Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Generatorul eolian cinetic vă permite să utilizați puterea fluxului de aer, transformându-l în electricitate. În acest scop, există fabrici și modele de aparate de uz casnic, care sunt utilizate atât în industrie, cât și în fermele private.

Vom vorbi despre modul în care sunt amenajate morile de vânt de acest tip, vom cunoaște caracteristicile dispozitivului și opțiunile constructive. Articolul propus de noi prezintă punctele tari și punctele slabe ale centralei electrice eoliene. Stăpânii independenți de aici vor găsi scheme utile și recomandări pentru adunare.

Principiul de funcționare al generatorului eolian

Baza funcționării generatorului eolian este transformarea energiei cinetice a vântului în energia mecanică a rotorului, care apoi este transformată în energie electrică.

Principiul de funcționare este destul de simplu: rotirea lamelor montate pe axa dispozitivului duce la mișcări circulare ale generatorului de rotoare, generând astfel energie electrică.

Energia eoliană este una dintre cele mai promițătoare industrii de energie regenerabilă. Proiectele moderne permit o utilizare eficientă a forței de circulație a aerului, utilizând-o pentru a genera energie electrică

Curentul alternativ instabil rezultant "curge" în controler, unde este transformat într-o tensiune constantă care poate încărca bateriile. De acolo, energia este furnizată invertorului, unde este transformată într-o tensiune alternativă cu un indicator de 220/380 V, care este alimentat de către consumatori.

Puterea generatorului eolian depinde în mod direct de puterea debitului de aer (N), calculată conform formulei N = pSV 3/2, unde V este viteza vântului, S este aria de lucru, p este densitatea aerului.

Dispozitiv generator de vânt

Versiunile diferite ale generatoarelor eoliene sunt semnificativ diferite unul de celălalt.

Diagrama prezintă structura internă a generatorului eolian clasic orizontal. Astfel de modele sunt utilizate cel mai adesea atât în industrie, cât și în viața de zi cu zi.

Dispozitivele industriale sunt un proiect complex de multimetru, instalarea cărora necesită o fundație, în timp ce modelul intern poate consta dintr-un minim de componente (un motor electric DC 3-12V, un condensator electric de 1000 μF 6V, o diodă de redresor de siliciu).

Instalarea tipică include următoarele componente:

  • alternator (puterea depinde de viteza vântului);
  • lamele care transmit rotația arborelui generatorului (de multe ori acestea sunt în plus echipate cu cutii de viteze, stabilizatoare de viteză a rotorului);
  • catargul morii de vânt, la care sunt atașate lamele (cu cât sunt mai mari aceste elemente, cu atât este mai mare cantitatea de energie eoliană pe care o pot obține);
  • bateriile care acumulează energie, ceea ce permite utilizarea acestuia cu un flux mic de vânt sau absența acestuia. De asemenea, bateria îndeplinește funcția de stabilizare a energiei electrice de la generator;
  • controler - convertor de tensiune alternativă, obținut de la generator, într-o constantă, care este utilizată pentru a încărca bateria. Controlerul este controlat prin rotirea lamelor, ceea ce permite luarea în considerare a fluxului de aer;
  • AVR - dispozitivul comutării automate care conectează generatorul eolian cu alte surse de energie (panouri solare, rețeaua electrică);
  • senzor de direcție a vântului - un dispozitiv care facilitează căutarea cu ajutorul lamelor;
  • invertor pentru convertirea curentului direct de la baterii la tensiunea alternativă, care este utilizat în comunicațiile electrice.

Pentru a răspunde mai bine nevoilor utilizatorilor, dispozitivul poate fi echipat cu diferite tipuri de invertoare:

  • dispozitive cu undă sinusoidal inversată, emise un val sinusoidal pătrate. Dispozitivele de acest tip sunt potrivite pentru elementele de încălzire, lămpile cu incandescență și alte dispozitive care nu sunt necesare pentru calitatea rețelei;
  • invertoare trifazate de tensiune proiectate pentru rețele electrice trifazate;
  • pură plante sinusoidale care produc energie pentru echipamente mai sensibile;
  • invertoare de rețea capabile să funcționeze fără baterii. Astfel de dispozitive sunt proiectate pentru circuite care implică pătrunderea energiei electrice direct în rețeaua comună.

Atunci când alegeți modele, aveți grijă să acordați atenție tipului de invertor.

