Как сделать ветряк для получения электричества в домашних условиях

Содержание

Ветровые электростанции преимущества и недостатки

Преимущества установки ветровых электростанций:

  1. Экологичность. Сегодня этот фактор играет большую роль. А добыча энергии с помощью ветряков это экологичный способ, который никак не влияет на окружающую природу.
  2. Экономичность. По сравнению с другими источниками получения энергии, ветровые станции в строительстве обходятся намного экономичнее.
  3. Нескончаемый источник энергии.
  4. Эффективность работы — электростанция вырабатывает в 80 раз больше энергии, чем потребляет.
  5. Местоположение. Ветряк можно поставить в любом месте, в отличие от традиционных станций.
  6. Современные ветряки могут работать при скорости от 3,5 м/с.
  7. Технологическое развитие.

Минусы ветроэнергетики:

  1. Работа ветряка зависит от силы потока ветра, которого может и не быть.
  2. Изменение ландшафта местности из-за строительства ветряных парков.
  3. Затраты на поиск и изучение местности для ветряков и их строительство.
  4. Турбины станций создают низкочастотные шумы, которые оказывают негативное влияние на человека.
  5. Создают опасность для птиц.
  6. Менее продуктивны по сравнению с другими станциями.

У ветроэнергетики есть свои сторонники, которые считаю применение ветрогенераторов экологичным способом решения проблемы с энергетикой. Но также есть люди, которые выступают против строительства ветряных парков, так как они приносят вред здоровью человека, птицам. Недостатки ветроэнергетики не сопоставимы с большим потенциалом, который кроется в этой отрасли.

Из каких элементов состоит домашняя ветровая электростанция?

Бытовые ветряные турбины – относительно простые конструкции. Электричество получают в генераторе, приводимом в действие лопастями ротора. В бытовых условиях обычно используются ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения ротора.

Наиболее важные элементы ветряка:

  • Лопастное колесо (крыльчатка) – включает 1-2-3 лепестка (чаще 3). Рабочее колесо расположено непосредственно на низкоскоростном валу. Его вращение передается на высокоскоростной вал через коробку передач. Высокоскоростной вал соединяется с валом генератора. Генератор, трансформатор, шестерни, контроллеры расположены в гондоле. В наших климатических условиях лучше работают роторы, приспособленные для медленного вращения.
  • Ветровая турбина – самый важный элемент, определяющий эффективность, мощность системы. Именно ветряная турбина отвечает за выработку электричества от движения воздушных масс.
  • Генератор – переводит кинетическую энергию вращательного движения ротора в электрическую. Генератор должен соответствовать спецификации турбины, поскольку оптимальное взаимодействие обоих элементов обеспечивает большую эффективность ветряка. Генератор должен генерировать номинальное напряжение при оптимальной скорости ветряной турбины.

Небольшие ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения ротора не создают шума, вредных электромагнитных волн. Их можно безопасно разместить прямо на доме, крыше.

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора

Самый простой вариант — использовать в качестве генератора ветряка автомобильный генератор. Автогенераторы недорого стоят, отлично ремонтируются, на рынке большой выбор. По стоимости они составляют примерно $20 за 1 кВт. Они выдают стабильное напряжение с определенных оборотов и стыкуются с аккумуляторами 12 вольт.

Недостатки:

  • требуют высоких оборотов ‑ от 1,5-2,0 тыс. и выше в минуту;
  • уступают в надежности заводским генераторам для ветряков;
  • имеют относительно небольшой ресурс (до 4000 часов работы), что компенсируется низкой стоимостью.

Для сборки ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора мощностью 1,5 кВт понадобится:

  1. автомобильный генератор на 12 в;
  2. соответствующая по напряжению аккумуляторная батарея;
  3. преобразователь с 12 на 220в, мощность 1,3 кВт;
  4. небольшая бочка (ведро) из алюминия или стали;
  5. зарядное реле и автомобильная контрольная лампа;
  6. защищенный от влаги выключатель, 12в;
  7. прибор контроля напряжения (старый вольтметр);
  8. медный провод от 2 мм сечением;
  9. крепеж (болты, шайбы, гайки, хомуты).

