ветрогенератор что это такое

Что такое ветрогенератор

Пост опубликован: 8 июня, 2017

В этой статье мы постараемся дать ответ на вопрос читателям портала alter220.ru- что же такое ветрогенератор, в чем заключается его работа и отличия.

Ветрогенератор – это техническое устройство, посредством которого кинетическая энергия ветра преобразуется в электрическую энергию, для использования потребителями.

Принцип действия

В соответствии с нижеприведенной схемой, принцип работы ветрового генератора можно описать следующим образом:

Виды устройств

Ветрогенераторы различаются по конструкции, способу установки и монтажа, и у каждого вида есть свои достоинства и недостатки, они бывают:

С горизонтальной осью вращения

Ось ротора и ведущая ось расположены параллельно поверхности земли.

Бывают однолопастные (№1), двухлопастные (№2), трехлопастные (№3) и многолопастные (№4), с количеством до 50 штук.

Достоинства данного вида:

С вертикальной осью вращения

Ось вращения расположена вертикально по отношению к поверхности земли.

Данный вид устройств можно разбить на несколько групп, это:

Данная конструкция состоит из нескольких полуцилиндров. При этом ось постоянно вращается, вне зависимости от потоков ветра и их интенсивности.

С ротором Дарье

В данной конструкции, на оси вращения закреплены несколько лопастей, представляющих из себя плоскую полосу. На схеме приведены следующие виды данного типа устройств:

1 – классический вариант ротора Дарье.

2 – ротор Дарье тина Н (ортогональным ротором).

3 – винтообразный ротор Дарье (с гелиокоидным ротором).

С геликоидный ротором

Является модификацией устройств с ротором Дарье. На выше приведенной схеме — №3.

С многолопастным ротором

Является модификацией устройств с ротором Савоуниса. В данной конструкции присутствуют два ряда лопастей. Первый ряд — неподвижный, он захватывает воздушный поток и сжимает его, в связи с чем скорость воздушного потока увеличивается. После этого поток воздуха поступает на второй ряд, работающий по принципу ротора Савоуниса.

С ортогональным ротором

Данная конструкция является основой выше приведенных — ось вращения располагается вертикально, к ней прикреплены несколько лопастей, расположенных параллельно оси и удаленных от нее на определенное расстояние.

На выше приведенной схеме это №2 – ротор Дарье тина Н.

Работающие на водяных каплях

Эта конструкция еще промышленно не производится. В ее состав входит металлическая рама, внутри контура которой, горизонтально размещены изолированные трубки. В каждой трубке имеются специальные сопла и электроды. Принцип действия основан на генерировании и накоплении энергии с помощью капель воды, которые выходят из специальных сопел.

Капли воды положительно заряжены, и под воздействием ветровых потоков они сносятся к положительно заряженным электродам. Это приводит к увеличению потенциальной энергии положительно заряженной капли. Электроэнергия получается, когда капли воды попадают на положительно заряженный электрод.

Ветрогенератор – парус

Генератор данного типа внешне напоминает спутниковую антенну. Для монтажаиспользуется мачта, как и в случае с ветряками, имеющими горизонтальную ось вращения. А также эти конструкции похожи и по ориентации в воздушных потоках – используется хвостовик, благодаря чему «тарелка», постоянно находится в плоскости перпендикулярной направлению ветра.

«Парус» закреплен и растянут на круглой раме и под воздействием ветра совершает колебательные движения. Эти движения, посредством системы тяг, передаются на поршни гидравлической системы, в которой механическая энергия колебаний преобразуется в давление жидкости. Гидравлическое давление жидкости преобразуется во вращательное движение привода, к которому подсоединен электрический генератор, вырабатывающий электрически ток.

Достоинствами конструкции являются:

Как выбрать ветровой генератор

Для того чтобы выбрать ветрогенератор необходимо:

Популярные модели и марки

В настоящее время ветровые генераторы выпускают как отечественные производители, так и зарубежные.

Среди отечественных моделей наибольшим спросом пользуются:

Среди зарубежных моделей, широко распространены ветровые генераторы:

Средние цены

Стоимость ветряных генераторов зависит от конструкции, мощности, страны и фирмы производителя.

