Ветряная электростанция для дома - сколько стоит и как изготовить своими руками

Как повысить рентабельность ветряка для частного дома

Приморские районы, а также открытые площадки в горной местности идеально подходят для установки ветряного оборудования. В этих регионах скорость ветра составляет более 60-70 м/с. Жители этих районов могут полностью отказаться от центральных систем электроснабжения и перейти на ветряные станции. На равнинных территориях потоки ветра более равномерны, однако их силы недостаточно для того, чтобы полноценно обеспечить дом электричеством.

С другой стороны, излишне высокая конструкция нуждается в дополнительном усилении. Сильным порывам ветра будет проще повалить ее, чем ветряки с мачтой, которая достигает отметки 5-7 м.

Специалисты рекомендуют устанавливать оборудование на высоте 10-15 м от земли. Закрепить подобную конструкцию можно двумя способами:

Путем бетонирования основы.
Используя металлические растяжки.

Наиболее эффективным для генерирования электроэнергии считается комбинирование ветряка и солнечных батарей

Чтобы забетонировать основу ветряка, потребуется выкопать четыре глубоких скважины с небольшим диаметром. В них погружаются растяжки мачты, после чего они заливаются цементным раствором. Этот процесс довольно трудоемкий и затратный, однако он отличается высокой надежностью. Даже при сильных порывах ветра мачта будет оставаться неподвижной. Единственный риск заключается в поломке лопастей.

Фиксация мачты с помощью растяжек предполагает использование металлического троса. Он натягивается до тех пор, пока ветряк не будет располагаться строго перпендикулярно по отношению к поверхности земли. После этого растяжки троса надежно закрепляются в грунте.

Устанавливать или нет

При решении вопроса целесообразности установки ветряной электростанции нужно получить следующие исходные данные:

Среднюю скорость ветра в месте установки в метрах в секунду. В первом приближении картину даёт карта ветров на территории России. Но в конкретном месте установки могут быть различные факторы, влияющие на скорость ветра, например, холмы, русла рек. Для точного определения годовой карты ветров можно воспользоваться флюгером Вильда, анемометром или вести ежедневные наблюдения за окружающей природой.
Наличие централизованного электроснабжения, стоимость киловатт-часа и возможность прокладки линии электропередач.

Алгоритм оценки окупаемости ветряка следующий:

По карте ветров и техническим характеристикам устройства определить вырабатываемую мощность для летнего и зимнего периодов или помесячно. Например, для рассмотренного выше устройства номиналом 2 кВт, вырабатываемая мощность при скорости 5 м/с составит 400 Вт;
По полученным данным определить годовую генерируемую мощность;
По стоимости киловатт-часа определить цену сгенерированной электроэнергии;
Поделить стоимость комплекта ветрогенератора на полученную цифру и получится окупаемость в годах.

Для внесения поправок в расчёт следует учитывать:

Аккумуляторные батареи придётся менять не реже одного раза в три года;
Срок службы современного ветрогенератора 20 лет;
Необходимо обслуживать устройство. Стоимость и сроки обслуживания необходимо уточнить у продавца оборудования;
Стоимость киловатт-часа растёт каждый год, за предыдущие 10 лет она увеличилась более чем в 3 раза. На 2017 запланирован рост тарифов минимум на 4%, так что можно исходить из этой цифры удорожания электроэнергии.

Если полученные цифры окупаемости не устраивают, но заиметь альтернативный источник энергии хочется или нет возможности подключения к централизованному электроснабжению, то следует рассмотреть варианты повышения эффективности ветряка и снижения затрат на его монтаж и обслуживание.