Из ручного инструмента понадобятся: ножницы по металлу, болгарка, рулетка измерительная, карандаш, отвертки, гаечные ключи в наборе, пассатижи, электродрель со сверлами.

Несколько принципиальных моментов в изготовлении ветрогенератора:

  1. Максимальной эффективности можно добиться, переделав автомобильный генератор под постоянные магниты. Для этого обмотку возбуждения нужно заменить на несколько ферритовых магнитов.
  2. Выточив немагнитный ротор из титана или другого немагнитного материала, можно избежать намагничивания ротора.
  3. Чтобы повысить генерацию тока на малых оборотах, нужно перемотать статор, увеличив количество витков в 5 раз и уменьшив диаметр провода.
  4. Установка на ротор неодимовых магнитов увеличит мощность генератора на малых оборотах. Четное количество магнитов крепится на стальной бандаж, который нужно прикрепить к основанию внутренней части генератора. При установке магнитов для повышения мощности нужно чередовать полярность.
  5. Для изготовления лопастей подойдет дюралевая труба, крепеж делается из стали. Лопасти обязательно нужно балансировать, а также максимально облегчить конструкцию, удалив лишнее болгаркой и наждаком.

В сети достаточно материалов с подробным описанием работ, поэтому нет необходимости повторяться

Самостоятельное изготовление домашней ветродуйки из шагового двигателя

Шаговые двигатели используются во многих электромеханических устройствах, например в принтерах. Если начать вращать вал такого движка, то на его клеммах появится электрическое напряжение. Это означает, что шаговый электродвигатель можно использовать в качестве электрогенератора.

Что подготовить для работы

Перед началом работы следует обзавестись маленьким шаговым электродвигателем, например от принтера. Приготовить электронные компоненты и провода для того, чтобы собрать схему выпрямителя. Потребуются обрезки тонкой листовой стали или алюминия для создания конструкции. И обязательно − мелкий крепёж. Нужен несложный слесарный инструмент и паяльник.

Чертежи и эскизы

Конструкторскую часть можно оформить в виде эскизов. Электродвигатель устанавливается на фанерную пластину по посадочным отверстиям на корпусе моторчика. Схема выпрямителя приведена на рисунке ниже.

ФОТО: YouTube.comЭлектрическая схема выпрямителя для генератора из шагового двигателя

Технология изготовления

Двигатель привинтить к фанерной пластине. Для увеличения его оборотов и получения повышенного напряжения можно сделать повышающий обороты редуктор. Для этого, тщательно определив межцентровое расстояние и выбрав параметры зуба, нужно на этой же базовой пластине на оси установить шестерню большего диаметра.

ФОТО: YouTube.comПовышающий обороты редуктор

Ручка на ведущей шестерне нужна для проверочных работ и для выработки тока при срочной зарядке микроаккумуляторов.

ФОТО: YouTube.comУстройство в сборе для проверки его работыФОТО: YouTube.comНа плате установлены мотор-генератор и блок выпрямителя

Проверка работоспособности

Для проверки работоспособности готового устройства к нему подключается USB-тестер. При вращении ручки на мониторе тестера появляется значение величины электрического напряжения.

ФОТО: YouTube.comПроверка работоспособности устройства

Для работы в качестве ветрогенератора на вал двигателя следует одеть крыльчатку.

Какой мощности нужен

Для того чтобы определить какой мощности нужен ветровой генератор, необходимо решить, в качестве какого источника электрической энергии, он будет служить (основного или дополнительного).

Если это основной источник, то необходимо рассчитать установленную мощность подключаемых к нему потребителей (нагрузок). После этого полученную мощность следует увеличить как минимум на 10%, это будет коэффициентом запаса установки, при увеличении мощностей в дальнейшем, а также для улучшения работы агрегатов в моменты пиковых нагрузок. При наличии финансовых возможностей, на коэффициент запаса, можно добавить до 30%.

Если это дополнительный источник – то в этом случае, определяется мощность подключаемых устройств (нагрузка) к данному элементу системы электроснабжения.