Стоимость рассмотренных выше моделей составляет:

Плюсы и минусы

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

К недостаткам можно отнести следующие:

Развитие ветроэнергетики

В связи с возрастающей потребностью в энергоресурсах, а также с уменьшением запасов обычных энергоносителей, развитие зеленой энергетики, становится все более актуальным.

Ученые и инженеры разных стран разрабатывают новые модели ветроустановок, с цельюувеличения доли положительных свойств агрегатов и минимизирования отрицательных.

Такими примерами могут служить плавающие и парящие ветрогенераторы. Плавающие устанавливаются далеко от берега и занимают земельные участки, их работа является наиболее эффективной благодаря постоянству морских ветров. Эффективны и парящие генераторы, т. к., чем выше он поднят над поверхностью земли, тем больше скорость ветра.

Доля электрической энергии, производимой ветряными электростанциями, постоянно растет. Это происходит как в нашей стране, а так и во всех, технически развитых странах.

В России, в перспективе, планируется что доля вырабатываемой электрической энергии ветровыми электростанциями, составит около 30%, от всего производства электроэнергии в стране.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Рубрика «Энергия ветра»

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Источник

Как работает и для чего нужен ветрогенератор: разновидности, конструкция и выбор оборудования

Обновлено: 23 февраля 2021

Подключение к магистральной сети электроснабжения до сих пор доступно не всем. Есть немалое число населенных пунктов, до которых линии электропередач не дошли. Да и подключенные поселки и деревни, вследствие общей изношенности линий, испытывают частые перебои с электроснабжением. Кроме того, дачные поселки, выстроенные недавно, зачастую не имеют возможности подключиться к линии, расположенной в солидном отдалении.

Решение вопроса с электроснабжением традиционно возлагается на бензиновые или дизельные электростанции, нуждающиеся в снабжении топливом, капризные и требующие постоянного наблюдения устройства. При этом, есть альтернативные источники, не нуждающиеся в топливе. Одним из них является ветрогенератор.

Что из себя представляет ветрогенератор?

Ветрогенератор — это устройство, использующее энергию ветра для выработки электрического тока. Воздушные потоки, свободно перемещающиеся в атмосфере, имеют гигантскую энергию, причем, совершенно бесплатную. Ветроэнергетика — это попытка извлечь ее и обратить на пользу.

Ветрогенератор представляет собой набор устройств, принимающих, обрабатывающих и подготавливающих для использования энергию. Потоки ветра взаимодействуют с ротором ветряка, заставляя его вращаться. Ротор посредством повышающей передачи (или напрямую) соединяется с генератором, который заряжает аккумуляторные батареи. Заряд через инвертор перерабатывается в стандартный вид (220 В, 50 Гц) и подается на приборы потребления.

На первый взгляд, комплекс устроен довольно сложно. Существуют и более простые конструкции, например, ветряки, питающие насосы. Тем не менее, для сложных приборов требуется полный комплект оборудования, способный обеспечить стабильное и качественное электроснабжение.

Зачем он нужен?

Отличительное свойство электроэнергии состоит в том, что ее можно производить в любых количествах, если позволяет оборудование. Ветрогенератор как раз и относится к таким устройствам — он производит электроэнергию. Таким образом, ветряк представляет собой электростанцию, способную обеспечивать как крупные участки с большим количеством потребителей, так и отдельные дома или приборы.

Возможности устройства зависят от размеров крыльчатки и мощности генератора. Эти два параметра являются определяющими и зависят друг от друга. Чем мощнее ротор, тем большей мощности генератор он сможет вращать, вырабатывая большое количество энергии.

При этом, ветряк может быть создан самостоятельно и обеспечивать потребности отдельной группы приборов — например, освещения, водоснабжения, вентиляции и т.д. Такая избирательность удобна для сокращения расходов на электроэнергию, обеспечения бесперебойной подачи питания на старых изношенных линиях.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно ветрогенераторы сочетают механическую, электромеханическую и электрическую части. К механической относится ветряк, непосредственно принимающий энергию ветра и преобразующий ее во вращательное движение. Оно передается на электромеханическое устройство — генератор, преобразующий кинетическую энергию вращения в электрический ток. После этого действуют чисто электронные устройства:

Все перечисленные электронные устройства являются типичным комплектом оборудования, используемым с любым типом ветряка. Изменение конструкции крыльчатки не влияет на состав комплекта, если только не происходит значительного увеличения скорости вращения, требующего изменения параметров генератора.

