Как работают ветряные мельницы для электричества и как их можно использовать

Эффективность установки и вопрос окупаемости

Генерация электроэнергии ветроэнергетической установкой для дома, зависит, в первую очередь от погоды и времени года. В паспортах большинства устройств указано — их мощность достигается при номинальной скорости ветра 8 м/сек. Гарантировать такие условия невозможно, поэтому реальная мощность будет отличаться от паспортной. Обычно производители приводят срок службы электроустановок 20лет.

Слабое место установки — жёсткая зависимость от наличия ветра. Есть движение воздушных масс — вырабатывается электричество. Нет — надо переходить на снабжение от аккумуляторов. Поэтому специалисты рекомендуют дополнить ветрогенератор солнечными батареями: когда нет ветра светит солнце, и энергия вырабатывается солярной панелью.

Не совсем корректным будет сравнение цены киловатт-часа электричества, полученного на ветровой электростанции с тарифом, по которому снабжаются города и деревни. В ряде стран частные ветряные электростанции могут продавать излишки электроэнергии в местную сеть по так называемому “зелёному тарифу”. Он значительно выше, чем тарифы на иные источники генерации. Понятно, то при такой возможности срок окупаемости гораздо ниже. Тем не менее даже без учёта реализации электроэнергии принято считать, что ветроэлектроустановка окупится за 20 лет.

Как и любое техническое устройство, ветрогенератор нуждается в регулярном техническом обслуживании. Оно включает внешний осмотр, очистку поздней осенью и зимой лопастей от образовавшейся наледи, проверку их крепления. Большинство моделей снабжены пассивными системами безопасности, которые останавливают работу устройства при сильном ветре.

Устройство и виды ветровых электростанций

Ветроэлектростанции (ВЭС) используют энергию ветра для выработки электротока. Крупные станции состоят из множества ветрогенераторов, объединенных в единую сеть и питающих большие массивы — поселки, города, регионы. Более мелкие способны обеспечивать небольшие жилые массивы или отдельные дома. Станции классифицируются по различным признакам, например, по функциональности:

• мобильные,
• стационарные.

По расположению:

• прибрежные
• офшорные
• наземные
• плавающие.

По типу конструкции:

• роторные,
• крыльчатные.

Наибольшее распространение в мире получили крыльчатные станции. Они имеют большую эффективность и способны производить достаточно большое количество электроэнергии, чтобы обеспечивать ею потребителей в масштабах целой энергетической отрасли. При этом, распространение таких станций имеет специфическую конфигурацию и встречается не повсеместно.

Принцип работы

От того, какой установкой обладают ветряные электростанции, лопастной либо роторной, зависит их принцип действия.

Роторные электростанции обладают конструкцией с вертикально вращающейся осью. Они более удобные в использовании, по сравнению с лопастными сооружениями, поскольку при работе сильно не шумят и не требовательны к направлению ветра. Однако такие установки менее производительны и способны вырабатывать электричество только для частных домов.

Лопастные ВЭУ выдают наибольшую производительность. Они применяют приобретаемую ветровую энергию намного лучше, чем роторные конструкции, однако нуждаются в правильной установке к направлению ветра. Поэтому для таких конструкций ветрогенератора необходимы вспомогательные приборы.

Принцип работы ветрогенераторов всех типов состоит в следующем – поток ветра приводит в действие вращение лопастей, которые зафиксированы на оси конструкции. Они передают вращение на ветродвигатель, и, благодаря этому, происходит образование электрического тока. Он выполняет подзарядку АКБ, от которых будут питаться инверторы, выполняющие преобразование полученного электротока в электричество, которое используется для потребителей.

Чтобы обеспечить электрической энергией большое количество людей, необходимо отдельные ветроколеса подсоединить друг к другу и в результате образуется единая ВЭС.

Можно ли избежать плачевных последствий ветровой нагрузки

Итак, чтобы избежать негативного разрушительного воздействия ветровой нагрузки на кровлю, следует придерживаться нескольких правил.