Подключение установки к потребителю

Подключение ветрогенератора связано с необходимостью преобразования энергии, перед подачей потребителю.

  1. Выработанная электроэнергия подаётся на контроллер.
  2. Контроллер изменяет характеристики напряжения и подаёт его на аккумулятор.
  3. Аккумулятор заряжается и накапливает энергию.
  4. Контролер забирает часть энергии и подаёт её на инвертор.
  5. Инвертор, преобразует постоянное напряжение в переменное и подаёт в сеть электропитания объекта.

Перед тем как купить ветрогенератор или решиться изготовить ветряную электростанцию самостоятельно необходимо оценить условия эксплуатации установки.

ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ

ветряк, двигатель, приводимый в действие силою ветра, дешевый источник энергии. Каждый В. д. состоит из вала, с к-рым соединены крылья-лопасти двигателя.

Последние ставятся по отношению к ветру так, чтобы, испытывая его давление, они вращали главный вал. Наиболее распространенный и наиболее целесообразный тип В. д.-с деревянными или металлическими лопастями. По отношению к валу они расположены, как спицы в колесе, и поэтому вал вместе с крыльями называют иногда ветровым колесом.

Ветряной двигатель системы проф. Н. В. Погоржельского.

Такой В. д. для работы должен становиться так, чтобы вал его был расположен по направлению ветра, и поэтому он вместе с опорами (подшипниками) помещается на поворотной части, к-рая называется головкой В. д. Головка покоится на высоком строении, называемом башней, к-рая должна быть выше всех окружающих предметов, чтобы последние не ослабляли действия силы ветра на ветровое колесо. На главном валу ветрового колеса помещено коническое колесо, к-рое находится в зацеплении с др. коническим колесом, посаженным на вертикальном валу, совпадающим с осью башни и осью вращения поворотной головки. Это устройство позволяет вращать головку для надлежащего положения вала по направлению ветра. От вертикального вала движение передается к любой машине. Для вращения головки служит хвост, или воротило, связанное с поворотной головкой. Поворот В. д. совершается ветром, для чего хвост снабжается щитом (т. н. флюгером). В СССР имеется около 100 тыс. таких В. д., гл. обр. в виде ветряных мельниц, к-рые перемалывают большое количество зерна, способствуя сбережению топлива и уменьшению гужевой транспортировки зерна. В. д. имеет большое значение для экономического устройства ветро-водоподъемных машин для целей с.-х. водоснабжения, орошения, осушения и дешевого привода для. с.-х. машин в животноводческих совхозах и фермах колхозов. НКЗ разработал дерев.-металлические конструкции. В. д., предназначенные для водоснабжения, орошения и приведения в действие с.-х. машин.

Сельскохозяйственный словарь-справочник. — Москва – Ленинград : Государстенное издательство колхозной и совхозной литературы «Сельхозгиз» . Главный редактор: А. И. Гайстер . 1934 .

Смотреть что такое “ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ” в других словарях:

ветряной двигатель — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN air engine … Справочник технического переводчика

ветряной — ветреный и ветряной. В знач. «сопровождаемый ветром; легкомысленный» ветреный. Ветреная погода. Ветреная девица. В знач. «приводимый в действие силой ветра» ветряной. Ветряной двигатель. Ветряная мельница. В составном медицинском термине:… … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

ВЕТРЯНОЙ — ВЕТРЯНОЙ, ая, ое. Приводимый в действие силой ветра. Ветряная мельница. В. двигатель. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ветряной — ветр/ян/ой (двигатель, мельница) … Морфемно-орфографический словарь

ветродвигатель — ветряной двигатель … Словарь сокращений русского языка

Бенардос, Николай Николаевич — Николай Николаевич Бенардос Дата рождения: 26 июля (7 августа) 1842(1842 08 07) Место рождения: село Бенардосовка, Елисаветградский уезд, Херсон … Википедия

Николай Бенардос — Николай Николаевич Бенардос Дата рождения: 26 июля (7 августа) 1842 Место рождения: село Бенардосовка, Елисаветградский уезд, Херсонская губерния, Российская империя Дата смерти: 8 (21) сентября 1905 … Википедия