Tipuri de generatoare eoliene

Clasificarea turbinelor eoliene poate lua în considerare caracteristici precum:

  • numire;
  • caracteristici de design;
  • numărul de lame;
  • materialele din care sunt fabricate;
  • axa de rotație;
  • vârful șurubului.

Să analizăm în detaliu cele două clasificări utilizate cel mai frecvent.

Clasificarea turbinelor eoliene în funcție de scop

Există varietăți de turbine eoliene care diferă în funcție de scop. Principalele caracteristici ale dispozitivelor, de exemplu puterea, depind de aceasta.

Turbine eoliene industriale

Astfel de dispozitive sunt instalate de companiile majore de energie sau de către stat pentru a furniza energie electrică instalațiilor industriale. Turbinele cu o capacitate de zeci de megawați sunt de obicei situate pe parcelele eoliene (cote deschise, coaste).

Fermele eoliene, unde sunt instalate zeci de turbine eoliene, sunt rupte nu numai pe sol, ci și în ape puțin adânci. Electricitatea rezultată este de obicei utilizată în scopuri industriale.

Energia electrică generată, de regulă, trece direct în rețea, iar pentru stabilitatea și controlul frecvenței de rotație a lamelor turbinei eoliene sunt prevăzute mecanisme suplimentare.

Generatoare eoliene comerciale

Astfel de instalații sunt utilizate pentru a genera energie electrică în vederea vânzării sau pentru a furniza energie electrică industriei în regiuni cu o rețea cu putere redusă (sau cu absența completă). Astfel de ferme eoliene constau din grupuri de generatoare de energie care pot avea capacități diferite.

Energia instalațiilor comerciale poate curge direct în comunicații electrice sau poate fi utilizată pentru a încărca o gamă largă de baterii, unde se acumulează și se transformă în alimentare în rețeaua electrică.

Ventilatoare de uz casnic

Unitățile cu putere mică sunt utilizate pentru uz privat. Conform regulilor, turbinele eoliene cu stâlpi de mai puțin de 25 de metri înălțime pot fi instalate de proprietari fără consimțământul autorităților, pentru stâlpii mai mari este necesar un permis special.

Turbinele eoliene de putere mică și medie pot servi drept sursă de energie electrică pentru cabane, vile, case de țară, ferme

Generatoarele eoliene de uz casnic sunt potrivite pentru încărcarea bateriilor cu o tensiune de 12/24/48 V, energia căreia este transformată într-o tensiune de 220 volți. Astfel de dispozitive permit rezolvarea completă sau parțială a problemei furnizării energiei electrice unor obiecte mici aflate în afara rețelei centralizate de alimentare.

Cu puncte de referință ale unei alegeri a generatorului de energie eoliană pentru întreținerea cu energie a casei particulare se va cunoaște articolul dedicat acestei întrebări interesante.

Soiuri de modele de vânt

În funcție de caracteristicile de proiectare ale dispozitivului poate fi, de asemenea, împărțită într-un număr de categorii, deși toate tipurile sunt reduse la două tipuri principale: verticală și orizontală.

Generatoare eoliene generice orizontale

Aceste instalații (denumite și elice sau aripi) au de obicei 3-5 lame montate pe o axă orizontală. Rotirea cu viteză mare permite obținerea cantității maxime de energie (KIEV până la 0, 4).

În același timp, cantitatea de energie electrică generată depinde în mare măsură de înălțimea dispozitivului (cu cât acesta este mai mare, cu atât este mai mare rezultatul).

Un generator de eolian orizontal utilizează o forță de ridicare care apare atunci când presiunea crește în punctul în care fluxul direct de aer trece prin lamele, reflectând din aceste elemente

Astfel de dispozitive sunt instalate, de obicei, în parcuri eoliene, unde energia este generată pentru uz industrial și comercial, dar este de asemenea potrivită pentru uz casnic.

Turbine eoliene verticale

Elementul de funcționare al acestor instalații este o roată eoliene rotativă. Datorită caracteristicilor de proiectare, aceste construcții diferă în funcție de tipuri ("Barrel", "Savonius").

În ciuda nivelului redus al KIEV (0, 1-0, 2), ele sunt utilizate pe scară largă: instalațiile verticale acționează asupra fluxurilor de aer turbulente, astfel încât acestea să poată fi amplasate chiar și în zonele unde vântul puternic rareori suflă.

