, предназначены для домашнего использования на дачных участках. В зимнее холодное время для экономии электричества сооружаются на территории жилых домов. Простой ветрогенератор дает энергию в соответствии с количеством ветреных дней.

КПД ветрогенераторов

Для вертикального и горизонтального ветрогенераторов коэффициент полезного действия примерно одинаков. Для вертикальных он составляет 20-30%, для горизонтальных 25-35%.

КПД зависит от типа ветрогенератора и скорости ветра

Некоторые производители увеличивают КПД вертикальных ветряков до 15%, заменяя подшипники на постоянные неодимовые магниты. Но такое незначительное повышение эффективности всего на 3-5% ведет к значительному удорожанию конструкций.

Не отличаются оба типа и по сроку эксплуатации. В среднем продолжительность выработки энергии рассчитана на 15 — 25 лет службы. Изнашиваются быстрее всего опорно-подшипниковый узел и лопасти. Срок службы которых зависит от качества обслуживания.

Стоимость ветрогенераторов

Цены на ветрогенераторы достаточно высокие. Это громоздкие конструкции, которые производятся из дорогостоящего материала. Имеют в комплекте аккумуляторы, контроллер, инвертор и мачту.

Комплект может состоять из: 1 — самого ветрогенератора, 2 — Мачты, 3 — Фундамента, 4 — Комплекта аккумуляторных батарей, 5 — Инвертора, 6 — Контроллера, а также проводов, коннекторов, стеллажа, дизель-генератора и прочих расходных материалов необходимых для монтажа

Технические характеристики ветрогенераторов также влияют на стоимость.

1. Самый простой − это генератор с малой мощностью до 300 ватт. Производит энергию при силе ветра в 10-12 м /сек. Комплект самого простого ветряка только с контроллером стоит от 15 000 рублей. В комплектации с инвертором, аккумулятором и мачтой цена доходит до 50 000 рублей.
2. Генераторы с заявленной мощностью 1 кВт. При слабом ветре в среднем производят энергии от 30-100 кВт в месяц. Для большого дома с высоким потреблением электроэнергии рекомендуется использовать в дополнение дизельный и бензиновый агрегаты. Они также будут заряжать аккумуляторы в дни полного безветрия. Стоит такой ветрогенератор от 150 000 рублей. Доходит и до 300-400 тысяч рублей с более полной комплектацией.
3. Электрический расход в большом доме с приусадебным хозяйством потребует ветряк мощностью 3-5 кВт. Достаточное количество аккумуляторов, более мощный инвертор, контроллер, высокая мачта. Один комплект стоит от 300 000 рублей до миллиона.

Если дом еще и отапливался за счет ветра, то установку надо выбирать мощностью 10 кВт. И позаботиться о дополнительных источниках, таких как солнечные батареи. Возможно, понадобится и бензогенератор. Все зависит от того, сколько энергии придется держать в запасе на случай безветренных и пасмурных дней.

Производители ветрогенераторов

В связи с возрастающим спросом на экологически чистый способ выработки электроэнергии, на рынке появляются предложения от ведущих производителей ветрогенераторов. Вы всегда сможете подобрать оптимальный вариант.

• Дания “Vestas” c долей рынка – 12,7%
• Китай “Snovel” – 9, 0%
• Китай “ Goldwind” – 8,7%
• Испания “Gamesa” – 8,0%
• Германия “Enercon” – 7,8%
• Индия “Suzlon” – 7,6%
• Китай “Guodian United Power” − 7,4%
• Германия “Siemens” − 6,3%
• Китай “Ming Yang” − 3,6%

Наладили производство ветрогенераторов и отечественные производители: в московской области − ООО «Ветро Свет» , ООО “СКБ Искра”, ООО “Сапсан-Энергия”, ЗАО “Агрегат-Привод”, в Петербурге – ЗАО “Ветроэнергетическая компания”.

Правило подбора

Выбор ветрогенератора – дело несложное, если подойти к нему ответственно. Лучше заранее.

1. Рассчитать количество энергии, необходимой для обеспечения вашего дома.
2. Выяснить среднегодовую скорость ветра, учесть в какое время ветряк будет бездействовать, а в какое по силам дать достаточный объем. Мощность надо брать с запасом. Просчитать число аккумуляторов для хранения энергии на случай безветрия.
3. Учесть климатические особенности места проживания. В центральной полосе России большую часть зимы стоят сильные морозы. Установка ветрогенераторов там себя не оправдывает.
4. Дождь и снег уменьшают выработку энергии. Это минусы.
5. Обратить внимание на количество лопастей. Чем их меньше, тем больше КПД.
6. Выяснить интенсивность шума при работе установки.
7. Проводить сравнение параметров ветрогенераторов. Внимательно знакомиться с их техническими и сравнительными характеристиками.
8. Подбирать ветрогенератор помогут отзывы людей, кто уже пользуется системами.
9. Делать обзор производителей при выборе генератора.

Ветер и солнце – естественные, экологически чистые и безотходные источники энергии. В век, когда потенциал природных ресурсов истощается, производство ветрогенераторов набирает скорость.

Карта ветров России для подбора ветрогенератора

Ветряки становятся все более популярными и среди простых людей. Для этого созданы все условия. Разнообразие ветряных агрегатов и наличие тематической информации в помощь при выборе.