Николай Николаевич Бенардос — Дата рождения: 26 июля (7 августа) 1842 Место рождения: село Бенардосовка, Елисаветградский уезд, Херсонская губерния, Российская империя Дата смерти: 8 (21) сентября 1905 … Википедия

ветреный — и ветряной. В знач. «сопровождаемый ветром; легкомысленный» ветреный. Ветреная погода. Ветреная девица. В знач. «приводимый в действие силой ветра» ветряной. Ветряной двигатель. Ветряная мельница. В составном медицинском термине: ветреная оспа … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

Суффиксы имен прилагательных — 1. Суффикс ив имеет на себе ударение, например: красúвый, правдúвый (исключения: мúлостивый и юрóдивый); в безударном положении пишется ев , например: боевóй, сирéневый. В суффиксах лив и чив , производных от ив , пишется и, например:… … Справочник по правописанию и стилистике

Источник статьи: http://dic.academic.ru/dic.nsf/agriculture/451/%D0%92%D0%95%D0%A2%D0%A0%D0%AF%D0%9D%D0%9E%D0%99

От чего зависит КПД ветрогенератора?

Как уже говорилось, КПД ветрогенератора является производным от его технического состояния, вида турбины, конструктивных особенностей данной модели. Из школьного курса физики известно, что КПД — это отношение полезной работы к общей работе. Или отношение энергии, затраченной на выполнение работы, к энергии, полученной в результате.

В этом отношении возникает интересный момент — используемая энергия ветра получена совершенно бесплатно, никаких усилий со стороны пользователя приложено не было. Это делает КПД чисто теоретическим показателем, определяющим чисто конструктивные качества устройства, тогда как для владельцев в большей степени важны эксплуатационные характеристики

То есть, возникает ситуация, в которой КПД не столь важен, все внимание отводится чисто практическим задачам

Тем не менее, при изменениях рабочих параметров в ту или иную сторону, автоматически меняется и КПД, что свидетельствует о его взаимосвязанности с общим состоянием устройства.

Коэффициент использования энергии ветра

Следует отметить, что для ветрогенераторов существует свой, специфический показатель эффективности — КИЭВ (Коэффициент Использования Энергии Ветра). Он обозначает, какой процент воздушного потока, проходящего в рабочем сечении, непосредственно воздействует на лопасти ветряка. Или, если говорить более наукообразно, он демонстрирует отношение мощности, полученной на валу устройства, к мощности потока, воздействующего на ветровую поверхность рабочего колеса. Таким образом, КИЭВ является специфическим, применительным только для ветрогенераторов, аналогом КПД.

На сегодняшний день значения КИЭВ от изначального 10-15 % (показатели старинных ветряных мельниц) возросли до 356-40 %. Это связано с усовершенствованием конструкции ветряков и появлением новых, более эффективных материалов и технических деталей, узлов, способствующих уменьшению потерь на трение или прочие тонкие эффекты.

Теоретические исследования определили максимальный коэффициент использования энергии ветра равным 0,593.

Какие конструкции имеют наивысший КПД?

На сегодня наивысший КПД горизонтальных ветровых установок, обладающих большей эффективностью, чем вертикальные ветряки, равен 0,4. Для вертикальных устройств среднее значение считается равным 0,38, т.е. показатели близки и не находятся на большом удалении друг от друга. Периодически появляются сообщения о разработках устройств, КПД которых превышает существующие показатели в 2 или более раз, что весьма сомнительно и не подтверждается более ничем, кроме голословных утверждений журналистов, плохо представляющих себе предмет.

Тем не менее, устройства с заметно возросшей эффективностью существуют. Они созданы в разных конструкционных вариантах, есть горизонтальные или вертикальные установки с повышенной производительностью, мощностью, остальными параметрами. Большинство таких устройств являются маломощными комплексами, предназначенными для использования в отдаленных районах и обеспечивающие отдельные дома или участки.