Lucrările turbinelor eoliene verticale nu depind de direcția vânturilor. Ele sunt ușor de instalat și de operat, în afară de aceste dispozitive pot fi amplasate aproape de sol

Pentru a îmbunătăți performanța morilor de vânt vertical, producătorii își măresc adesea parametrii dimensionali, ceea ce duce la o creștere semnificativă a costurilor. Deoarece aceste instalații sunt destul de fragile, ele necesită o protecție sporită împotriva uraganelor și a altor fenomene naturale.

Generatoare de vânt "Rotor Daria"

Astfel de dispozitive fac parte din categoria turbinelor eoliene verticale, cu toate acestea, ele au pronunțate diferențe în ceea ce privește proiectarea. Datorită caracteristicilor similare, reducerea zgomotului este atinsă, iar KIEV crește, ceea ce este aproape de performanța modelelor orizontale.

Turbina de joasă presiune propusă în 1931 de către designerul de aeronave francez Georges Daryet, cu o axă de rotație perpendiculară pe mediul aerian, a găsit o largă aplicație în domeniul energiei eoliene.

Dezavantajul acestor structuri este un punct de pornire scăzut (datorită prezenței numai a două lame, este dificil pentru dispozitiv să pornească independent). Pentru a rezolva problema este adesea folosit hibrid "Savonius + Darya."

Instalațiile eoliene de navigație

Pentru astfel de instalații, se poate aplica principiul turbinelor eoliene verticale și orizontale. Caracteristica principală de proiectare este o roată elastică, acoperită cu mai multe lame sau pânze, în timp ce profilul aerodinamic al unor astfel de modele este absent.

Există multe modele de generatoare eoliene de navigație, care diferă în ceea ce privește numărul de lame, greutatea, puterea. Toți acești parametri trebuie luați în considerare atunci când alegeți un dispozitiv.

În ciuda faptului că instalațiile de navigație sunt caracterizate de viteză redusă și eficiență scăzută, acestea sunt adesea folosite în economia națională. Astfel de modele sunt ușor de instalat și de utilizat, iar combinația de cuplu mare cu turații reduse vă permite să puneți direct în mișcare diferite mecanisme utile, de exemplu, o pompă pentru pomparea apei.

Generatoare de turbine eoliene

Pentru funcționarea morilor de vânt sunt necesare generatoarele obișnuite trifazate. Proiectarea unor astfel de dispozitive este similară cu modelele utilizate la autoturisme, însă are și parametri mari.

Dispozitivele cu turbine eoliene au o înfășurare trifazată a statorului (conexiune tip stea), din care trei fire se deplasează la controler, unde tensiunea alternativă este transformată într-o tensiune constantă.

Rotorul generatorului pentru turbine eoliene este fabricat pe magneți neodimici: în astfel de construcții nu este practic să se folosească excitația electrică, deoarece bobina consumă multă energie

Pentru a crește viteza utilizată de multe ori multiplicatorul. Un astfel de dispozitiv vă permite să măriți puterea generatorului de curent sau să folosiți un dispozitiv mai mic, ceea ce reduce costul instalării.

Multiplicatorii sunt mai des folosiți în generatoarele eoliene verticale, în care procesul de rotire a roții eoliene este mai lent. Pentru dispozitive orizontale cu o viteză mare de rotație a lamelor nu sunt necesare multiplicatori, ceea ce simplifică și reduce costurile de construcție.

Specificațiile asamblării și instalării unui generator eolian de la o mașină de spălat și o turbină eoliană de la un generator de mașini sunt detaliate în articolele recomandate.

Pro și contra unui generator eolian

Să analizăm în detaliu avantajele și dezavantajele turbinelor eoliene, deoarece este de datoria lor să decidă dacă să cumpere sau nu o turbină eoliană.

Avantajele turbinelor eoliene

Avantajele dispozitivelor care utilizează energia eoliană includ:

  • Protecția mediului. Instalațiile utilizează o sursă de energie regenerabilă, care poate fi utilizată în mod continuu, fără a afecta mediul. Electricitatea generată de generatoarele eoliene înlocuiește energia centralelor termice, reducând emisiile de gaze cu efect de seră.
  • Versatilitate . Puterea eoliană poate fi construită aproape pretutindeni: pe câmpie, pe munți, pe câmp, pe insule și chiar pe ape puțin adânci. Energia eoliană este apreciată în special în locuri îndepărtate, unde este dificilă întinderea comunicațiilor electrice obișnuite. În acest caz, generatoarele eoliene fac posibilă ajustarea sursei de alimentare a instalațiilor, asigurându-se că acestea sunt independente de factori aleatorii (de exemplu, de la combustibilul care nu este livrat la timp).
  • Eficiența utilizării . Modelele moderne reciclează energia chiar și vânturile slabe - limita minimă este de 3, 5 m / s. În mod similar, este posibilă livrarea suplimentară de energie electrică într-o rețea centralizată, precum și organizarea alimentării cu energie a obiectelor individuale (insulare sau locale), indiferent de capacitatea lor.
  • O alternativă demnă de sursele tradiționale. Firmele eoliene staționare pot oferi pe deplin o locuință rezidențială sau chiar o mică unitate de producție cu electricitate. În acest caz, turbina va acumula în baterii cantitatea necesară de energie electrică utilizată în perioadele care nu sunt vânturi.
  • Economie. În comparație cu sursele tradiționale de energie electrică (gaz, turbă, cărbune, petrol), turbinele cu ciclu pot reduce în mod semnificativ costurile cu energia. În multe cazuri, construirea unei parcuri eoliene este mai ieftină decât conectarea la sistemele energetice existente.

Utilizarea turbinelor eoliene poate fi o alternativă la utilizarea generatoarelor diesel costisitoare, reducând în continuare costul de transport și depozitare a combustibilului până la 80%.

Puterea medie a turbinei eoliene este de câteva ori diferită de sarcina de vârf. Generatorul eolian este responsabil doar pentru cantitatea de energie produsă pentru o anumită perioadă de timp, cu o viteză medie lunară a vântului caracteristică zonei.

Pentru o evaluare mai precisă a resurselor eoliene, puteți utiliza date derivate special (parametrii Weibull). Aceste cifre reflectă distribuția caracteristică a vânturilor de diferite concentrații pentru o anumită localitate. Aceste informații trebuie să fie luate în considerare la elaborarea proiectelor pentru parcuri eoliene cu o capacitate de zeci de MW.

Energia generată de turbina eoliană este proporțională cu viteza vântului triplu. În consecință, acest indicator este foarte mic în cazul unor fluxuri slabe de vânt, totuși, atunci când acestea cresc, acesta crește dramatic. Datorită variabilității direcției vânturilor și vitezei lor, este necesar să se asigure componente de stabilizare în proiectarea turbinei eoliene.

Regulile și formulele pentru calculul puterii unui generator eolian sunt date aici; vă recomandăm să vă familiarizați cu informații foarte utile.

În sistemele autonome mici, funcția lor este realizată de baterii, a căror încărcare începe să crească de îndată ce puterea generatorului eolian depășește indicatorul de sarcină.

Pe măsură ce încărcătura crește, bateria poate cădea în jos. Această caracteristică a lucrării este importantă de luat în considerare atunci când se alege o unitate de uz casnic, puterea acesteia ar trebui să coincidă cu rata lunară sau anuală a consumului de energie electrică

Trebuie remarcat faptul că utilizarea efectivă a fluxurilor de vânt contribuie la o varietate de modele de generatoare eoliene.

Turbinele orizontale produc viteze ridicate în zone plate, unde există o mulțime de vânt, în timp ce turbinele verticale funcționează cel mai bine în regiuni cu debite turbulente observate la sol de la sol (în partea de sus a dealurilor, zonele montane).

Principalele dezavantaje ale turbinelor eoliene

În același timp, turbinele eoliene au părțile lor negative:

  • Amplitudinea forței vântului este dificil de prevăzut în avans, deoarece se schimbă adesea. Din acest motiv, este recomandabil să ne gândim la plasa de siguranță, oferind o sursă de energie de rezervă (panouri solare, conexiune electrică).
  • Dispozitivele verticale sunt expuse riscului de distrugere a paletelor elicei datorită forțelor centrifuge în timpul rotirii lamelor în jurul axei principale. Datorită acestui efect, elementele importante ale structurii în timp sunt deformate și distruse, iar mecanismul eșuează.
  • Este mai bine să instalați turbine eoliene în spațiu liber, deoarece clădirile adiacente pot "stinge" vântul, formând o zonă de aer "moartă".
  • Pentru a economisi energia excesivă a turbinelor eoliene, este necesar să se prevadă în proiectare utilizarea bateriilor și a altor dispozitive suplimentare care servesc la transformarea curentului electric rezultat în curent cu caracteristici de consum adecvate.
  • În timpul lucrului, generatoarele eoliene emit zgomot care poate provoca disconfort oamenilor, sperie animalele. Лопасти установок могут также стать причиной гибели подлетевших к ним птиц.
  • По мнению некоторых специалистов, ветротурбины способны ухудшать прием радио- и телевизионных передач.