Источник

Использование ветрогенератора для слабого ветра — ротор Онипко

Обновлено: 2 января 2021

Использование ветрогенератора обычной лопастной конструкции может иметь должный эффект только при достаточно сильном и ровном ветре. Средняя скорость ветра в большинстве регионов России составляет 3-4 м/с, что для ветряка слишком мало. Многие конструкции на таких скоростях ветра даже не начинают вращаться. Но это не означает, что при слабых ветрах получить электроэнергию невозможно. Просто, в таких условиях следует использовать специальные конструкции ротора.

Ротор Онипко

Как один из вариантов ротора, созданного для малых скоростей ветра, следует рассмотреть изобретение группы украинских ученых под руководством инженера Алексея Онипко. Ротор, созданный ими, получил Гран-при на Всемирном конкурсе в Нюрнберге, посвященном возобновляемой энергетике.

Устройство рассчитано на использование при слабых потоках со скоростью от 1 до 20 м/с, хотя на практике начинает вращаться уже при 0,1 м/с. Учитывая относительно слабые скорости ветра, преобладающие в наших широтах, такие возможности являются наилучшим решением вопроса.

Конструкция

Ротор представляет собой конструкцию с горизонтальной осью вращения. Рабочий орган имеет парусно-лопастную конструкцию, представляющую собой модификацию архимедова винта. Внешне он напоминает наконечник сверла. Поток ветра, попадая на наклонную поверхность, сдвигает ее в сторону, чем и обеспечивается процесс вращения ротора. При этом, лопастей несколько, что усиливает вращающий момент и заставляет устройство реагировать даже на небольшое усилие. Направление оси вращения на ветер осуществляет дополнительный элемент — флюгер, автоматически поворачивающий устройство при изменениях направления потока.

Низкая скорость вращения — до 100 об/мин, что не составляет даже 2 об/сек — обеспечивает практически полное отсутствие шума при работе. Средняя производительность ротора составляет около 300 кВт электроэнергии. По утверждениям изобретателя, пара таких устройств способна обеспечить электроэнергией и отоплением загородный энергоэффективный дом.

Примечательно, что использование ротора не ограничивается только ветрогенераторами. Производятся тестовые испытания устройства в качестве гребного винта и для мини-ГЭС. Универсальность ротора дает основания предполагать для него большие перспективы и возможности.

Другие ветрогенераторы, способные работать на слабых потоках

Помимо конструкции Онипко существуют другие типы генераторов, позволяющие получать электроэнергию при относительно невысоких скоростях ветра. Так, известны парусные роторы, реагирующие на небольшие ветра за счет большой площади лопастей. Существуют конструкции с изменяемым углом поворота лопастей или со складывающимися лопастями, способными исключать воздействие на обратную сторону, уравновешивающие давление на рабочую часть.

Особенностью таких конструкций является способность разворачиваться боком или складываться в плоскую пачку при движении навстречу потоку. Эти варианты не менее эффективны, но более сложны в изготовлении и довольно капризны в эксплуатации. Попадание грязи, пыли или дождевой воды в механизмы поворота или складывания вызывают засорение или коррозию движущихся частей и выводят конструкцию из строя, вынуждая производить частые ревизии или ремонты. Более удачными признаются конструкции с неподвижными лопастями, но они более требовательны к силе ветра и плохо стартуют на слабых потоках.

При использовании беpщеточных генераторов и системы вращения на неодимовых магнитах, фактически подвешивающей вращающиеся части в воздухе, усилие запуска существенно снижается, параллельно устраняя шум при работе и снижая вибрацию мачты. Многие удачные модели могут быть установлены даже на крыше дома и не будут беспокоить жителей.

Самодельный ветрогенератор для слабого ветра

Цены на ветрогенераторы весьма высоки. Даже относительно недорогие китайские образцы весьма ощутимо бьют по кошельку пользователя, что вынуждает задумываться о самостоятельном изготовлении ветряка. Многие пользователи приобретают только преобразователи и аккумуляторы, создавая движущиеся части своими руками. При необходимости, такие устройства могут быть использованы для освещения, зарядки аккумуляторов и прочих хозяйственных нужд.

Более удачные конструкции способны обеспечивать энергией частный дом, позволяя обходится без сетевых ресурсов. При этом, наличие бензинового или дизельного генератора в качестве аварийного источника энергии единогласно признается необходимым.

Выбор типа ротора производится исходя из собственной осведомленности или возможностей. Обычно исходят из имеющихся в наличии деталей, к которым добавляют все необходимое. Лопасти изготавливаются из полипропиленовых труб, разрезанных повдоль металлических бочек и прочих подобных предметов. Основная опасность, возникающая при создании ротора — перегрузка вращающихся деталей, использование слишком тяжелых элементов, инерцию которых не сможет преодолеть слабый поток ветра.

Более удачные конструкции используют в качестве подшипников неодимовые магниты. Они имеют очень большую силу и способны отталкивать вращающиеся части, снижая их вес, обеспечивая более плавное и легкое вращение. При этом, обычные подшипники, установленные правильным образом, также способствуют легкому и свободному вращению, хоть и требуют периодического обслуживания.

Создание мачты требует наличия подходящих материалов. При большой высоте потребуется устройство фундамента — бетонной подушки с анкерными креплениями. Также рекомендуется высокие мачты усиливать растяжками. При этом, многие конструкции не нуждаются в больших высотах, свободно реагирующие на слабый ветер конструкции вполне эффективны на высоте от 1,5 м и устанавливаются на небольших тумбах или опорных конструкциях. Если рядом с домом имеется холм или пригорок, то, по возможности, следует использовать такое естественное возвышение и установить ветряк на нем.

Источник