Виды ветрогенераторов

Используются два основных вида ветряков, имеющих принципиальные различия:

В обоих случаях речь идет об оси вращения ротора. Конструкция различных моделей горизонтальных устройств мало отличается друг от друга, представляя собой подобие бытового вентилятора или пропеллера. Вертикальные устройства обладают намного большим разнообразием типов конструкции, внешне значительно отличаясь друг от друга. Рассмотрим их подробнее:

Горизонтальные ветряки

Горизонтальные конструкции имеют большую эффективность, так как поток ветра они воспринимают только рабочей стороной лопастей. Наибольшее распространение получили трехлопастные крыльчатки, но для небольших конструкций число лопастей может быть увеличено.

Именно горизонтальные конструкции используются для изготовления больших промышленных образцов, имеющих огромный размах лопастей (больше 100 м), которые в объединенном виде образуют довольно производительные электростанции. Государства западной Европы, такие как Дания, Германия, скандинавские страны активно используют ветряки для обеспечения населения энергией.

Устройства имеют один недостаток — они нуждаются в наведении на ветер. Для небольших ветрогенераторов проблема решается установкой хвоста наподобие самолетного, который автоматически располагает конструкцию по ветру. Большие модели имеют специальное устройство наведения, контролирующее положение крыльчатки относительно потока.

Вертикальные конструкции

Ветрогенераторы вертикального типа имеют меньшую эффективность, вследствие чего используются для обеспечения энергией лишь отдельных потребителей — частный дом, коттедж, группу приборов и т.д. Для самостоятельного изготовления такие устройства подходят больше всего, так как обладают широким выбором вариантов конструкции, не нуждаются в подъеме на очень высокую мачту (хотя это им и не противопоказано).

Вертикальные роторы могут быть собраны из любых подручных материалов, в качестве образца можно использовать любой тип из множества известных:

Описывать все типы подробно незачем, так как их количество постоянно увеличивается. Практически все новые разработки базируются на вертикальной оси вращения и предназначены для использования в частных домах или усадьбах. Большинство разработок предлагает собственный вариант решения основной проблемы вертикальных устройств — низкого КПД. Некоторые варианты имеют довольно высокие показатели, но обладают сложным устройством корпуса (например, конструкция Третьякова).

Расчет и выбор

Расчет мощности ветряка сводится к подсчету суммарной мощности потребления осветительными, вспомогательными и бытовыми приборами. Полученное значение увеличивается на 15-20% (запас мощности необходим при возникновении непредвиденных ситуаций), и на основании этих данных рассчитывается или выбирается готовый генератор.

От его параметров ведется построение всего остального комплекта — механические требования ложатся в основу проектирования ветряка, а эксплуатационные параметры — мощность, напряжение, сила тока — используются при создании системы накопления и обработки полученного тока.

Выбирая приборы, следует также обеспечивать небольшой (15-20%) запас мощности, который обеспечит устойчивость комплекса при возникновении форс-мажорных ситуаций.

Изготовление ветряка своими руками

Основные работы, которые предстоит сделать, это — изготовление и установка вращающегося ротора. Прежде всего следует выбрать тип конструкции и ее размеры. Определиться в этом поможет знание требуемой мощности устройства и производственные возможности.

Большинство узлов (если не все целиком) придется изготовить самостоятельно, поэтому на выбор повлияет, какие познания имеются у создателя конструкции, с какими приборами и устройствами он знаком наилучшим образом. Обычно сначала делается пробный ветряк, с помощью которого проверяется работоспособность и уточняются параметры сооружения, после чего приступают к изготовлению рабочего ветрогенератора.

Источник

Альтернативный источник энергии для дома — ветрогенератор: принцип работы, виды, цены, где купить

Новинка, позволяющая получать энергию для питания приборов, используемых в быту, называется ветряной генератор. Сегодня они получили широкое применение. Людей всегда привлекала энергия, которой обладают воздушные массы.