К негативным моментам можно также отнести довольно высокую стоимость подобных агрегатов, однако дешевизна источника энергии во многом нивелирует этот фактор.

Схемы и способы подключения

Хотя ветроустановка может работать и автономно, значительно лучшего результата удается достичь при помощи комбинированных схем, предусматривающих сочетание ветрового устройства с солнечными батареями, централизованной электросетью, дизельными или газовыми источниками энергии.

Автономная работа . В этом случае ставится единичная установка, при помощи которой улавливается и накапливается ветровая энергия, которая затем преобразуется в необходимый потребителям электрический ток.

На схеме продемонстрирован наиболее простой способ применения ветрогенератора, который целесообразно использовать в регионах, где постоянно дуют сильные ветра

Совмещение ветрогенератора с солнечными панелями . Комбинированный вариант считается надежным и эффективным способом электроснабжения. В случае отсутствия ветра аккумулятор работает от солнечных панелей, а в пасмурную погоду и в течение ночи зарядка происходит от ветровой установки.

Идеальный вариант для частного дома или хозяйства, расположенного вдали централизованной электросети. Такая комбинированная схема позволяет использовать два вида возобновляемой энергии

Комбинированная работа ветрогенератора и электросети . Ветротурбину можно совмещать с элетрокоммуникациями.

Подобная схема типична для промышленных и коммерческих устройств. Подключение к электрокоммуникациям предусматривают также некоторые модели бытовых ветрогенераторов

При избытке произведенного электричества оно поступает в централизованную сеть, а при его недостатке имеется возможность воспользоваться электрическим током из общей энергосистемы.

Нюансы применения ветрогенераторов

В настоящее время ветряные турбины используются в различных сферах народного хозяйства. Промышленные модели разной мощности применяются нефтегазовыми, телекоммуникационными компаниями, буровыми и геолого-разведочными станциями, производственными объектами и государственными учреждениями.

Ветряк может использоваться в качестве дополнительного источника энергии в больницах и других учреждениях, чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии в аварийных ситуациях

Особо следует отметить важность применения ветряных установок для оперативного восстановления нарушенного электричества при катаклизмах и стихийных бедствиях. С этой целью ветрогенераторы часто применяются подразделениями МЧС.

Бытовые ветротурбины прекрасно подходят для организации освещения и отопления коттеджных поселков и частных домов, а также для хозяйственных целей на фермах.

При этом следует учесть некоторые моменты:

  • Устройства до 1 кВт могут дать достаточное количество электроэнергии лишь в ветряных местах. Обычно выработанной ими энергии хватает лишь на светодиодное освещение и питание мелких электронных приборов.
  • Чтобы полностью обеспечить электричеством дачу (загородный домик) понадобится ветряной генератор мощностью свыше 1 кВт. Такого показателя достаточно для питания осветительных приборов, а также компьютера и телевизора, однако его мощности недостаточно, чтобы снабдить электричеством круглосуточно работающий современный холодильник.
  • Для обеспечения энергией коттеджа понадобится ветряк мощностью 3-5 кВт, однако даже такого показателя не хватит для отопления домов. Чтобы воспользоваться подобной функцией необходим мощный вариант, начиная от 10 кВт.

При выборе модели следует учесть, что показатель мощности, указанный на устройстве, достигается лишь при максимальной скорости ветра. Так, установка в 300В будет вырабатывать указанное количество энергии лишь при скорости потоков воздуха в 10-12 м/с.

Желающим соорудить ветрогенератор собственными руками мы предлагаем следующую статью, в которой детально изложена полезная информация.

Concluzii și video util pe această temă

На представленном ниже видеоролике дается подробная информация о принципе работы и устройстве бытовой модели ветряного генератора:

Ветрогенератор – отличный источник производства электрической энергии, который особенно оценят жители отдаленных мест. Различные российские и зарубежные предприятия предлагают большой ассортимент ветряных конструкций, кроме того, бытовые модели можно сделать и своими руками.

Vă rugăm să scrieți comentarii în căsuța de mai jos. Расскажите о том, как сооружали ветряной генератор на вашем участке, или о том, как работает ветряк у ваших соседей. Задавайте вопросы, делитесь полезной информацией и фото по теме.

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie: