Vėjo malūnai jau seniai nebėra egzotiška naujovė, dabar jie laikomi vienu iš galimų taupymo variantų. Oro srautai virš žemės paviršiaus neša didžiulį energijos kiekį, kuris šiuo metu sėkmingai naudojamas pramoninėse vėjo jėgainėse ir mažose vėjo jėgainėse asmeniniam naudojimui.
Mes jums pasakysime, kaip teisingai pasirinkti ir techniškai teisingai įrengti vėjo generatorių privačiam namui. Mūsų siūlomame straipsnyje aprašytos mažų elektrinių surinkimo ir eksploatavimo taisyklės. Suinteresuotiems pirkėjams pateikiamos pasirinkimo rekomendacijos, atsižvelgiant į populiarių modelių reitingą.
Vėjo turbinų konstrukcija ir veikimo principas
Vėjo generatoriai yra specialūs įtaisai, kurie kinetinę vėjo energiją paverčia elektros energija. Tai yra nepriklausomi elektros energijos šaltiniai, kuriuos puikiai galima montuoti privačiuose gyvenamuosiuose pastatuose, mažuose ir vidutiniuose ūkiuose, gamybos bazėse.
Buitiniam naudojimui skirtą standartinę mini elektrinę sudaro šie funkciniai elementai:
- Ašmenys aerodinaminė vėjo gaudymo forma.
- Generatorius kintamajai srovei gaminti.
- Valdiklis automatiniam vėjo stoties valdymui. Leidžia reguliuoti akumuliatorių įkrovimą, paskirsto energijos srautą tarp įrenginių.
- Laikymo įrenginys. Specialios baterijos sukauptai elektros energijai kaupti.
- Inverteris suderinti generuojamos energijos parametrus pagal tinklo standartus.
- Stiebas, peilių pakėlimas į tam tikrą aukštį virš žemės lygio.
Stiebai yra skirtingi: savarankiški be strijų, standžiai pritvirtinti ir sukami ant strijų. Pastaruosius galima nuleisti ir pakelti techninės priežiūros, taip pat remonto ir restauravimo darbams.
Vėjo įtakoje ant generatoriaus veleno pritvirtinti ašmenys pradeda suktis, padėdami užvesti rotorių. Dėl to oro srautų kinetinė energija paverčiama mechanine, o vėliau - elektrine energija. Tai atrodo labai supaprastinta vėjo malūno schema
Tiesą sakant, energija iš vėjo jėgainių tiesiogiai nepasiekia vartotojo. Sistemoje turi būti prijungti specialūs įtaisai, skirti konvertuoti elektros srovę.
Valdiklis yra grandinėje po generatoriaus. Tai paverčia kintamąją srovę į nuolatinę srovę. Šioje formoje elektra kaupiama ir kaupiama akumuliatoriuose, o paskui iš jų per keitiklį, kuris nuolatinę srovę paverčia kintama srove, energija tiekiama į privatų elektros tinklą.
Tokia schema leidžia išlyginti įtampos nestabilumą, taip pat kaupti energiją tuo metu, kai nėra jokio vartojimo. Ir tai, savo ruožtu, leidžia naudoti mažesnio galingumo vėjo generatorius, nei bendra buitinių prietaisų galia.
Elektros srovės konvertavimo metu pagal kintamos-pastovios-kintamos schemą atsiranda tam tikri energijos nuostoliai, kurie sudaro maždaug 20%
Kartu su autonomine vėjo stotimi galima sumontuoti ir saulės modulius, ir kuro generatorius.
Jei vienu metu naudojami keli prietaisai elektros energijai generuoti, grandinė papildoma kitu elementu - grandinės pertraukikliu (ABP). Būtina, kad išjungus vieną alternatyvios energijos šaltinį, būtų paleistas kitas, atsarginis.
Kaip dalis šiuolaikinių vėjo jėgainių, naudojami įvairių formų rotoriai - besisukančios dalys. Jie turi savo privalumų ir trūkumų, skiriasi efektyvumu ir funkcionalumu. Šiuo metu yra sukurta daugybė autonominių sistemų, galinčių sąveikauti su skirtingo greičio ir stiprumo vėjais.