Описание

Наши далекие предки научились ее использовать для вращения ветряных колес и управления парусами.

После этого более двух столетий ветер носился бесцельно по необозримым просторам нашей необъятной планеты, пока для него нашлась вновь полезная работа.

Сегодня его используют для ветрогенераторов, которые из мечты превратились в реальные устройства, используемые в быту.

Что представляют собой электростанции, использующие силу ветра?

Принцип функционирования ветряка генератора необычайно простой: лопасти, закрепленные на валу генератора, вращаются потоком ветра. В результате в обмотках генератора создается переменный ток, который в аккумуляторах накапливается и питает бытовые приборы.

Приведенная схема функционирования бытового ветрового генератора является упрощенной. На практике она намного сложнее, поскольку дополняют ее другие устройства, необходимые для преобразования тока.

Назначение основных составляющих ветряка

Дополнительные компоненты

Важно: сеть не может работать одновременно от несколько источников питания.

Все перечисленные преобразования от полученной энергии «забирают» определенную часть – до 20 процентов.

Автоматический переключатель

Если совмещают работу ветряка с аккумулятором, работающим на солнечной энергии, или иным генератором электричества, использующим бензин или дизельное топливо, то в схему добавляют также АВР. Назначением автоматического выключателя является запуск резервного источника питания в случае отключения главного.

Типы ветряных электростанций

Деление идет по четырем категориям:

Принцип действия

Используют ветрогенераторы в местах, удаленных от централизованных электросетей. Но, это не единственное их применение. Сегодня многие хотят иметь автономное электропитание, да еще и сэкономить на этом.

Выбирая для дома ветрогенератор, рекомендуется, хотя бы в общих чертах, понимать, как он работает. Состоящая из лопастей и хвостовика конструкция крепится на металлической мачте.

Под воздействием ветра, все это вращается, приводя в движение генератор.

Вырабатываемый ток в преобразователе превращается из переменного в постоянный (20В, 50 Гц). Затем он направляется в аккумулятор, а оттуда в дом для использования домашними приборами.

Схема «флюгер»

Чтобы работать максимально эффективно, ветряной генератор располагать нужно «по ветру», т.е. вдоль его потока. В системах относительно простых используется принцип флюгера, т.е. на противоположном генератору конце закрепляют вертикальные лопасти, которые разворачивают устройство навстречу потоку ветра.

Для промышленных (более мощных) установок их заменяют поворотным электрическим двигателем, управляемым датчиками направления.

Особенности ветряных генераторов

Чтобы работа устройства была эффективной, покупателям необходимо иметь представление об их особенностях.

Разновидностей, как теперь известно, существует всего две – с роторами горизонтальными, которые более распространены, и расположенными вертикально.

КПД первых достаточно высокий. Он достигает 50%.

Но такие конструкции имеют недостатки — высокий уровень вибраций и шума. А также к недостаткам относится то, что для монтажа таким конструкциям требуется много места — до 100 метров, а высота их мачты при этом немалая — начинается с 6 метров.

Второй вид ветрогенераторов, роторы которых вертикально расположены, по эффективности втрое хуже.

Рекомендуем:

Но есть у них и достоинства, к которым относят:

Установкам таким не страшны ураганы, а также они не боятся обледенения. Запустить ветрогенератор в состоянии даже слабый ветер (1,0-2,0 метра в секунду). В отличие от них, горизонтальные конструкции функционировать могут при минимальной силе ветра в 3,5 м/с.

Виды ротора

Ветрогенераторы различаются по форме ротора (рабочего колеса).

Вращаются такие роторы с небольшой частотой, составляющей порядка 200 об/мин., благодаря чему их механический ресурс во много раз больше, чем у горизонтальных.

Можно купить ветряк в торговой сети или изготовить самостоятельно.

Расчет ветрогенератора

Ветер непостоянен и капризен в отличие, например, от газа, перекачиваемого по трубам, или бесперебойно поступающей в дома электроэнергии.

То он «несется» с бешеной скоростью, сметая все на пути, то сменяется полнейшим штилем. Из-за этой особенности, необходимо, перед тем как приступать к изготовлению или решаться на покупку, оценить потенциал энергии воздуха в конкретной области, т.е. просчитать среднегодовую силу ветра.