Возможны следующие варианты:

Установка нескольких устройств меньшей мощности вместо одного большого. Это снизит цену основного оборудования, уменьшит затраты на установку и обслуживание, а также повысит производительность за счёт того, что малые ветряки имеют больший КПД при низких скоростях ветра;
Установка специальной сетевой системы управления электроэнергией, совмещённой с центральной системой электроснабжения. Такие устройства сегодня можно найти в продаже.

https://youtube.com/watch?v=MF1XDcnoNOI

Виды

Ветрогенераторы подразделяются на виды по нескольким параметрам:

В зависимости от направленности оси, вокруг которой крутятся лопасти ветроустановки, бывают двух типов: горизонтальными и вертикальными. Первые имеют лучший КПД, а вторые более стабильны по отношению к непогоде.
По количеству лопаток на ветряном колесе: двухлопастные, трехлопастные и агрегаты с множеством лопаток.
В зависимости от применяемых материалов лопастей: жесткий и парусный вариант. Первые, более устойчивы к воздействию ураганов и бурь, а вторые на порядок дешевле.
По возможности регулировки положения лопастей: с постоянным и регулируемым шагом лопаток. Первый проще и надежнее в эксплуатации, а возможность использовать преимущества второго есть только у профессионалов.

Современные ветроустановки не требуют сверхмощных порывов ветра. Их конструкция продумана не хуже велосипеда, так что для обеспечения энергией обычного дома хватает ветра со скоростью 2-5 м/с.

Основные рекомендации к расчету

Двигатели

У первых стоят магниты ферритовые, а требуются более производительные ниодимовые. Для эффективной работы вторых требуются большие обороты, развивать которые ветряк не может.

Самостоятельный монтаж и намотка обмоток от изготовителя требуют большой точности и терпения. Мощность такого самодельного устройства не превышает 2—Вт.

Они оптимально отвечают требованиям, предъявляемым к устройствам, работающим с вертикальным ветровым колесом, и заряжающим аккумулятор. Выдаваемая мощность в этом случае моет достигать 1 кВт.

Изготовление винтов

Второй состоит из прикрепленных к центральной пластине изогнутых легких трубок. Лопасти, обладающие большой парусностью, крепятся шарнирами. Это исключает их деформацию и складывание при сильных порывах ветра.

Какая мощность вам необходима?

Как оказалось, под общим названием «ветряные электрические генераторы» скрывается немало устройств. Они отличаются по конструкции, цене, внешнему виду.

При выборе ветряка учитываются климатические условия региона. Изучите техническую документацию на заинтересовавшую вас ВЭУ – она определяет её назначение и расчетную мощность. Выходная мощность прибора зависит от инвертора (преобразователя). Отправная точка расчетов – количество домашних бытовых приборов, одновременно подключенных к генератору. Для простоты вычислений можно счета на электроэнергию и вывести средний коэффициент.

Скорость ветра 5 м в секунду оптимальна для большинства ветрогенераторов

Существуют общепринятые усредненные параметры мощности генератора при силе ветра в 5 м/сек для дач и небольших домов:

При мощности в 150-200 Вт ВЭУ обеспечит освещение, функционирование радиоприемника и телевизора. Для работы холодильника потребуется устройство мощностью не менее 1 кВт;
Ветрогенератор мощностью от 1 до 5 кВт выбирают если необходимо обеспечить полноценное электроснабжение дома;
Приборы, выходная мощность которых составляет не менее 20 кВт, используются для снабжения энергией бытовых приборов и систем отопления.

Следующий параметр – это емкость АКБ и скорость их заряда, которая зависит от мощности ветряка. Заряжать аккумуляторы можно быстрее, если подключить к установке несколько генераторов. А вот увеличивать количество самих батарей не стоит – много аккумуляторов ВЭУ не успеет зарядить, а частичная зарядка быстро выведет их из строя.

Конструктивно различаются генераторы по наличию и отсутствию редуктора. Первые из них отличаются простотой устройства и монтажа. Ветряки с редуктором установить сложнее, но при этом они обладают большой мощностью и считаются более надежными.

Разновидности

Для того чтобы правильно подобрать ветряной генератор, необходимо прежде всего учесть его технические параметры. Современные модели различаются по следующему ряду признаков:

Количеству лопастей пропеллера. Большое количество элементов винта усложняет конструкцию. Однако чем больше лопастей, тем меньшая скорость ветра нужна для запуска механизма.
Типу материала лопастей. Модели с жесткими пропеллерами более прочны и долговечны, но и значительно дороже парусных аналогов.