Известны конструкции изобретателей Онипко, Третьякова и многих других конструкторов, имеющие оригинальные и элегантные варианты увеличения производительности и, соответственно, КПД. Большинство из них пока еще находятся в стадии разработки или подготовки к массовому производству, так как активная работа в этом направлении начата относительно недавно, еще не успела полностью реализоваться в виде промышленных изделий.

Правильно

Ветряной – прилагательное означает механизм, который приводится в действие силой ветра. Также может характеризовать признак существительного, на который влияет ветер (ветряной лишай, насос, др.). Слово пишется с одной буквой «н». Ударение падает на последний слог — ветрянОй. Ветряной двигатель обеспечивает электричеством весь дом. На этом судне используется ветряной двигатель. У нас установлен ветряной генератор. Воду подает ветряной насос. Ветряной рукав указывает направление ветра.

Ветреный — это прилагательное имеет как прямое значение — «сопровождаемый ветром», так и переносное — «легкомысленный», «непостоянный». Пишется с одной буквой «н», ударение падает на первый слог — вЕтреный. Сегодня ветреный день, надень курточку. Ветреный вечер не дал нам насладиться морем. Он очень ветреный человек, будь с ним осторожен. С ним сложно договориться, он ветреный человек.

Ветровой — употребляется в значении «относящийся к ветру» или «служащий для защиты от ветра». В основном употребляется в техническом языке. Синоптики дали неутешительный ветровой прогноз. Я установил на мотоцикл новый ветровой щит. Ветровая энергия становится все более популярной. В ветровое стекло попал маленький камень.

Источник статьи: http://kak-pravilno.net/vetryanoy-vetrenyy-ili-vetrovoy-kak-pravilno/

Бытовые и промышленные ВЭС

Бытовые ветроэнергетические установки имеют мощность от 250 Вт до 15 кВт, могут работать в комплексе с солнечными батареями, с аккумулятором или без него.

Электроэнергия, вырабатываемая бытовыми ВЭС, достаточно дорогая, но часто бывает, что других ее источников просто нет.

Бытовые ветряные электростанции в России производятся с генератором постоянного тока, который заряжает аккумуляторные батареи емкостью до 800 А/ч. От таких батарей в доме могут работать все бытовые приборы: телевизор, электрочайник и др.

Процесс зарядки батарей после отключения нагрузки может быть достаточно долгим, в зависимости от силы ветра и мощности генератора.

Зарубежные бытовые ВЭС на российском рынке тоже есть, они достаточно дороги, но выдают, как правило, меньше половины номинальной мощности.

Промышленные ВЭС отличаются значительно большей мощностью и объединяются, как правило, в единые сети.

Частные ветряные электростанции в основном имеют мощность от 3 до 5, реже 10 кВт. Если среднегодовая скорость ветра в регионе достигает 3-4 м/с, то такая ВЭС может обеспечить электроэнергией средний загородный дом, СТО или небольшое кафе.

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.

Типы ветряков

Существует два типа ветрогенераторов – вертикальный и горизонтальный (пропеллерный). Каждый из видов имеет свои плюсы и минусы, в том числе экономические.

Горизонтальный

Горизонтальное расположение оси позволяет использовать энергию ветра при любой его направленности, чего нельзя сказать о вертикальном ветряке, который необходимо направлять по ветру. С другой стороны, при слабом ветре КПД будет ниже, особенно при низком расположении лопастей.

К преимуществам можно также отнести возможность установки на любой поверхности – крыше, вагончике, специальной платформе. Конструкция не занимает много места, в том числе в высоту. Ее стоимость ниже, чем вертикальных ветряков.

Горизонтальный ветрогенератор для частного дома работает эффективнее и с большим постоянством, чем вертикальный. Реже случаются падения и завалы, так как механизм можно устанавливать на небольшой высоте – до 1,5 м.

Вертикальный

Вертикальные ветряные электростанции встречаются чаще, так как считаются более продуктивными. Если расположить лопасти на большой высоте, где ветер сильнее, за единицу времени вертикальный ветряк сможет производить больше энергии, чем горизонтальный. Данный тип предпочтительнее для строительства ветряного парка.

Есть и минусы, например, требуется больше расходных материалов, поэтому конструкция стоит дороже. Установка сложная, требует привлечения специальной техники.

