Danas, kako cijene električne energije rastu i raste želja ljudi da grade seoske vikendice i dače daleko od "civilizacije", mnogi vlasnici privatnih posjeda sve se više okreću alternativnim izvorima energije. Najjeftinija je trenutno energija vjetra. Za njegovu upotrebu dizajnirani su posebni uređaji. Dalje u članku razmotrit ćemo što je vjetrogenerator.
Terminologija
Generator električne energije vjetrenjače je uređaj koji pretvara kinetičku energiju strujanja zraka u mehaničku. Ova sila pokreće rotaciju rotora. Kao rezultat njegovog rada, mehanička energija se naknadno pretvara u električnu energiju.
Industrijska upotreba
Takve uređaje izrađuju velike privatne ili javne energetske tvrtke. Obično se spajaju u tzv. mreže. Rezultat su vjetroelektrane. Te su industrijske mreže različiteod nuklearnih ili toplinskih potpunim odsutnošću i sirovina (goriva) i otpada. Da bi generator vjetroelektrane radio bez kvara, prosječna godišnja brzina protoka zraka mora biti visoka. Snaga modernih sustava može doseći 7,5 MW.
Neke operativne poteškoće
Industrijski vjetrogenerator se montira na posebno pripremljeno mjesto u roku od sedam ili deset dana. A dobivanje dozvola za gradnju građevine u nekim slučajevima može potrajati više od godinu dana. Osim toga, potrebne su dugoročne studije na mjestu gdje će se izvoditi montaža vjetrogeneratora. Barem tijekom godine proučava se smjer i brzina strujanja zraka. Sve ove aktivnosti značajno produžuju razdoblje provedbe projekata.
Kratka povijesna pozadina
Vrijedi napomenuti da su ljudi počeli koristiti energiju vjetra u davna vremena. Jednostavan primjer je jedro. Vjetrenjače su se gradile već 200 godina prije naše ere, a nakon otkrića električne energije, ljudi su počeli pokušavati koristiti snagu zračnih struja kako bi je dobili. Sve do 50-ih godina prošlog stoljeća u Sovjetskom Savezu kontinuirano se radilo na projektiranju i dizajnu nove opreme. Vjetrogeneratori se široko koriste u zemlji.
Opseg primjene
Vjetrogenerator se može koristiti izravno za svoju namjenu ili može obavljati isključivo dekorativne funkcije. Propeler se može opremiti čegrtaljkom i stavitiuređaja na bilo koje prikladno mjesto. U industrijske svrhe ranije se koristio vjetrogenerator za mljevenje žitarica. Danas se u te svrhe u pravilu koristi druga oprema. Vjetrogeneratori se često koriste za dom. Recenzije vlasnika prigradskih nekretnina svjedoče o učinkovitosti takvog dizajna u procesu crpljenja vode. Dakle, prema nekim korisnicima, jedinica može podići oko 30-50 litara / sat iz bunara ili bunara. Takvi su generatori vrlo relevantni za davanje. Vjetrene konstrukcije često su nezamjenjive tamo gdje postoje prekidi u opskrbi strujom u mrežu. Također se koriste za pokretanje sustava grijanja. Međutim, vjetrogenerator se najčešće koristi za proizvodnju električne energije.
Klasifikacija
Ako je bilo potrebno kupiti vjetrogenerator za privatnu kuću, trebali biste saznati više o vrstama ove jedinice i principu rada. Dizajn može biti tipa vrtuljka. U ovom slučaju ima okomitu os rotacije. Također, dizajn može biti krilati. To znači da je os rotacije jedinice horizontalna. Zatim razmotrite svaku vrstu zasebno.
Dizajn vrtuljka
Takav vjetrogenerator nesumnjivo ima svoje zasluge. Brzo dobiva vuču u procesu povećanja snage strujanja zraka. Nakon toga, brzina rotacije je gotovo na istoj razini. Ovaj dizajn samostalno prati smjer vjetra. To znači da joj nije potrebno dodatnočvora. Vjetrogenerator tipa vrtuljak se sporo kreće. To omogućuje korištenje prilično jednostavnih shema. Istodobno, mala brzina značajno ograničava korištenje struktura. To je zbog činjenice da postoji potreba za dodatnom upotrebom pojačanih mjenjača. Multiplikatori imaju prilično nisku učinkovitost. Bez mjenjača rad vjetrogeneratora je znatno teži.