Многолопастный ветрогенератор для своего домаИсточник ytimg.com

Расположению направляющей вращения. Разделяются на вертикальные и горизонтальные. Первые прочнее и чувствительнее, вторые – отличаются лучшей производительностью.
Возможности изменения шаговых характеристик. Различаются на модели с изменяемым и неизменным шагом. Изделия с переменными шаговыми параметрами позволяют увеличивать скорость, а значит, и продуктивность. Однако они более сложны, громоздки и дороги.

Видео о том, что такое ветрогенератор, его плюсы и минусы:

https://youtube.com/watch?v=oEGDLaPE2Hg

Критерии выбора

При выборе ветрогенератора помимо технических характеристик, необходимо также правильно установить требуемую мощность. Задается она таким параметром, как диаметр ротора, рассчитать который можно по следующей формуле:

Э_год = 1,64 * Д2 *О3

Э_год – суммарная электроэнергия, потребляемые приборами дома за год, кВт,

Д – диаметр ротора, обозначаемый в метрах,

О – среднегодовое значение скорости ветра, метр/в секунду.

Подставляя известные параметры в эту форму, можно рассчитать, какого диаметра ротором должна быть оснащена ветряная электростанция для дома в конкретном случае.

Правила размещения

При монтаже устройства необходимо учесть следующий ряд требований:

Вблизи генератора не должно располагаться сооружений, кустов, деревьев и прочих препятствий на пути свободного прохождения ветровых потоков.
Чтобы шум и помехи от работы не оказывали негативного влияния на окружающих, ветряки для дома лучше располагать минимум на 30 метров вдали от жилища.
Во избежание возникновения ослабления ветровых потоков устанавливать механизм лучше на 2-3 метра выше окружающих преград, даже если они находятся на расстоянии до 200 метров.

Видео о том, как сделать простейший ветрогенератор:

https://youtube.com/watch?v=eMmYrhoGz3I

Следует учесть, что даже при соблюдении всех правил установки гарантий постоянного результата по выработке электроэнергии быть не может. Так как показатель напрямую зависит от ветровой нагрузки, которая никогда не бывает стабильной.

Особенности установки

Промышленно изготовленный или самодельный ветряк необходимо устанавливать с соблюдением следующего минимума требований:

Место установки лучше подбирать на возвышенности, вдали от препятствий, прибор располагать на высоте не менее 10 метров от поверхности земли.
Мачта должна иметь надежное основание – лучше всего бетонное.
Над ветряком необходимо расположить небольшой навес для защиты от осадков.
При необходимости замены, ремонта или обслуживания облегчить доступ к оборудованию позволит складная конструкция мачты.

Видео-пример изготовления и применения ветряка для дома:

https://youtube.com/watch?v=4gJvdSoae9w

Коротко о главном

Ветряной генератор для дома является одним из лучших альтернативных источников электроэнергии. Принцип его действия основа на преобразовании кинетической энергии ветра в механическую, а затем с помощью ротора – в электрическую. Среди главных его плюсов выделяются:

Работа за счет неисчерпаемого источника энергии – ветра.
Затраты связаны только с покупкой и установкой, оборудование долговечно и не требует особого обслуживания.
Приспособленность для любого климата.
Экологически чистый тип энергоресурса.

К недостаткам относятся – зависимость от силы ветра, помехи, возможность разрушения при стихийных погодных проявлениях. Установка ветряного генератора должна соответствовать требованиям закона – мощности, высоте, ограничениях, согласовании с соседями и отсутствию биологического вреда. Модели различаются по техническим параметрам – количеству лопастей, типу их материала, направлении оси вращения и изменчивости шага. При выборе нужно учитывать диаметр ротора, определяющий мощность. Монтаж прибора должен соответствовать правилам размещения и практическим рекомендациям.