Для стабильности получения энергии в домашних хозяйствах рекомендуется ставить как вертикальные, так и горизонтальные ветрогенераторы.

Самодельный ветрогенератор

Прежде чем приступить к расчетам, необходимо определиться с наличием и возможностью приобретения необходимых деталей и материалов для изготовления ветряка.

Самым простым вариантом, является использование автомобильного генератора и аккумуляторной батареи, а также пропеллера от бытового вентилятора – хотя такой примитивный ветряк не выработает достаточно электричества для покрытия бытовых нужд, но для локального освещения хозяйственных построек вполне подойдёт.

При первоначальном положительном опыте, изучив дополнительно: из чего делают лопасти ветрогенератора, как самостоятельно изготовить ротор и намотать статор, какие компоненты использовать в электрической схеме — можно масштабировать проект, не допуская ошибок.

При сборке вертикального ветряка в условиях мастерской, изготовить ротор Савониуса из стальной бочки, не составит труда.

При использовании ненужной металлической тары, важно не ошибиться с геометрической формой и размерами. Способы расчёта характеристик генератора и конструктивных элементов установки зависят от конкретных условий и технической возможности реализовать задуманное

Но первое, что необходимо посчитать – это мощность воздушного потока, которая будет передана на вал генератора

Способы расчёта характеристик генератора и конструктивных элементов установки зависят от конкретных условий и технической возможности реализовать задуманное. Но первое, что необходимо посчитать – это мощность воздушного потока, которая будет передана на вал генератора.

Pв=0,5SrV³

Pв – мощность потока воздуха (Вт);

S – площадь круга вращения лопастей (м2);

r – плотность воздуха (кг/м3);

V – скорость ветра (м/с).

Необходимо учитывать, что КПД самодельного ветрогенератора равен приблизительно 15-20%, отсюда следует, что можно рассчитывать на мощность, предназначенную для потребления на уровне:

Рпотр=0,2Рв

Несмотря на всевозможные «за» и «против» ветровые электростанции находят всё большее применение в частных домашних хозяйствах.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

  • для автономной работы;
  • параллельно с резервным аккумулятором;
  • вместе с солнечными батареями;
  • параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Ветрогенераторы будущего

Усиленные исследования в области безлопастных конструкций дают основания предполагать рост производства подобных изделий. Существующие уже сегодня разработки сулят большие перспективы этому направлению, поскольку экономичность и эффективность таких моделей даже на стадии макетирования намного превышают показатели сегодняшних промышленных образцов.

Возможности ветрогенераторов пока не могут полностью решить проблему, но, по мере появления более успешных разработок, неминуемо начнут понемногу занимать место отработавших свой срок службы нынешних энергетических гигантов. Такой процесс будет плавным, резкого перехода не будет, поэтому каких-либо неудобств или потерь никто не почувствует.

Создание бесшумных, не имеющих вращающихся частей установок значительно снизит их себестоимость, что отразится на цене конечного продукта — электроэнергии, увеличит ее доступность, позволит всем без исключения пользоваться энергией ветра.

Плюсы и преимущества использования

Если рассматривать плюсы, тогда в первую очередь хотелось бы отметить, что он даёт условно бесплатную электроэнергию, которая в наше время стоит не дешево. Чтобы обеспечить небольшой дом электричеством, приходиться платить огромные счета

Важно одно—современные ветряки хорошо совместимы с альтернативными источниками. К примеру, они могут функционировать в комплексе с дизельными генераторами, создавая единый замкнутый цикл

  • Эффективность напрямую зависит от выбора пространства, где она будет размещена
  • Низкие энергопотери в момент транспортировки, потому как потребитель может находиться на близком расстоянии от источника
  • Экологически чистое производство
  • Легкое управление, нет необходимости постоянно обучать персонал
  • Долгое использование комплектующих, не требуется частой замены

Оптимальным скоростным потоком считается уровень 5 – 7 м/с. Мест для достижения такого показателя очень много. Очень часто ветряную ферму используют в открытом море на расстоянии 15 км. от берега. Каждый год уровень добычи энергии повышается на 20 %. Если рассматривать дальнейшие перспективы, в этом ключе природный ресурс бесконечный, чего не скажешь о нефти, газе, угле и т. д. Также, не стоит сбрасывать со счетов безопасность такой промышленности. Техногенные катастрофы, связанные с атомом вызывают страх перед всем человечеством.