Совет №1

Крайне важно смонтировать правильный каркас кровли. Так, каркас в обязательном порядке должен иметь раскосы и подкосы

Чтобы усилить стропила, они должны быть связаны диагоналями. Кроме всего прочего, увеличивает прочность кровли и правильно смонтированная обрешетка.
Совет №2. Усилить ту крышу, которая уже построена. Например, это можно сделать, если обеспечить дополнительное крепление стропильной ноги. Достигается это следующим образом. Используя скрутку из вязальной проволоки необходимо скрутить нижний конец каждой стропильной ноги. Прикручивание осуществляется к ершу, который забивается в стену. Под ершом подразумевается металлический штырь из ковки, который на своей поверхности имеет насечки. Эти насечки обязательно направлены в противоположную сторону его выдергивания.
Совет №3. Правильный выбор кровельного материала. Так, существует группа кровельных материалов, которые нельзя назвать надежными. Профнастил отличается высокой парусностью. Этим показателям также характеризуется металлочерепица. Если говорить за натуральную черепицу, то она неплохая, но вот способ ее крепления не обеспечивает серьезную надежность при возникающих нагрузках. Каждый из этих материалов очень легко может сорвать ветер при большей его мощности. Если говорить за ондулин, то он не имеет такого недостатка. Особенность его монтажа включает в себя плотное прилегание к обрешетке. Для крепления используются специальные фирменные гвозди. Такому покрытию нестрашны сильные ветровые нагрузки.

Важные нюансы

Устанавливая ветряную электростанцию мощностью до 10 кВт, следует учитывать переменчивость ветра, сезонные особенности и местоположение.

• Генератор из асинхронного двигателя: схема, таблица, инструкция, как сделать своими руками + фото от мастера!

• Солнечная батарея своими руками — пошаговая инструкция как изготовить и провести монтаж солнечной батареи в домашних условиях (фото и видео-инструкция)

• Как подобрать солнечную электростанцию: готовые решения, принцип работы, как выбрать и установить своими руками (фото + видео-инструкция)

Нужно измерить скорость ветра на разных высотах, определить оптимальное расположение. В идеале нужно проводить анализ на протяжении целого года, чтобы видеть полную картину.

Стоит воспользоваться метеорологическими сервисами, предоставляющими данные о ветрах в разных регионах.

Для расположения установки нужно достаточно свободного пространства. С повышением мощности растут и требования к свободной площади.

Где выгодно ставить ветряки

Ветрогенераторы для дома востребованы в местностях, где постоянно дуют ветра. То есть, если в месте, где стоит ваш дом, постоянно ветреная погода, вы можете задуматься над приобретением ветряка. Если ветра мало, следует присмотреться к солнечным батареям последнего поколения, которые могут вырабатывать большое количество электроэнергии.

Ветряные электростанции выгодно ставить в восточных районах России, для которых характерно большое количество ветров. При этом рядом с вышкой станции не должно быть построек и элементов ландшафта, перекрывающих воздушные потоки – это могут быть холмы, многоэтажные здания, кромки лесов, скалы, иные преграды. Оптимальная высота расположения лопастей варьируется в районе 10-15 метров. Можно и выше, но тогда под угрозой окажется целостность ветряка – он может разрушиться из-за слишком сильного ветра.

Также необходимо понимать, что чем выше ветряная электростанция, тем большую нагрузку она создает на грунт.

Даже если есть все условия для установки ветряной электростанции, следует призадуматься над дополнительными источниками электроэнергии. Например, рядом с ветряком можно поставить небольшую солнечную панель, которая будет давать электричество в безветренные дни. Нередко для этих целей используются вспомогательные бензиновые, дизельные или газовые генераторы, которые могут работать в любую погоду и в любое время дня и ночи.

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:

1. Место установки лучше подбирать на возвышенности, вдали от препятствий, прибор располагать на высоте не менее 10 метров от поверхности земли.
2. Мачта должна иметь надежное основание – лучше всего бетонное.
3. Над ветряком необходимо расположить небольшой навес для защиты от осадков.
4. 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.

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.

Расчетное значение ветровой нагрузки

Нормативное значение ветровой нагрузки (1) составляет:

\({w_n} = {w_m} + {w_p} = 0,1 + 0,248 = {\rm{0,348}}\) кПа. (20)

Итоговое расчетное значение ветровой нагрузки, по которому далее будут определяться усилия в сечениях молниеприемника, основано на нормативной величине, с учетом коэффициента надежности:

\(w = {w_n} \cdot {\gamma _f} = {\rm{0,348}} \cdot 1,4 = {\rm{0,487}}\) кПа. (21)

Частые вопросы (FAQ)

От чего зависит частотный параметр в формуле (6)?

частотный параметр зависит от расчетной схемы и условий ее закрепления. Для стержня, у которого один конец жестко заделан, а второй — свободен (консольная балка), частотный параметр равен 1,875 для первой формы колебаний и 4,694 — для второй .

Что означают коэффициенты \({10^6}\), \({10^{ — 8}}\) в формулах (7), (10)?

эти коэффициенты приводят все параметры к одним единицам измерения (кг, м, Па, Н, с).

Немного теории

Энергия ветра используется человеком с древних времен и еще задолго до того, как ему стало известно электричество. Вспомните хотя бы парусные судна – они до сегодняшнего дня не потеряли своей актуальности и привлекательности.

Кроме всего прочего, современное состояние в контексте потребления энергии, а также ее стоимость, заставляет многих думать об альтернативных источниках. Одним из перспективных направлений является использование энергии ветра.

Известно, что при среднегодовой скорости в 4 м/сек., использовать ветряные электростанции рентабельно и выгодно. Многие домашние умельцы сегодня устанавливают на своих дачных участках ветряки, созданные своими руками.

Однако, прежде чем принимать решение об установке, ознакомьтесь с картой ветров для вашего региона, определитесь о перспективности и окупаемости, т.е., в целесообразности установки ветряной электростанции конкретно у вас на участке.

Устройство ветряной электростанции достаточно простое: на специальной мачте или высотной конструкции, устанавливаются лопасти, которые будут вращаться под действием ветра.

Вращение передается на генератор электрического тока, который вырабатывает энергию и через специальные трансформаторные устройства, электроэнергия передается потребителю.

При желании и возможностях, вы можете приобрести промышленный образец. Его достоинством будет надежность, продуманность конструкции. Однако стоимость хорошего генератора будет достаточно высокой. Именно высокая цена ветряных электростанций, заставляет домашних мастеров делать их своими руками.

Вариантов того, как сделать ветряной генератор самостоятельно достаточно много. Вы можете найти готовые чертежи и описания.

Давайте попробуем разобраться в некоторых неявных аспектах, о которых нужно знать, прежде чем вы решите взяться за дело, либо примите решение купить промышленную конструкцию.

Экономическое обоснование строительства ВЭС

С точки зрения экономики, строительство ВЭС имеет смысл только при отсутствии других способов энергообеспечения. Оборудование стоит очень дорого, обслуживание и ремонт требуют постоянных расходов, а срок службы ограничен 20 годами, и это в условиях Европы. Для России этот срок можно снизить не менее, чем на треть. Поэтому использование ВЭС экономически малоэффективно.

С другой стороны, при полном отсутствии альтернативных вариантов или при наличии оптимальных условий, обеспечивающих качественную и равномерную работу ветряков, использование ВЭС становится вполне приемлемым способом энергообеспечения.

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

На что обратить внимание

При выборе ветровой электростанции следует обратить внимание на:

1. Тип ветрового генератора.

Ветровые генераторы бывают:

• Вертикального типа – когда ось вращения генератора расположена перпендикулярнопотокам ветра. Это малоэффективные устройства требующие устройства «хвостовиков» для ориентации в пространстве. При работе в группе — оказывают друг на друга отрицательное воздействие.
• Горизонтального типа – когда ось генератора располагается параллельно к ветряным потокам. Генераторы данного типа способны работать при любом движении ветра, для них нет необходимости ориентировать в пространстве. Генераторы данного типа не требуют сооружения конструкций для поднятия над поверхностью земли, при работе в группе — эффективность работы повышается.

1. Количество и размер лопастей установки.
2. Конструкцию мачты и способ ее монтажа и крепления на месте размещения станции.
3. Наличие средств защиты установки от перегрузок, нагрева и коротких замыканий в электрических проводах и элементах схемы управления.

Конструкция ветрогенератора

В состав ветровых электростанций входят отдельно стоящие ветрогенераторы. Давайте, вкратце рассмотрим, какая у них конструкция. В неё входят следующие узлы и детали:

• Ротор с лопастями. Занимается преобразованием ветровой энергии в энергию вращения. Как правило, роторы имеет три лопасти. Лопасти современных ветрогенераторов могут достигать 30 метров в длину. В большинстве случаев их изготавливают из полиэстера, который армирован стекловолокном. Скорость вращения лопастей в среднем составляет 10─24 оборота в минуту;
• Редуктор. Его задача заключается в повышении скорости вращения вала с 10─24 об/мин от ротора до 1,5─3 тысяч об/мин на входе в генератор. Существуют также конструкции ветрогенераторов, где ротор напрямую подключается генератору;
• Генератор. Он преобразует энергию вращения в электричество;
• Флюгер и анемометр. Они находятся на задней стороне корпуса ветрогенератора. Их задача собирать данные о скорости и направлении ветра. Полученные данные используются для увеличения выработки электроэнергии. Эта информация используется системой управления для запуска и остановки турбины, а также для контроля во время ее работы. Этот механизм разворачивает роутер в направлении максимального ветра. Ветрогенератор начинает работать при скорости ветра около 4 метров в секунду и отключается, когда она возрастает больше 25 м/сек;
• Башня. Она используется для установки ветрогенератора на высоте. Высота современных машин достигает 60─100 метров;
• Трансформатор. Он предназначен для преобразования напряжения, требуемого для электрической сети. Как правило, он находится у основания башни или встроен в неё.

Конструкция ветрогенератора

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.

Ветровая установка с вертикальной осью вращения

Многие домашние мастера используют в конструкции ветрогенератора вертикальную ось вращения двигателя. Подобные ветровые электростанции для дома более технологичны, не нуждаются в дефицитных материалах и не требуют больших объемов работ, связанных с механической обработкой деталей.

Это позволяет создать электростанцию своими руками значительно быстрее и дешевле. Для того чтобы схема с вертикальной осью стала более эффективной, в ней используется автоматическая регулировка лопаток ротора под влиянием изменяющегося воздушного потока. Ветряной двигатель можно соединить с генератором и получить электрический ток или подключить напрямую к водяному насосу

Это очень важное качество электростанции для частного дома

Для изготовления лопастей ротора используется фанера толщиной 2 мм или жесть толщиной до 0,8 мм. Основой служит металлический или деревянный каркас. Лопатки закрепляются на крестовинах, расположенных сверху и снизу. Конструкция, сделанная таким образом, имеет втулки со стопорными винтами, которыми она закрепляется на валу двигателя. Материалом крестовин служит стальная полоса толщиной 5 мм, между собой они соединяются сваркой.

В зависимости от скорости ветра, лопатки автоматически устанавливаются в нужную позицию. За счет этого ротор вращается с постоянной скоростью при любой силе ветрового потока. Автоматика включает в себя крестовину, тягу и пружину. Ротор раскручивается под действием набегающего ветра. При небольшой скорости пружина находится в сжатом состоянии и удерживает лопатку в самом оптимальном положении. Когда ротор начинает вращаться с более высокой скоростью, возникает центробежная сила и тяги под ее влиянием начинают разворот лопаток с изменением угла установки. Вращение становится стабильным, независимо от внешних факторов.

Изготавливая систему автоматической установки лопаток, необходимо балансировать всю конструкцию. Свойства пружины выбираются опытным путем. Балансировка осуществляется за счет дополнительных грузиков, устанавливаемых на лопатки со стороны, обращенной к оси, от которой работает ветровая электростанция.

Для рамной конструкции привода используются стальные уголки 50х50х5. Подшипники устанавливаются на площадки, вырезанные из стали толщиной 5 мм, и привариваются к ним. Нижнюю площадку рекомендуется делать подвижную, с возможностью центрировать роторный вал.

Ветряные электростанции — основные проблемы

Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. Невозможно иметь от одной ветроэлектростанции стабильное поступление определенных объемов электроэнергии.

Ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии,  для более равномерной и стабильной работы системы. По этой же причине возникает необходимость объединения ветряных электростанций в энергосистемы и комплексы с иными способами получения электроэнергии. Это, прежде всего газовые генераторы, микротурбины, солнечные электростанции — батареи на фотоэлементах.

Принцип работы

Ветрогенератор представляет собой комплекс из нескольких устройств:

• Ветроколесо (ротор). Предназначен для приёма воздушного потока у горизонтальных конструкций или давления ветра у вертикальных. Выполняет функцию преобразования кинетической энергии ветра в механическую работу, которая передаётся генератору.