Dizajn krila
Što je takav generator (vjetar)? Recenzije mnogih korisnika govore u prilog ovom dizajnu. Jedinica tipa krila ima puno prednosti u odnosu na gore opisane. Nedvojbenim prednostima koje takav generator vjetra ima, korisnici pripisuju prilično veliku brzinu vrtnje. Zahvaljujući tome, nema potrebe za dodatnom upotrebom množitelja. Lopatice strukture lopatica moraju biti smještene okomito na protok zraka, odnosno okomito. Za to se koristi stabilizator. Još jedna prednost koju korisnici kažu da ima vjetrogenerator s lopaticama je visoka učinkovitost pretvorbe energije strujanja zraka. Istodobno, brzina rotacije u takvim izvedbama obrnuto je proporcionalna broju lopatica. S tim u vezi, jedinice u pravilu nemaju više od tri krila. Široka popularnost takvih instalacija također je posljedica jednostavnosti izrade konstrukcija.
Kriteriji odabira uređaja
Prije svega, potrebno je točno odrediti prosječnu brzinu ipreferirani smjer strujanja zraka na mjestu gdje će jedinica raditi. Trebali biste biti svjesni nekih parametara. Dakle, početna brzina kojom počinje rotacija lopatica je 2 m/s. Jedinica postiže maksimalnu učinkovitost s protokom od 9-12 m / s. Snaga generatora ovisi o promjeru propelera i brzini vjetra.
Obilježja dizajna
Od čega se sastoji kućni vjetrogenerator? Sam dizajn uključuje kotač s oštricama. Ima i mjenjač. Ovaj mehanizam je dizajniran za pretvaranje i prijenos zakretnog momenta. Također u dizajnu postoji jarbol. Sam uređaj je instaliran na njemu. Također, jedinica je opremljena baterijom i inverterom. Uz pomoć potonjeg, istosmjerna struja se pretvara u učinkovitu izmjeničnu struju.
uređaj i mreža
Većina jedinica koje danas postoje radi sa centraliziranim ili lokalnim izvorom električne energije. Na primjer, to može biti dizel generator. Potreba za korištenjem dodatnog izvora objašnjava se nestabilnošću protoka zraka. U tom slučaju mreža obavlja stabilizacijski zadatak. Postoje određeni uvjeti za korištenje takvih struktura. Jedna od glavnih je da snaga mreže mora nužno biti veća od snage vjetrogeneratora, najmanje 1,8 puta.
Princip rada
Snažne zračne struje pokreću lopatice vjetrogeneratora. Počnu se vrtjeti. Primljena energija se preko rotora prenosi na množitelj. kakoGore je rečeno da jedinice mogu funkcionirati i pojedinačno i u skupinama. U nekim su dizajnima instalirani množitelji za poboljšanje performansi uređaja. Treba reći da ne može svatko kupiti takvu jedinicu. S tim u vezi, neki ljudi grade vjetrogeneratore za svoj dom vlastitim rukama. Kako to učiniti, razmotrit ćemo dalje.
Vrsta jedinice
Što su vjetrogeneratori za dom? Postoje dvije vrste uređaja. Prvi je horizontalni, a drugi je vertikalni vjetrogenerator. Potonji dizajn, prema samim korisnicima, lakši je za sastavljanje i instalaciju - balansiranje uređaja je prilično jednostavno. Osim toga, ovaj sustav ima veći koeficijent djelotvornog djelovanja vjetra. Što je moćniji uređaj odabran za montažu, veća će biti težina i promjer kotača. To će zauzvrat otežati balansiranje i instalaciju.
Komponente
Prije nego što napravite vjetrogenerator, trebate pripremiti sve potrebne elemente i detalje:
- 12 V baterija. Možete koristiti automobilski uređaj, ali je bolje kupiti alternativni. Takva će baterija biti sigurnija i izdržljivija.
- Generator 12 V.
- Rotor 1,5-2 m.
- Metalna bačva ili kanta (velika). Poželjno je koristiti posudu od aluminija ili nehrđajućeg čelika.
- Relej za punjenje baterije.
- Relej za punjenje svjetiljki (automobilski, na primjer).
- Poluzatvoreni prekidač.
- Razvodna kutija.
- Voltmetar. Možete koristiti auto.
- jarbol, čija je visina od 2 do 10 metara. Možete ga napraviti i sami. To će zahtijevati PVC cijevi i metalne dijelove za bazu.
- 4 M6 vijka.
- Žice.
- Nehrđajuća žica ili stezaljke. Ovi elementi bit će pričvršćeni na jarbol.
Trebat će vam i sljedeći alati:
- Rezači.
- Buši i buši.
- odvijač.
- Ključevi.
Postavljanje jarbola
Prije ugradnje potrebno je ispuniti temelj u skladu s volumenom baze i presjekom cijevi. U tom slučaju treba uzeti u obzir klimu i svojstva tla. Ugradnja jarbola s vjetroturbinom izvodi se nakon što se žbuka skrući (najmanje tjedan dana nakon izlijevanja). Možete jednostavno ukopati stup u zemlju i popraviti žice. Međutim, ova opcija je manje pouzdana.
Rotor
Promjer se bira prema prosječnoj brzini vjetra. Izrađuje se rotor i prepravlja remenica (poseban tarni kotač s naplatkom ili utorom po obodu, dizajniran za prijenos kretanja na pogonski remen ili uže). Zapravo, s brzinom vjetra do 6-7 m/s, snaga elementa od 3 m bit će veća.
Krila
Bačva je podijeljena na 4 jednaka dijela. Za to se koriste mjerač vrpce i marker. Oštrice se režu škarama za metal. Zatim se krila učvršćuju na remenicu i dno. Kao pričvršćivačikoriste se vijci. Mjesta za njih treba mjeriti vrlo precizno, inače ćete u budućnosti često morati prilagoditi rotaciju. Oštrice se nježno sklapaju, u razumnom roku, kako bi se spriječili nepotrebni udari u struji zraka.
Sastavljanje
Žice su spojene na generator i krug se sklapa u razvodnoj kutiji. Jedinica je pričvršćena na jarbol. Žice su pričvršćene na stup i generator. Zatim je jedinica, a zatim baterija spojena na krug. Uz pomoć žica, čiji je poprečni presjek do 2,5 kW, opterećenje je povezano. Ovisno o stupnju savijanja lopatica, podešava se brzina vrtnje. Takva jedinica trebala bi biti dovoljna da osigura energiju za seosku kuću ili vikendicu.
Povećana produktivnost
Kada se jarbol podigne na 20-25 metara, brzina strujanja zraka će se povećati za 30%. Istodobno će se povećati i proizvodnja energije do 1,5 puta. Ova opcija se koristi pri smanjenoj brzini vjetra (do 4 m/s). S visokim jarbolom eliminirati će se utjecaj drveća i zgrada. Evo kako napraviti vlastitu vjetroturbinu.
Razvoj industrije
Danas možete kupiti kućni vjetrogenerator po razumnoj cijeni. To govori o stalnom i aktivnom razvoju ove industrije. Samim kupnjom ili montažom instalacije možete osigurati energetsku neovisnost vlastitog doma na dosta dugo vremena. Za malu zgradu u pravilu je dovoljna jedinica nazivne snage od 1 kW. Istodobno, brzina vjetra u području rada uređajatreba biti 8 m/s. Ako u tom području nema stabilnog protoka zraka ili je slab, uređaj se može opremiti diesel generatorom ili fotonaponskim ćelijama. U Rusiji se danas bilježi samo pojava tendencije instaliranja vjetrogeneratora. Na domaćem tržištu zastupljeno je tek nekoliko proizvođača agregata male snage za domaće potrebe. Trošak vjetroturbina za 1 kW u kompletu počinje od 35-40 tisuća rubalja. Ovo su cijene od prije dvije godine. Za instalaciju uređaja nije potrebno izdavati certifikat.
Nedostaci i prednosti eksploatacije
Unatoč stalnom rastu energetskih tarifa, sama cijena električne energije nije ni u kakvoj mjeri značajna vrijednost u većini industrija s ostalim troškovima. Za današnjeg potrošača stabilnost i sigurnost opskrbe ključni su čimbenici. Glavni razlozi koji izazivaju porast cijene energije za industrijsku upotrebu, dobivenu iz vjetrogeneratora, su:
- Potreba za autonomnim radom neko vrijeme. U tim se slučajevima koriste baterije.
- Potreba za električnom energijom industrijske kvalitete. Za to se koristi pretvarač.
- Potreba za kontinuiranim radnim vremenom. U takvim slučajevima dodatno se koriste dizel agregati.
Što se tiče korištenja uređaja u svakodnevnom životu, nedostaci rada bi trebali uključivati:
- Visoka cijena baterija. Ona jepribližno 25% cijene samog uređaja.
- Relativno visoka cijena pretvarača.
- Kako bi se osigurala pouzdana opskrba električnom energijom, u nekim slučajevima se koristi dizel generator. Cijena mu je usporediva s cijenom samog uređaja.
Međutim, treba napomenuti da ovi čimbenici gube svoju važnost s modernim UPS-om s dvostrukom konverzijom i zajedničkom mrežom. Danas je, s ekonomskog stajališta, za industrijske svrhe najpovoljnije primati uz pomoć vjetrogeneratora ne električnu, već istosmjernu ili izmjeničnu struju. Nakon toga se pretvara u toplinu za toplu vodu i grijanje doma. Za to se koriste grijaći elementi. Ova shema ima svoje prednosti. Konkretno, u ovom slučaju, obični bojler s vodom može djelovati kao akumulator energije, za potrošnju topline ne postoje tako strogi zahtjevi za kontinuitet i kvalitetu opskrbe.