Перед глазами стоит ужасная картина, взорвавшегося атомного реактора на Чернобыльской АЭС в 1986 году. А аварию на Фукусиме охарактеризовали, как дежавю Чернобыля. Деструктивные последствия для всего живого после таких ситуаций, вынуждают многие страны отказываться от расщепления атома и искать альтернативные методы производства кВт.

Однажды заплатив определённую сумму, можно несколько лет пользоваться бесплатным электричеством. Неоспоримый плюс также в том, что есть возможность покупать уже бывшие в употреблении, а это позволяет сэкономить ещё больше.

Виды ветрогенераторов с вертикальной осью вращения

Многочисленные конструкции с вертикальной осью вращения объединяются в основные группы:

  • ветрогенератор с ротором Дарье, — ортогональное устройство;
  • генератор на роторе Савониуса;
  • вертикально-осевая конструкция ротора;
  • геликоидный ротор;
  • многолопастная конструкция с направляющими элементами.

Ротор Дарнье

Внешне, такой ветрогенератор выполнен с двумя или тремя лопастями, изогнутыми в форме овала.

Плюсы:

  • самостоятельная ориентация на направление воздушного потока;
  • основной вал привода располагается вблизи уровня земли, что создаёт удобство в его обслуживании;
  • простая кинематическая схема конструкции.

Минусы:

  • отсутствует возможность в самостоятельной раскрутке;
  • высокая нагрузка на опорные узлы, вызванная динамическим воздействием от воздушных потоков;
  • необходимость строго придерживаться заданного профиля лопасти по всей её длине;
  • достаточно шумен в работе.

Ротор Савониуса

Представляет собой конструкцию, в которой лопасти ротора выполнены в виде цилиндрических поверхностей.

Достоинства:

  • способность запускаться при малых значениях ветра, — движение начинается при значениях от 3м/сек;
  • быстрый набор высоких показателей крутящего момента;
  • высокая надёжность конструкции;
  • недорог в производстве.

Недостатки:

малая эффективность преобразования воздушного потока, отсюда, выпуск устройств с мощностью не превышающей 4–6кВт.

Ротор Савониуса зачастую применяют в комбинированных устройствах, — для разгона ветрогенератора, выполненного по схеме ротора Дарье.

Вертикально-осевой ротор

Отличительная особенность такого ветрогенератора – это то, что вертикально расположенные лопасти имеют профиль авиационного крыла, ось которого параллельна вертикальному валу.

Внешне близок в ротору Дарье, но более прост в изготовлении. Быстро набирает рабочую скорость, при этом существенно меньше издаёт звуковых волн. Конструкция отличается надёжностью при эксплуатации.

Геликоидный ротор

Этот тип устройства продолжает развитие вертикально-осевого ротора. Лопасти последнего выполнены в форме геликоидной кривой, что придаёт конструкции более равномерное вращение и снижает нагрузки на опорную часть.

Изгиб лопастей ротора по диагонали способствует быстрому набору скорости. Эффективность использования ветрового потока близка к горизонтальным устройствам. В то же время, это вызывает повышенный шум при работе и производству звуковых волн, расположенных в коротковолновой части звукового спектра.

Геликоидный ротор дорог в производстве из-за сложной конфигурации профиля лопастей.

Многолопастной ротор

В основе лежит вертикально-осевая конструкция, дополненная внешним кольцом неподвижных лопастей. Такая схема способствует увеличению полезной площади захвата воздушного потока, его сжатию и ускорению, что приводит к повышению эффективности ветрогенератора в целом. Кроме этого, конструкция чувствительна к слабым воздействиям ветра.

Но эта схема приводит к повышению материалоёмкости устройства, что увеличивает его стоимость. В процессе эксплуатации конструкцию сопровождает увеличенный звуковой фон.