Узнать этот показатель поможет соответствующий запрос во всемирной Сети.

Имея эту таблицу, отыскиваем свой район. Затем сравниваем интенсивность окраски с оценочной шкалой и высчитываем показатель.

При силе ветра среднегодовой менее 4,0 метров в секунду смысла в установке ветряка нет, поскольку необходимого количества энергии от него нельзя получить.

Если же показатель больше указанной величины, необходимо перейти к следующему этапу — подбору мощности.

Для автономного электроснабжения, берется в расчет среднестатистический показатель потребления электрической энергии одной семьей. Он составляет в месяц 100-300 кВт/ч.

Для регионов, у которых ветропотенциал от 5 до 8 м/сек (низкий), «выдать» нужное количество энергии может установка, мощность которой 2-3 кВт.

Понятно, что летом энергии вырабатываться будет меньше, чем в зимний период, когда сила ветра больше. Это необходимо учитывать при расчете.

Выбор ветрогенератора

При покупке ветрогенератора для частного дома, рекомендуется присмотреться к российским ветрогенераторам, которые уже успели хорошо себя зарекомендовать. Неплохими считаются и китайские устройства, которые дешевле на порядок, чем европейские.

Покупка ветрогенератора отечественного для частного дома мощностью порядка 2 кВт обойдется в среднем 100 тысяч российских рублей. Но это, если комплектация минимальна, т.е. включает генератор и лопасти.

Ни мачта, ни дополнительное оборудование (кабель, контроллер, аккумуляторы, инвертор) в комплект не входят. Вместе с ними и монтажом стоимость возрастает от 40 до 60%.

Более мощные ветрогенераторы (3-5 кВт) для дома купить можно, заплатив 350-450 рублей.

Ветряк, изготовленный своими руками

Самостоятельно изготовленный ветрогенератор многие считают забавой, но есть и иное мнение – так можно реально сэкономить финансовые расходы.

Но, все сходятся во мнении, что сделать эффективное устройство очень непросто.

Основные рекомендации к расчету

Двигатели

Для изготовления ветрогенераторов не подойдут двигатели с прямым приводом от стиральных машин и автомобилей, поскольку они от ветряного колеса могут генерировать незначительную энергию.

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.

Часто используют в последнее время мотор-колесо для скутеров и велосипедов.

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

Проще других изготовить винт роторный и парусный. Первый подходит для ветрогенераторов вертикальных. При простоте изготовления, они надежны в работе.

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.

Ветрогенераторы, имеющие горизонтальную ость, изготовленные своими руками, требуют установки пропеллерного винта. Умельцы их изготавливают из ПВХ труб. Диаметр последних лежит в диапазоне 160-200 мм. Лопасти крепятся к стальной пластине круглой формы, в которой есть отверстие для генераторного вала.

Комплект

Плюсы

Минусы

Особенности установки

Есть несколько основных параметров, которые важны при выборе места для установки ветрогенератора:

Стоимость

Ветрогенераторы с мощностью 3 кВт /48V – примерная стоимость 93 000,00р. Подобные могут быть использованы не только в качестве дополнительного источника электроснабжения, но и основного. Такие модели в состоянии обеспечить электроэнергией коттедж.

Ориентировочная цена установок, в зависимости от мощности:

Важно: Цены указаны для полной комплектации, но всегда можно исключить отдельные составляющие или, наоборот, добавить.

Окупаемость

Учитывая, что за ветрогенератор цену придется заплатить немалую, потребителя интересуют сроки окупаемости.

Окупится ветрогенератор за 5-7 лет, а затем, энергия станет абсолютно бесплатной.

Отзывы

Отказался от централизованного энергообеспечения три года назад и установил в деревне на дом 3-киловатный ветрогенератор. Энергии вполне хватает на содержание дома.

Видео: Ветрогенератор для дома

Автор и редактор обзоров по гаджетам и новой техники. Ведет работы по написанию свежих рейтингов к публикациям, проверки достоверности и актуальности информации уже опубликованных статей. Отвечает на вопросы в комментариях, пишет на авто темы.

Источник