Особенности ветровых электростанций

Устройство ветряных электростанций предполагает использование нескольких ветрогенераторов, объединенных в общую сеть. Это один из лучших источников альтернативной энергии. Такие системы отличаются невысоким КПД (порядка 30%), однако тем не менее, их достаточно для большинства бытовых потребностей.

Ветряки устанавливаются на большой высоте, чтобы обеспечить эффективный поток воздуха. Если вокруг находится много высоких зданий и деревьев, это отрицательно повлияет на эффективность.

Ветровые электростанции не должны устанавливаться вблизи жилых домов. В противном случае это создаст постоянный дискомфорт из-за шума. Их оптимально монтировать в пустынной местности, где не плотная застройка и нет лесов.

Вертикальный ветряк: выбор оборудования

Изготавливаются ветровые электростанции своими руками с использованием самых разных материалов. Довольно-таки мощную и производительную вертикальную модель можно сделать с применением:

автомобильного генератора на 12 В;
гелевого или кислотного аккумулятора 12 В;
реле зарядки аккумулятора от автомобиля;
любого вольтметра.

Лопасти вертикальных ветрогенераторов обычно изготавливаются из какой-нибудь металлической или пластиковой емкости большого объема (бочки, ведра, кастрюли и т. д).

Из дополнительных элементов используются:

выключатель на 12 В;
преобразователь (инвертор) 12 V – 220 V на 700 W – 1500 W.

Также, конечно, понадобятся провода, мачта и разного рода крепежные элементы (болты, хомуты).

Принцип работы ветровых генераторов

В самодельных или фирменных ветряных устройствах с вертикальной или горизонтальной осью вращения лопасти начинают двигаться в результате воздействия силы ветра. Основные элементы оборудования заставляют вращаться роторный узел посредством специального приводного агрегата. Наличие статорной обмотки способствует преобразованию механической энергии в электрический ток. Осевые винты обладают аэродинамическими особенностями, в результате чего обеспечивают быстрое прокручивание турбины агрегата.

Затем в роторных генераторах происходит преобразование силы вращения в электричество, собирающееся в аккумуляторе. По факту чем сильнее будет воздушный поток, тем быстрее прокручиваются лопасти агрегата, что способствует образованию энергии. Так как работа генераторного оборудования основывается на максимальном применении альтернативного источника, одна часть лопастей обладает более закругленной формой. А вторая — ровная. При прохождении потока воздуха по округлой части происходит образование вакуумного участка, это способствует засасыванию лопасти и уводит ее в сторону.

Это приводит к образованию энергии, воздействие которой приводит к раскручиванию лопастей при небольшом ветре.

При прокручивании происходит вращение оси винтов, которые подключены к роторному механизму. На этом устройстве располагаются двенадцать магнитных элементов, которые прокручиваются внутри. Это приводит к образованию переменного электрического тока с частотой, как в бытовых розетках. Полученную энергию можно не только вырабатывать, но и передавать на расстояния, однако ее нельзя аккумулировать.

Чтобы ее собирать, потребуется преобразование в постоянный ток, именно эту цель выполняет электроцепь, расположенная внутри турбины. Для получения большого объема электроэнергии осуществляется изготовление промышленного оборудования, ветровые парки обычно включают в себя десятки таких установок.

Принцип работы ветрогенератора дает возможность использовать агрегат в вариантах:

для автономного функционирования;
с солнечными батареями;
параллельно с резервным аккумулятором;
вместе с бензиновым либо дизельным генераторным устройством.

При движении воздушного потока скоростью около 45 км/час выработка энергии турбиной составляет примерно 400 Вт. Этого хватит для освещения загородного дачного участка. При необходимости можно реализовать накопление электроэнергии в батарее.

Для зарядки аккумулятора используется специальное оборудование. При снижении величины подзаряда скорость вращения лопастей станет падать. Если аккумулятор полностью разрядится, элементы генераторного оборудования будут опять прокручиваться. Этот принцип дает возможность поддерживать зарядку устройства на конкретном уровне. При более высокой скорости потока воздуха турбина агрегата сможет производить больший объем энергии.

Пользователь Darkhan Dogalakov на примере модели SEAH 400-W рассказал о принципе действия ветрового оборудования.

https://youtube.com/watch?v=Z9Dj73YR2Io

География применения

Наибольшее распространение ветроэнергетика получила на западном побережье Атлантики, в частности, в Германии. Там имеются наилучшие условия — ровные и сильные ветра, оптимальные климатические показатели. Но основной причиной широкого распространения ВЭС именно в этом регионе стало отсутствие возможностей для строительства гидроэлектростанций, вынудившее правительства стран этого региона использовать доступные методы получения электроэнергии. При этом, имеются установки и в балтийском регионе, в Дании, Голландии.

Россия пока отстает в этом вопросе, за прошедшее десятилетие в эксплуатацию сдан едва ли десяток ВЭС. Причина такого отставания кроется в большом развитии гидроэнергетики и отсутствии должных условий для эксплуатации промышленных ветроэнергетических станций. Тем не менее, отмечается рост производства небольших установок, способных обеспечивать энергией отдельные усадьбы.

Ветрогенераторы для дома и не только

Ветрогенераторы — наш профиль, они часто воспринимаются как «символ» альтернативной энергетики. Почему так? Ведь с точки зрения производительности лидером по праву являются гидроэлектростанции.

Можно подумать, что сам вид ветроколеса и его вращения более всего впечатляют. Пусть так, но всё же дело не только в этом.

Несмотря на то, что ветрогенераторы для дома и вырабатывают энергии меньше чем гидроэлектростанции, «топливо» для них есть везде. И там, где нет рек вообще, и там, где они есть но течение рек крайне медленное для работы гидростанции.

А в районах же с хорошими ветрами и в ветреные периоды ветрогенератор будет отдавать заметно большую мощность чем солнечные батареи. Всё это подводит к мысли о том, что при проблемах с централизованными сетями ветряк будет самым доступным и мощным из источников возобновляемой энергии.

Кого же может заинтересовать ветряк? Первое, что приходит в голову, — это: «отшельники» и «кочевники». Ведь именно они обычно оказываются на удалении от сетевого электричества. Однако и в относительно обеспеченных электричеством районах бывает, что ситуация часто оставляет желать лучшего. И в условиях перебоев люди хотят обеспечить себе как минимальную энергетическую “потребительскую корзину“, так и бесперебойную работу оборудования требующего того (котлов отопления, вентиляции, охранных систем и т.п.).

Срок окупаемости и расчет экономии

Для вашей индивидуальной ветровой установки этот срок – НИКОГДА.

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.

Но если вспомнить начальные траты в 200тыс., то вернете вы их через тридцать два года!

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.

Конструкция и принцип работы ветротурбин

Ветровые генераторы представляют собой спецустройства, которые трансформируют кинетическую энергию ветра в электрическую. Это независимые источники электроэнергии, которые отлично подходят для установки в частных жилых домах, на небольших и средних фермерских хозяйствах, производственных базах.

Конструкция стандартной мини-электростанции для бытового использования включает такие функциональные элементы:

Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
Генератор для продуцирования переменного тока.
Контроллер для автоматического управления ветряной станцией. Позволяет регулировать подзарядку аккумуляторов, распределяет потоки энергии между устройствами.
Накопитель. Специальные аккумуляторные батареи для накопления сгенерированного электричества.
Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
Мачта, приподнимающая лопасти на определённую высоту над уровнем земли.

Мачты бывают разными: свободностоящие без растяжек, жёстко зафиксированные и поворотные на растяжках. Последние могут опускаться и подниматься для обслуживания, а также проведения ремонтно-восстановительных работ.

Под воздействием ветра лопасти, насаженные на генераторный вал, начинают вращаться, способствуя запуску ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии воздушных потоков в механическую, а потом и в электрическую энергию. Так выглядит сильно упрощённая схема работы ветряка

В действительности энергия от ветряной электростанции напрямую к потребителю не поступает. В системе обязательно должны быть подключены специальные приборы для преобразования электротока.

В цепи после генератора размещается контроллер. Он конвертирует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество аккумулируется и сохраняется в батареях, а потом от них через инвертор, который трансформирует постоянный ток в переменный, энергия подаётся в частную электросеть.

Такая схема даёт возможность сгладить нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет задействовать ветряные генераторы меньшей мощности, чем суммарная мощность бытовых электроприборов.

В ходе конвертации электротока по схеме переменный-постоянный-переменный происходят определённые потери энергии, которые составляют примерно 20%

Вместе с автономной ветряной станцией можно устанавливать и солнечные модули, и топливные генераторы.

В составе современных ветряных станций используются различные конструкции роторов – вращающихся частей. Они имеют свои преимущества и недостатки, разную эффективность и функциональные возможности. В настоящее время существует много разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.

Токоприемник и поворотный узел

Для того чтобы генератор поворачивался по направлению ветра, собирают специальную конструкцию. Делают поворотный узел из подшипников и втулки. Последнюю через фланец соединяют с мачтой. К раме приваривают муфту. Токоприемник собирают так:

на поворотном узле размещают контакты из латунной проволоки с припаянными проводами 4 мм2;
накрывают контакты пластиковым стаканчиком и заливают эпоксидной смолой;
после застывания смолы стачивают деталь (до появления контактов);

Необходим токоприемник для того, чтобы при вращении ветряка провода не наматывались на мачту и не скручивались. В качестве подвижного контакта можно использовать щетки от стартера автомобиля.

Плюсы и минусы

К достоинствам использования энергии ветра, а соответственно и ветровых генераторов,относятся следующие:

Энергия ветра – это возобновляемая энергия, обладающая неисчерпаемостью ресурсов;
Экологичность энергетического ресурса и процесса производства электрической энергии;
Способность быстрого выполнения монтажа установок и обеспечения потребителей электрической энергией;

К недостаткам можно отнести следующие:

КПД установок зависит от времени года, погодных условий и региона монтажа агрегата;
Высокий уровень шума при работе агрегатов;
Опасность для пернатых обитателей региона, где установлен ветровой генератор;
При промышленном производстве электрической энергии, при использовании ветровых генераторов, требуются значительные площади земли.

Обзор цен на популярные модели

Стоимость ветрогенераторов высока. Этот момент является самым труднопреодолимым для распространения ветроэнергетических технологий. Многие владельцы домов с удовольствием установили бы у себя на участке ветряки, но не имеют средств на их приобретение. Установка, способная обеспечить освещение участка, стоит около 100 тыс руб.

Более мощная конструкция, позволяющая снабдить электроэнергией коттедж, обойдется в 250 тыс.

ВЭС, способная обеспечить небольшое фермерское хозяйство, стоит около 500 тыс руб. И это еще не предел. При таких ценах ожидать быстрого распространения ветрогенераторов не приходится, поэтому вся надежда на появление отечественных моделей, способных решить вопрос дороговизны оборудования. Как вариант, можно купить относительно недорогую китайскую модель. Такие устройства не поддаются ремонту, являясь, по сути, одноразовыми, но их цена намного ниже, чем стоимость аналогичных по мощности западных образцов.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций для дома

Как и любому другому виду оборудования, ветряным электростанциям присущи как преимущества, так и недостатки. Чтобы решиться на покупку этого устройства, желательно взвесить его сильные и слабые стороны.

Популярность использования ветряных электростанций обусловлена большим количеством преимуществ

Почему выгодно купить ветрогенератор (220В) для частного дома:

Отсутствие дополнительных затрат, поскольку для работы устройства не требуется топливо.
Нет необходимости в постоянном контроле. Конструкция вырабатывает электроэнергию самостоятельно каждый раз, когда дует ветер.
Относительно бесшумный и полностью экологичный способ добычи электроэнергии.
Устройство может использоваться практически в любых климатических условиях.
Износ деталей минимален.

Установка ветрогенератора для дома сопровождается следующими недостатками:

затраты на приобретение оборудования окупаются через 5-6 лет;
относительно небольшой показатель КПД, что отражается на мощности;
высокая цена ветрогенераторов;
чтобы компенсировать бездействие устройства в безветренные дни, требуется дополнительное оборудование: генератор и накопительная батарея (стоимость этих элементов очень высокая);
в некоторых режимах ветряки для дома издают инфразвуки (то же самое происходит, если установка оборудования выполнена с ошибками);
требуется регулярное проведение профилактических работ;
ураган может серьезно повредить оборудование.

В зависимости от мощности прибора и карты ветров местности, ветряк может обеспечить электричеством как маленький дачный дом, так и большой загородный коттедж

Ветряной генератор своими руками

Необходимые материалы и инструменты

Материалы:

ПВХ трубка сечением 150 и длиною 600 мм;
алюминиевый лист 300х300 мм толщиной от 2 до 2,5 мм;
железный профиль замкнутого типа 80х40 мм, метровой длины;
трубы одна сечением 25 мм и длиною 300 мм, вторая – 32 мм и длиною от 4 до 6 м;
кабель с медным сердечником для подключения к генератору нагрузки;
сам двигатель постоянного тока 500 об/мин;
шкив для него сечением 120-150 мм;
как минимум одна батарея на 12 вольт;
инвертор 12/220 вольт.

Необходимые инструменты:

агрегат для сварки;
комплект гаечных ключей;
сверла по металлу;
электрическая дрель;
полотно для резки по металлу;
болты сечением 6 мм с гайками.

Пошаговое руководство

ПВХ труба разрезается на 4 части, каждая из которых подрезается по диагонали, так чтобы получить с одной из сторон сужение до 20-25 мм – это лопасти будущего пропеллера.
Их закрепляют на шкиве с шагом 1200 на болтах с гайками, который устанавливается на вал электродвигателя.
К широкой стороне металлопрофиля на дистанции 1/3 от края приваривается трубка на 25.
Со стороны ее короткого плеча монтируется двигатель, а с противоположной − алюминиевый лист, который будет направлять флюгерную конструкцию в сторону набегающего потока воздуха.
Вся конструкция вставляется трубкой 25 в трубу 30 мм, по отношению к которой и будет происходить вращение.
К двигателю подводится кабель, после чего мачта из трубы на 30 мм, монтируется в грунт на растяжки, с водруженным на нее флюгерным механизмом и генератором.
Электрическую базу станции желательно разместить в отдельном помещении, для этого к установленным там аккумуляторам через заряжающее реле подводят кабель от генератора. А уже от батареи после преобразования инвертором разводят ток к потребителям в доме.

Устройство ветряной установки

Ветрогенераторы отличаются абсолютной экологической чистотой и способны обеспечивать бесплатной энергией потребителей в течение неограниченного времени. Ветряные генераторы – ВЭС обладают различной мощностью, что дает возможность использовать их в разных областях.

Максимальной эффективности ветряной электростанции можно добиться, установив ее в местах с постоянными активными воздушными потоками. Обычно для этого используются горы и холмы, берега морей и океанов и другие аналогичные условия. Основной деталью установки служит крыльчатка, выполняющая функцию турбины. В большинстве случаев используются трехлопастные конструкции ВЭС в виде пропеллера, устанавливаемые на большой высоте от земной поверхности.
Для того чтобы получить наибольший эффект, лопасти вместе с ротором устанавливаются в оптимальное положение при помощи специальных механизмов, в зависимости от направления и силы ветра. Существуют и другие конструкции – барабанные, не зависящие от вышеперечисленных факторов и не требующие каких-либо регулировок. Однако, если КПД пропеллерных установок находится на уровне 50%, то у барабанных устройств он значительно ниже.

Каждая воздушная электростанция, независимо от конструкции, полностью связана с действием воздушных потоков, часто изменяющих свои показатели. Это в свою очередь приводит к изменениям количества оборотов крыльчатки и производимой электрической мощности. Такое положение требует сопряжения генератора и электрической сети при помощи дополнительного оборудования.

Как правило, для этого используются аккумуляторные батареи вместе с инверторами. Вначале от генератора осуществляется зарядка АКБ, для которой равномерность тока не имеет значения. Далее заряд аккумулятора, преобразованный в инверторе, передается в сеть.

Пропеллерные конструкции ВЭС в случае необходимости могут управляться. При слишком высокой скорости ветра, производится изменение угла атаки лопастей, вплоть до самого минимального. Это приводит к снижению ветровой нагрузки на турбину. Тем не менее, под действием ураганов, крыльчатки ветровых электростанций нередко подвергаются деформациям, и вся домашняя установка выходит из строя. Полностью избежать негативных воздействий не получается, поскольку электрические генераторы размещаются на высоте, составляющей в среднем 50 м. За счет этого удается использовать более сильные и стабильные ветра, господствующие на больших высотах.

Устройство ветряного генератора

Различные варианты ветрогенераторов значительно отличаются друг от друга.

На приведенной схеме представлено внутреннее устройство классического горизонтального ветряного генератора. Такие модели наиболее часто используются как в промышленности, так и в быту

Промышленные устройства представляют собой сложную многометровую конструкцию, для установки которой требуется фундамент, в то время как бытовая модель может состоять из минимума компонентов (электродвигателя постоянного тока 3-12В, электроконденсатора 1000 мкФ 6В, кремниевого выпрямительного диода).

Типовая установка включает в себя следующие составные части:

генератор переменного тока (мощность зависит от скорости ветровых потоков);
лопасти, которые передают вращение к валу генератора (часто они дополнительно оснащены редукторами, стабилизаторами скорости вращения ротора);
мачта ветряка, к которой крепятся лопасти (чем выше находятся эти элементы, тем большее количество ветровой энергии они могут получить);
аккумуляторы, накапливающие энергию, что позволяет использовать ее при небольшом ветровом потоке или его полном отсутствии. Батарея также выполняет функцию стабилизации электрической энергии, поступившей от генератора;
контроллер – преобразователь переменного напряжения, полученного с генератора, в постоянное, которое применяется для заряда батареи. Управление контроллером осуществляется поворотом лопастей, что позволяет учитывать, куда движутся потоки воздуха;
АВР – устройство автоматического переключения, связывающее ветрогенератор с другими источниками энергии (солнечными панелями, электросетью);
датчик направления ветров – прибор, облегчающий лопастям поиск ветрового потока;
инвертор для преобразования постоянного тока из аккумуляторов в переменное напряжение, которое применяется в электрокоммуникациях.

Для более полного удовлетворения пользовательских потребностей прибор может быть снабжен различными типами инверторов:

приспособления с инвертормодифицированной синусоидой, выдающей квадратную синусоиду. Устройства этого типа подойдут для ТЭНов, ламп накаливания и иных приборов, нетребовательных к качеству сети;
инверторы трехфазного напряжения, рассчитанные для трехфазных электросетей;
установки с чистой синусоидой, которые производят энергию для более чувствительной техники;
инверторы сетевые, способные функционировать без батарей. Подобные устройства предназначены для схем, предполагающих попадание электрической энергии непосредственно в общую сеть.

При выборе моделей следует обязательно обращать внимание на разновидность инвертора

Принципы выбора

Для начала формулируем задачу, которую беремся решать: для чего именно вам необходима энергия ветра, какой процесс она станет обеспечивать. Иными словами, что будет являться потребителем. Далее, процесс создания проекта будущей ветроустановки: придется решить какого она будет типа, как конкретно будет передаваться энергия к конечному потребителю (электрический ток или механически − в виде крутящего момента, поступательных движений, как-то по-другому).

В статье мы расскажем о типах самого важного элемента ветроустановки — ротора, разберем плюсы и минусы каждого варианта. Также затронем тему применения вырабатываемой энергии. Надеемся, эта информация поможет вам на стадии проектирования агрегата

Надеемся, эта информация поможет вам на стадии проектирования агрегата.

Что такое ветряная электростанция для дома