Vėjo jėgainių tipai
Pagal vartotojų tipą išskiriami autonominiai vėjo generatoriai ir tinklo įrenginiai. Pirmasis teikia energiją vartotojams, nutolusiems nuo centrinių elektros tinklų.
Antrasis - gali suskaičiuoti kelias dešimtis / šimtus vėjo malūnų, kurie sudaro vieną sistemą ir perduoda energiją į bendrą tinklą. Autonominių įrenginių galia retai viršija 75 kW, o tinklo įrenginių galia prasideda nuo 100 kW.
Atsižvelgiant į konstrukcijos tipą, išskiriami vėjo generatoriai:
- iš vertikalus sukimosi ašis;
- iš horizontalus sukimosi ašis.
Šie įtaisai naudojami skirtingoms darbo sąlygoms, tačiau dažniausiai yra modelių su horizontalia ašimi. Jie veikia kaip paprasti vėtrungės ir turi panašią struktūrą. Rotoriaus ašis sukasi lygiagrečiai žemės paviršiui.
Tokiems įrenginiams būdingas didelis efektyvumas (apie 40%), paprastas galios valdymas ir prieinamesnė kaina, tačiau jie taip pat pasižymi dideliu triukšmo ir vibracijos lygiu. Be to, jie turi būti orientuoti į vėjo kryptį.
Norėdami sumontuoti vėjo turbiną su horizontaliu rotoriu, jums reikia apie 120 m laisvos vietos ir bent 8 m aukščio stiebo.
Vėjo generatoriai su vertikalia sukimosi ašimi yra kompaktiškesnės konstrukcijos, jie mažiau jautrūs aplinkos veiksniams.
Šio tipo įtaisuose turbina yra statmena Žemės plokštumai. Tokie dizainai paleidžiami net nuo lengvo vėjo ir nepriklauso nuo oro srauto krypties.
Žemas triukšmo lygis (iki 30 dB) leidžia ant pastatų stogų įrengti vertikalias vėjo turbinas
Tačiau yra reikšmingas minusas - tokių generatorių efektyvumas siekia tik 15 proc. Be to, jie yra brangesni nei modeliai su horizontalia sukimosi ašimi.
Vėjo generatorių modeliai skiriasi ne tik sukimosi ašies vieta, bet ir:
- peiliukų skaičius - yra vėjo malūnai su dviem ir trim ašmenimis, taip pat yra kelių ašmenų modifikacijų;
- medžiagos funkcinėms dalims gaminti - su burinėmis ir standžiomis geležtėmis;
- prisukamas žingsnis - reguliuojamas arba fiksuotas.
Kelių ašmenų stacionarių vėjo malūnų sukimasis prasideda net esant silpnam vėjui, tačiau norint naudoti dviejų ir trijų ašmenų įrenginius, reikalingas stipresnis vėjas. Tuo pačiu metu kiekviena papildoma konstrukcijos mentė sukuria didesnį rato pasipriešinimą, todėl tampa sunkiau pasiekti įprastą generatoriaus veikimo greitį.
Atsižvelgiant į vėjo turbinos mentės pagaminimo medžiagą, veikiant gali kilti tam tikrų sunkumų. Buriavimo elementus yra lengviau gaminti, todėl jie yra pigesni.
Bet jei būtina užtikrinti patikimą vėjo turbinos veikimą autonominiam energijos tiekimui, verta teikti pirmenybę dizainams su standžiais peiliais, pagamintais iš metalo ar stiklo pluošto, sustiprinto.
Varžto nuolydis taip pat nėra toks paprastas. Kintamas žingsnis leidžia žymiai išplėsti efektyvų vėjo stoties greičio diapazoną ir tai yra didelis pliusas. Bet tuo pačiu metu toks mechanizmas sumažina bendrą nejudančio įrenginio patikimumą ir žymiai apsunkina vėjo ratą, apsunkindamas įrenginio veikimą.
Vėjo generatoriaus įrengimo galimybė
Maži vėjo jėgainių parkai šiandien plačiai naudojami kaip alternatyvūs elektros energijos šaltiniai, kurie gali padėti sutaupyti.
Tokie įtaisai, kaip taisyklė, montuojami vasarnamiuose, vietose, nutolusiose nuo pagrindinių maitinimo tinklų. Tačiau tai nėra vienintelė priežastis, kodėl žmonės vis dažniau renkasi tokio tipo konstrukcijas.
Žemės savininkai sėkmingai naudoja vėjo generatorius, kad pasiektų visišką autonomiją ir sutaupytų daug energijos
Tačiau ne kiekviena zona yra tinkama vėjo jėgainei įrengti. Tam, kad mini elektrinė galėtų pilnai veikti per gamintojo nurodytą eksploatavimo laiką, reljefo klimato sąlygos turi atitikti specialios įrangos reikalavimus.
Vidutinis vėjo greitis neturėtų būti mažesnis kaip 4,5–5 m / s. Tik tokiu atveju konstrukcijos sumontavimas su vėjo turbina bus ekonomiškai pagrįstas.
Norėdami rasti apytikslius duomenis apie vidutinį metinį vėjo greitį pagal regionus, turite peržiūrėti specialų vėjo žemėlapį. Tikslesnės informacijos galima gauti naudojant anemometrą ir signalų skaitymo įtaisą.
Matavimo sistema turi būti įrengta dideliame aukštyje, kad netoliese esantys pastatai ir medžiai neiškraipytų rezultatų.
Jei nuspręsite savo namams įrengti mini vėjo jėgainių parką, taip pat turėtumėte atsižvelgti į laisvos vietos prieinamumą. Reikėtų nepamiršti, kad vėjas turi absoliučiai „vaikščioti“ ašmenimis, gerai, be kliūčių kelyje, kad jas pasiektų iš skirtingų krypčių.
Štai kodėl kalvų viršūnės yra laikomos idealia vėjo turbinos įrengimo vieta, kur oro masės kondensuojasi atitinkamai padidinant slėgį ir vėjo greitį. Jūrų regionai ir stepių zona taip pat laikomi tinkamais.
Norėdami maksimaliai išnaudoti vėjo malūną, turite jį sumontuoti ten, kur nėra medžių ir aukštų pastatų
Bet kokios kliūtys 250 m spinduliu turės įtakos vėjo generatoriaus darbui. Norint gauti maksimalaus efektyvumo rodiklius, būtina nustatyti turbinos ašį virš kliūčių lygio bent 4-5 m.
Įrangos pasirinkimo taisyklės
Namų vėjo generatoriaus parinkimas turėtų būti atsakingas.
Iš anksto turite rinkti pagrindinę informaciją:
- Apskaičiuokite nominalų ir maksimalų elektros kiekį namo poreikiams patenkinti.
- Peržiūrėkite duomenis apie vidutinį metinį vėjo greitį gyvenamojoje vietoje, kad nustatytumėte laikotarpius, kada vėjo malūnas bus neaktyvus.
- Atsižvelkite į vietovės klimato ypatybes. Jei žiemos sezonu pastebimos stiprios šalnos, vėjo jėgainės įrengimas to nepateisins.
- Sužinokite, koks yra triukšmo intensyvumas veikiant vėjo generatoriams.
- Palyginkite skirtingų gamintojų prietaisų technines specifikacijas.
Vėjo jėgainės funkcinių elementų komponentų parinkimas atliekamas pagal nominalią galios vertę. Šiuo atveju svarbų vaidmenį vaidina nominalus vėjo greitis - vertės, kuriomis vėjo generatorius sukuria apskaičiuotą elektros energijos kiekį.
Jei įrenginys sukuria maksimalią galią, kai vėjo greitis yra 11 m / s, o jūsų rajone vidutinis rodiklis siekia 4,5 m / s, vėjo turbina nesukurs gamintojo nurodyto energijos kiekio.
Taip pat būtina sutelkti dėmesį į tai, kad vėjo generatoriaus galia priklauso nuo ašmenų suformuoto rato skersmens. Jei padidinsite dydį 2 kartus, vėjo malūnas tuo pačiu vėjo greičiu pagamins 4 kartus daugiau elektros energijos.
Taip pat svarbu akumuliatoriaus talpa. Ramybės atveju jie turėtų turėti pakankamai energijos aprūpinti namus.
Privataus mini vėjo jėgainių parko įrengimą geriausia patikėti įmonei, kuri specializuojasi tokio tipo darbuose. Pagrindinis tikslas yra užtikrinti maksimalų saugumą. Turi būti užtikrinta, kad bendras vėjo turbinos dizainas išliks stabilus net ir ekstremaliomis oro sąlygomis.
Mažos galios vėjo generatorių su lengvais ir mažais stiebais modeliai gali būti montuojami atskirai. Centrinė atrama turi būti sumontuota ant gelžbetonio pagrindo. Šoniniam konstrukcijos stabilumui naudojamos 3–4 strijos.
Apytikslės vėjo generatorių kainos ir atsipirkimas
Vėjo jėgainių populiarumas auga kiekvieną dieną. Jiems naudinga įrengti didelius ir brangius kotedžus, kurių turiniui reikia daug elektros energijos.
Patartina vėjo malūnus įrengti apgyvendintose vietose, kur nėra centralizuoto energijos tiekimo arba elektra tiekiama su pertrūkiais.
Būtent tokiais atvejais į gelbėjimą ateina vėjo generatoriai, kurių naudojimas turi keletą privalumų:
- oro srovių energijos pavertimas laisva elektra;
- vėjo turbinų aplinkos saugumas;
- žaliavų ir atliekų trūkumas gaminant elektrą;
- minimalus funkcinių dalių nusidėvėjimas;
- ilgalaikis veikimo laikas - 25-30 metų;
- nereikia nuolat stebėti vėjo jėgainių parko darbo.
Trūkumai apima vėjo energijos kintamumą ir nenuspėjamumą. Norėdami sumažinti nuostolius, turite dubliuoti šaltinį arba įdiegti papildomą energijos kaupimo buferį. Besisukantis vėjo ratas taip pat kelia potencialią grėsmę skraidantiems paukščiams.
Vėjo jėgainės sukuria triukšmą, panašų į transporto priemonių keliamą triukšmą, kai važiuojama maždaug 70 km / h greičiu. Padidėjęs triukšmo lygis ne tik atstumia gyvūnus, bet ir sukelia žmonėms nepatogumų
Kitas reikšmingas buitinių vėjo jėgainių minusas yra didelės išlaidos. Šie nepatogūs dizainai yra pagaminti iš brangių medžiagų, tiekiami su valdikliu, baterijomis, keitiklio montavimu ir stiebu.
Reikėtų pažymėti, kad vietiniai Rusijos gamintojų vėjo generatoriai, taip pat aukštos kokybės vėjo turbinos, pagamintos Kinijoje, yra daug pigesnės nei Europos kolegos. Vietinių vėjo turbinų su vertikalia ašimi, kurių vardinė galia yra iki 2 kW, kaina svyruoja nuo 1300-2500 USD.
Bet už šią kainą į visą komplektą įeina tik generatorius su ašmenimis. Likusią įrangą reikės įsigyti atskirai arba pagaminti savo rankomis. Visaverčiai augalai kainuoja apie 40-50% daugiau.
Namų vėjo jėgainių, kurių galia nuo 3 kW iki 7 kW, kaina yra daug didesnė. Tokie generatoriai su susijusia įranga pirkėjui kainuos 5000–12 000 USD.
Šiuo metu vėjo turbinų naudojimas kaip alternatyva centralizuotam energijos tiekimui yra nuostolingas dėl didelių įrangos kainų
Ir net kai nutrūksta elektros energijos tiekimas tinkle, ne visada patartina įrengti vėjo generatorių. Paprasčiau ir pigiau įdiegti nepertraukiamą maitinimo sistemą, pagrįstą pramoninėmis baterijomis, kartu su UPS.
Vėjo jėgainę prasminga montuoti tose vietose, kur nėra galimybės naudotis centralizuotu energijos tiekimu. Atsipirkimo laikotarpis šiuo atveju yra 25 metai.
Prieš perkant vėjo energijos generatoriaus surinkimo ir montavimo komponentus, patartina atlikti skaičiavimus pagal formules, pateiktas mūsų rekomenduojamame straipsnyje. Čia rasite skaičiavimų atlikimo tvarką ir taisykles.
Geriausių prekių ženklų ir instaliacijų apžvalga
Rusijos vėjo generatorių rinkoje pagal funkcionalumą pristatomi tiek patikimi palyginti nebrangūs vietinių prekės ženklų prietaisai, tiek įvairūs užsienio gamintojų vėjo jėgainių modeliai. Norėdami nustatyti namo įrengimo pasirinkimą, turite palyginti skirtingų įrenginių charakteristikas.
Nr. 1 - vėjo jėgainės „Condor Home“ (Rusija)
Namų reikmėms skirtų vėjo malūnų serijoje yra prietaisai, kurių galia yra 0,5–5 kW. Jie gali būti pagrindinis elektros energijos šaltinis arba papildomi. „Condor Home“ stotys pritaikytos darbui žemoje temperatūroje, galinčios gaminti energiją net esant silpnam vėjui.
Priklausomai nuo modelio, generatoriaus korpusas pagamintas iš plastiko arba iš aliuminio, o ašmenys - iš stiklo pluošto. Yra efektyvi dvigubo stabdymo sistema. Stiebas yra kompozicinis, ant strijų, jo aukštis yra 8–12 m.Šiems mazgams sumontuoti reikia poliaus arba betoninio pamato.
„Condor Home“ vėjo generatoriai yra visiškai gatavi produktai, kuriems nereikia specialių žinių ar techninių įgūdžių. Įrenginiai skirti tiek atskirų pastatų, tiek mažų gyvenviečių, kaip vėjo jėgainių, elektrifikavimui
Pagrindinę įrangą sudaro stiebas ir prailgintuvai, generatorius, rotorius ir mentės, įkrovimo valdiklis ir tvirtinimo detalės.
Nr. 2 - mažos jėgainės „Falcon Euro“ (Rusija)
Tai yra aukštųjų technologijų vertikalios ašies vėjo generatoriai, kurių galia 1-15 kW. Jie naudojami pagrindiniam / atsarginiam energijos tiekimui vartotojams, nutolusiems nuo elektros linijų. Jie gali būti naudojami kaip komplekso su saulės baterijomis ir kuro generatoriumi dalis.
Vėjo malūnai yra aprūpinti galingais neodimio magnetais. Pradinis vėjo greitis pradedant įrengimą yra 1,5 m / s, nominalus greitis yra 11 m / s. Sumontuotas aerodinaminis stabdys padeda apriboti rato greitį. Gamintojo deklaruojamas tarnavimo laikas yra 20 metų, gamyklos garantija mini elektrinėms yra 36 mėnesiai.
„Wind Falcon Euro“ generatoriai yra patikimi ir nepretenzingi techninei priežiūrai. Šios serijos prietaisų pagalba lengva išspręsti tiek vietinių, tiek salų įrenginių maitinimo problemas
Pagrindinį „Falcon Euro“ montavimo rinkinį sudaro keli funkciniai elementai: vėjo ratas, generatorius ir valdiklis, stiebas, įterptos dalys. Keitiklio montavimas ir akumuliatoriai parenkami atskirai.
Nr. 3 - „Sokol Air Vertical“ vėjo turbinos (Rusija)
Šios prekės ženklo mažos vėjo jėgainės gali tiekti elektrą tiek mažiems kotedžams, tiek vidutinėms įmonėms. Buitiniam naudojimui galimi SAV įrenginiai, kurių galia yra 0,5-15 kW.
Jie pasižymi dideliu efektyvumu esant silpnam vėjui, sklandžiai veikia žemoje ir aukštoje temperatūroje nuo -50 ° C iki +50 ° C, pasižymi mažu triukšmu ir atsparumu išoriniam poveikiui.
„Sokol Air Vertical“ blokų energijos gamyba nepriklauso nuo vėjo krypties. Vertikalios ašies įtaisai veikia automatiškai be priežiūros personalo. Konstrukcija suteikia elektromagnetinę ir aerodinaminę stabdžių sistemą, kuria siekiama apriboti vėjo rato greitį.
Ašmenys yra pagaminti iš sustiprinto poliesterio arba aviacinio aliuminio (priklausomai nuo modelio), turi savaime išsisukantį profilį. Generatorius yra daugiafazis trifazis sužadinimas iš nuolatinių magnetų.
„Sokol Air Vertical“ vėjo malūnai sukuria vardinę galią esant 7–8 m / s, o tai leidžia juos naudoti regionuose, kuriuose vidutinis metinis vėjo greitis yra mažas
Pagrindinę vėjo jėgainės įrangą sudaro: vėjo turbina su akumuliatoriaus įkrovimo valdikliu, stiebas su prailginimais, montavimo rinkinys. Keitiklis ir akumuliatoriai parenkami atskirai pagal technines specifikacijas.
Nr. 4 - vėjo generatoriai „Energy Wind“ (Rusija)
Pirkėjams yra prieinami universalūs produktai, turintys 1 ir 3 ašmenų ašmenis. Šie vėjo malūnai yra puikūs kuriant projektus, kuriais tiekiama elektra privačiuose namuose ir kotedžuose.
„Energy Wind“ įrenginiai yra pagrįsti tvirtomis stiklo pluošto mentėmis, dažytomis emaliu, ir tvirta oro srauto sistema. Šie elementai su horizontalia sukimosi ašimi stabiliai veikia esant temperatūrai nuo -40 iki +40 laipsnių Celsijaus.
Mažiausias eksploatuojamo vėjo greitis yra 2 m / s, kai kuriose ašmenų padėtyse 3 m / s, rekomenduojamas stiebo aukštis yra 8–20 m. Vidutinis Rusijos prekės ženklo įrenginių eksploatavimo laikas yra 25 metai, oficiali gamintojo garantija yra 3 metai.
Vėjo energijos generatoriams nereikia nuolatinės priežiūros ar priežiūros, o tai prisideda prie greito investuotų lėšų reinvestavimo
Pagrindinę agregatų įrangą sudaro nuolatinio magneto generatorius su stiebo laikikliu ir sukamasis mechanizmas, mentės, tvirtinimo detalių rinkinys vėjo turbinai surinkti. Stiebas, taip pat valdiklis, keitiklis ir akumuliatoriai elektros energijai kaupti turi būti įsigyti atskirai.
Nr. 5 - vėjo jėgainės „Altek EW“ (Kinija)
Vėjo turbinų tipas - su horizontalia sukimosi ašimi. Įrenginiai, kurių vardinė galia nuo 1 kW iki 10 kW, yra puikūs priemiesčių gyvenamųjų pastatų ir kotedžų maitinimo problemoms spręsti.
Apsauginis „Altek EW“ vėjo malūnų korpusas pagamintas iš aliuminio lydinio, o tai labai supaprastina dizainą. Funkcionalios metalinės generatoriaus dalys yra atsparios šilumai padengtos siliciu.
Ašmenys pagaminti iš pluoštu armuoto plastiko. Pradinis vėjo greitis paleidžiant Kinijos prekės ženklo buitinius įrenginius yra 2,5 m / s, vardinis greitis - 12 m / s.
„Altek EW“ vėjo generatoriai yra vienas iš labiausiai prieinamų prietaisų elektros energijai gaminti, kurie pristatomi šiuolaikinėje alternatyvios energijos rinkoje
Pagrindinę įrangą sudaro ašmenys, generatorius ir valdiklis. Reikia įsigyti likusius vėjo jėgainės funkcinius elementus.
Jei gamykloje pagaminto komplekto kaina atrodo nereikalingai didelė, prasminga vėjo generatorių pastatyti savo rankomis. Mūsų rekomenduotame straipsnyje aprašoma, kaip iš skalbimo mašinos reikia gaminti buitį.
Vėjo jėgainių naudojimo perspektyvos:
Šiuolaikinių vėjo jėgainių veikimo principas. Kaip vėjo energija paverčiama elektra:
Net ir šiandien vėjo generatorių naudojimas reikalauja nuolatinio tobulėjimo. Šio alternatyvaus elektros energijos gamybos būdo galimybės ir ilgalaikės perspektyvos yra daug žadančios. Tačiau reikalingos tam tikros priemonės tiek iš įrangos gamintojų, tiek iš gyvenviečių administracijų pusės.
Nedidelių vėjo generatorių įrengimas privatiems namų ūkiams visiškai neišspręs energijos tiekimo regionuose problemos. Tačiau individualiems svetainių savininkams ši galimybė gali būti išeitis.
Papasakokite apie savo patirtį renkantis ar montuojant vėjo turbiną priemiesčio zonoje. Prašome parašyti komentarus, paskelbti nuotrauką ir užduoti klausimus žemiau esančiame bloke. Pasidalykite technologijomis ir naudinga informacija, kuri bus naudinga svetainės lankytojams.