• Редуктор. Этим устройством комплектуются некоторые модели ветряков. Служит для повышения числа оборотов, передаваемых от ротора генератору.
• Генератор. Трёхфазная электрическая машина с ротором и статором. Обмотки статора, в которых вращающимся ротором возбуждается переменный ток, подключены к контроллеру. Для вертикальных ветрогенераторов генератор может комплектоваться мультипликатором, повышающим число оборотов, что позволяет повысить мощность генератора или уменьшить его размеры.
• Контроллер. В простейшем случае представляет собой выпрямительный диодный мост. Служит для преобразования, поступившего от генератора переменного тока в постоянный и передаче его для зарядки аккумуляторных батарей. Кроме того, контроллер регулирует скорость вращения ветроколеса, затормаживая его в случае необходимости – при сильном ветре или когда аккумуляторы полностью заряжены.
• Инвертор. Необходим для преобразования постоянного напряжения 12 вольт от аккумуляторной батареи в переменное 220 вольт, используемое потребителями.
• Мачта. Устройство для размещения ротора над землёй на определённой высоте. Существуют различные конструкции – из труб на стяжках, секционные конические, гидравлические.
• Комплект соединительных кабелей. Возможна комплектация устройства электрооборудованием для подключения потребителей (вводные щитки), устройством автоматического ввода резерва для переключения между ветрогенератором и централизованным электроснабжением.

Принцип работы устройства состоит в том, что напор (давление) ветра вращает ветроколесо, которое передаёт вращение на ротор генератора. Ротор генератора возбуждает переменный ток в обмотках статора генератора, который поступает на контроллер. Контроллер этот ток преобразует в постоянный и им заряжает аккумулятор.

Все потребители получают энергию от аккумулятора через инвертор (220 В) или напрямую (12, 24, 48 В – в зависимости от числа батарей). Напрямую энергия ветряка не передаётся потребителям, что связано с нестабильностью параметров получаемого им тока.

https://youtube.com/watch?v=vy-Zx2D4Yzk

Производители и цены

Основными поставщиками ветряных электростанций на рынке являются компании из европейских стран и США.

• Германия. Сименс, Repower, Enercon (второй производитель в мире по объёмам производства), Nordex;
• Дания. Vestas (один из лидеров рынка);
• Испания. Фирмы Gamesa и Ecotechnia;
• США. GeneralElectric;
• Индия (Suzlon);
• Япония. Митсубиси.

Большинство из этих производителей выпускают ветряные электростанции мощностью от 500 до 6 тысяч киловатт.

Больше всего ветроэнергетика развита в ЕС и США В нашей стране можно выделить несколько следующих производителей ветряных электростанций:

• ООО «Ветро Свет»;
• ООО «Сапсан-Энергия»;
• «ЛМВ Ветроэнергетика»;
• ООО «СКБ Искра»;
• ООО «ЭнерджиВинд».

Небольшой объём оборудования для преобразования энергии ветра выпускается на заводах военно-промышленного комплекса.

Примерные цены на ветряные электростанции вы можете посмотреть в таблице ниже.

Энергия ветра

Энергия ветра – это производная энергия Солнца. То есть энергия ветра образуется благодаря неравномерному нагреванию поверхности Земли. Тысячелетиями, человечество использует энергию ветра в разных целях, например, для передвижения кораблей, для переработки зерна в муку, для движения воды (водяные мельницы), для накопления электричества и прочее.

Так, если смотреть на этот вопрос с точки зрения энергетики, то ветровая энергия полезна в том случае, если скорость ветра находится в пределах от 8 до 18 метров в секунду. Если скорость ветра меньше 8 метров в секунду, то энергетические установки неэффективны. А если скорость превышает 18 метров в секунду, то это чревато механическим разрушениям.

Средние цены

Стоимость ветровых электростанций зависит от:

1. Типа ветряного генератора;
2. Мощности установки;
3. Комплекта поставки и оснащенности установки;
4. Страны и компании производителя.

Если рассматривать цены на приведенные выше агрегаты, то стоимость электростанций ООО «ГРЦ-Вертикаль» будет находиться в диапазоне от 200000,00 до 600000,00 рублей, в зависимости от мощности.

Ветровые генераторы компании Blue Planet Wind обойдутся покупателю в сумму от 70000,00 до 700000,00 рублей, в зависимости от мощности.

Стоимость отечественных и зарубежных установок с одинаковыми характеристиками лежит в одном ценовом диапазоне, поэтому при выборе устройства следует руководствоваться личными предпочтениями к бренду товара, фирме и стране производителю устройств.

Похожие записи:

Как пользоваться мультиметром: подробная инструкция для начинающих Обзор намоточных станков Термопреобразователи сопротивления платиновые pt-100, ptd-100 Способы подключения и настройки датчиков движения к уличным фонарям Сравнение оптико-волоконного кабеля и витой пары Черчение электрических схем в программе splan