Kolotočové veterné turbíny. Typy veterných generátorov. Čo je veterný generátor

Veterná energia, využívajúca veterné kolesá a veterné kolotoče, sa teraz oživuje, predovšetkým v pozemných inštaláciách.
Vietor fúka všade – na súši aj na mori. Človek hneď nepochopil, že pohyb vzdušných hmôt je spojený s nerovnomernými teplotnými zmenami a rotáciou zeme, ale to našim predkom nezabránilo vo využívaní vetra na navigáciu.
Vo vnútrozemí nie je stály smer vetra. Keďže rôzne oblasti súše sa v rôznych ročných obdobiach vyhrievajú rôzne, môžeme sa baviť len o prevládajúcom sezónnom smere vetra. Okrem toho sa vietor v rôznych výškach správa odlišne a vo výškach do 50 metrov sú charakteristické vybočujúce prúdy.
Pre povrchovú vrstvu s hrúbkou 500 metrov je veterná energia premenená na teplo približne 82 biliónov kilowatthodín ročne. Samozrejme, nedá sa to všetko využiť, najmä z dôvodu, že často inštalované veterné turbíny si navzájom tienia. Zároveň sa energia odobratá z vetra nakoniec premení späť na teplo.
Priemerné ročné rýchlosti prúdenia vzduchu v stometrovej nadmorskej výške presahujú 7 m/s. Ak sa dostanete do výšky 100 metrov, pomocou vhodného prírodného kopca, potom môžete efektívnu veternú turbínu nainštalovať všade.

Postroj do vetra

Princíp činnosti všetkých veterných turbín je rovnaký: pod tlakom vetra sa otáča veterné koleso s lopatkami, ktoré prenáša krútiaci moment cez prevodový systém na hriadeľ generátora, ktorý vyrába elektrinu, vodné čerpadlo alebo elektrický generátor. Čím väčší je priemer veterného kolesa, tým väčší prúd vzduchu zachytáva a tým viac energie jednotka generuje.
Základná jednoduchosť tu dáva výnimočný priestor pre dizajnérsku kreativitu, ale len neskúsenému oku sa veterná turbína javí ako jednoduchý dizajn.
Tradičné usporiadanie veterných turbín - s horizontálnou osou otáčania - je dobrým riešením pre jednotky malých rozmerov a výkonu. Keď sa rozpätia lopatiek zväčšili, toto usporiadanie sa ukázalo ako neúčinné, pretože v rôznych výškach vietor fúka rôznymi smermi. V tomto prípade nielenže nie je možné optimálne nasmerovať jednotku vo vetre, ale existuje aj nebezpečenstvo zničenia lopatiek.
Okrem toho konce lopatiek veľkej inštalácie, pohybujúce sa vysokou rýchlosťou, vytvárajú hluk. Hlavná prekážka využívania veternej energie je však stále ekonomická – výkon bloku zostáva malý a podiel nákladov na jeho prevádzku sa ukazuje ako významný. V dôsledku toho náklady na energiu nedovoľujú, aby veterné turbíny s horizontálnou osou poskytovali skutočnú konkurenciu tradičným zdrojom energie.
Podľa predpovedí Boeingu (USA) dĺžka lopatiek okrídlených veterných turbín nepresiahne 60 metrov, čo umožní vytvárať veterné turbíny tradičného usporiadania s výkonom 7 MW. Dnes sú najväčšie z nich dvakrát „slabšie“. Pri veľkoplošnej veternej energetike možno len pri hromadnej výstavbe očakávať, že cena za kilowatthodinu klesne na desať centov.
Nízkoenergetické jednotky dokážu vyrobiť energiu, ktorá je približne trikrát drahšia. Pre porovnanie uvádzame, že lopatková veterná turbína, sériovo vyrobená v roku 1991 spoločnosťou NPO Vetroen, mala rozpätie lopatiek 6 metrov a výkon 4 kW.
Jeho kilowatthodina stála 8...10 kopejok.

Typy veterných turbín

Väčšina typov veterných turbín je známa tak dlho, že história o menách ich vynálezcov mlčí. Hlavné typy veterných turbín sú znázornené na obrázku. Oni
sú rozdelené do dvoch skupín:
veterné turbíny s horizontálnou osou otáčania (lopatka) (2...5);
veterné turbíny s vertikálnou osou rotácie (rotačné: lopatkové (1) a ortogonálne (6)).
Typy lopatkových veterných turbín sa líšia iba počtom lopatiek.

Okrídlený

Pre lopatkové veterné turbíny, ktorých najväčšia účinnosť sa dosahuje pri kolmom prúdení vzduchu na rovinu otáčania krídlových lopatiek, je potrebné zariadenie na automatické otáčanie osi otáčania. Na tento účel sa používa stabilizačné krídlo. Karuselové veterné turbíny majú tú výhodu, že môžu pracovať v akomkoľvek smere vetra bez zmeny ich polohy.
Koeficient využitia veternej energie (pozri obrázok) pre lopatkové veterné turbíny je oveľa vyšší ako pre rotačné veterné turbíny.
Zároveň majú kolotoče oveľa vyšší krútiaci moment.
Je to maximum pre jednotky s rotačnými lopatkami pri nulovej relatívnej rýchlosti vetra.
Šírenie veterných turbín s obežným kolesom sa vysvetľuje veľkosťou ich rýchlosti otáčania. Môžu byť priamo napojené na generátor elektrického prúdu bez multiplikátora. Rýchlosť otáčania lopatkových veterných turbín je nepriamo úmerná počtu krídel, takže jednotky s viac ako tromi lopatkami sa prakticky nepoužívajú.

Kolotoč

Rozdiel v aerodynamike dáva rotačným turbínam výhodu oproti tradičným veterným turbínam. So zvyšujúcou sa rýchlosťou vetra rýchlo zvyšujú svoju ťažnú silu,
po ktorej sa rýchlosť otáčania stabilizuje. Karuselové veterné turbíny sú nízkorýchlostné a to umožňuje jednoduché použitie
elektrické obvody, napríklad s asynchrónnym generátorom, bez rizika havárie v dôsledku náhodného poryvu vetra. Pomalosť kladie jednu obmedzujúcu požiadavku – použitie viacpólového generátora pracujúceho pri nízkych rýchlostiach. Takéto generátory nie sú rozšírené a použitie multiplikátorov (lat. multiplikátor
násobenie] - zvýšenie prevodového stupňa) nie je efektívne kvôli nízkej účinnosti druhého.
Ešte dôležitejšou výhodou kolotočového dizajnu bola jeho schopnosť monitorovať „kam vietor fúka“ bez ďalších trikov, čo je veľmi dôležité pre povrchové toky. Veterné turbíny tohto typu sa stavajú v USA, Japonsku, Anglicku, Nemecku a Kanade.
Veterná turbína s rotačnými lopatkami sa ovláda najjednoduchšie. Jeho konštrukcia zaisťuje maximálny krútiaci moment pri štartovaní veternej turbíny a automatickú samoreguláciu maximálnej rýchlosti otáčania počas prevádzky. Keď sa zaťaženie zvyšuje, rýchlosť otáčania sa znižuje a krútiaci moment sa zvyšuje až do úplného zastavenia.

Ortogonálne

Ortogonálne veterné turbíny, ako sa odborníci domnievajú, sú sľubné pre energiu vo veľkom meradle. Dnes čelia uctievači vetra ortogonálnych vzorov určitým ťažkostiam. Medzi nimi je najmä problém so spustením.
Ortogonálne inštalácie využívajú rovnaký profil krídla ako podzvukové lietadlo (pozri obr. (6)).
Lietadlo, predtým ako sa „oprie“ o zdvíhaciu silu krídla, musí vzlietnuť. To isté platí pre ortogonálnu inštaláciu. Najprv mu treba dodať energiu – roztočiť ho a priviesť na určité aerodynamické parametre a až potom sa sám prepne z režimu motora do režimu generátora.
Vývodový hriadeľ začína pri rýchlosti vetra asi 5 m/s a menovitý výkon sa dosahuje pri rýchlosti 14...16 m/s.
Predbežné výpočty veterných turbín predpokladajú ich využitie v rozsahu od 50 do 20 000 kW. Pri reálnej inštalácii s výkonom 2000 kW by bol priemer prstenca, po ktorom sa krídla pohybujú, asi 80 metrov.
Výkonná veterná turbína má veľké rozmery. Vystačíte si však s malými – berte číslo, nie veľkosť. Vybavením každého elektrického generátora samostatným meničom môžete spočítať výstupný výkon generovaný generátormi. V tomto prípade sa zvyšuje spoľahlivosť a životnosť veternej turbíny.

Neočakávané využitie veterných turbín

V súčasnosti fungujúce veterné turbíny odhalili množstvo negatívnych javov. Napríklad šírenie veterných turbín môže sťažiť príjem televízneho vysielania a vytvárať silné zvukové vlny.
Veterné turbíny dokážu viac než len vyrábať energiu.
Schopnosť upútať pozornosť točením bez vynaloženia energie sa využíva na reklamu. Najjednoduchšia je jednolopatková karuselová veterná turbína, čo je obdĺžniková doska s ohnutými okrajmi.
Namontovaný na stene sa začne otáčať aj pri miernom vetre.
Na veľkej krídlovej ploche dokáže troj- až štvorlistová kolotočová veterná turbína otáčať reklamné plagáty a malý generátor. Elektrina uložená v batérii dokáže v noci osvetliť krídla reklamou a v pokojnom počasí ich roztočiť.

Poďme popísať niektoré inštalácie veterných generátorov

Mnohé veterné turbíny obsahujú také potrebné prvky, ako je skladací stožiar, riadiaca jednotka, ohrievač a prepojovacie káble. Okrem toho môžu byť dodatočne ponúkané solárne panely, batérie a invertory. Tieto položky sa však zvyčajne dajú kúpiť inde oveľa lacnejšie. V ponuke sú teda najmä meniče typu AXIOM alebo TRANSVATT (Nemecko) - s lichobežníkovým priebehom prúdu 1,5 kW za 1 738 USD alebo typu GLOBAL (Nemecko) - so sínusovým priebehom prúdu 1 kW za 1 711 USD. Zároveň invertor podobného výkonu (s funkciou UPS) MAP "Energy" (pozri www.invertor.ru) stojí asi 250 - 300 (!) $. Ide o domáci vývoj (patentová prihláška č. 2001125519), založený na najnovších dovážaných komponentoch.
Pre informáciu: menič je elektronické zariadenie, ktoré premieňa jednosmerné napätie (napríklad batérie) na striedavé napätie (v našom prípade 220 V).

ŠTÁTNE STROJNÍCTVO KB "RADUGA"

Autonómna veterná elektráreň s výkonom 1 kW "Rainbow-001"

Menovitý výkon generátora - 1,0 kW

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 3,6:25 m/s

Systém výroby elektrickej energie poskytuje jednofázový striedavý prúd s frekvenciou 50 Hz, ako aj 12 V a 24 V DC výstup z batérie. V pokojnom počasí akumulačný systém poskytuje elektrinu 4 dni v režime ekonomickej spotreby. Veternú turbínu je možné vybaviť solárnymi panelmi.

Autonómna veterná elektráreň s výkonom 8 kW "Rainbow-008"

Menovitý výkon generátora - 8,0 kW

Inštalácia má automatický riadiaci systém, ktorý zabezpečuje automatické spustenie a riadenie veternej turbíny v prevádzkovom rozsahu rýchlostí vetra, automatické alebo príkazové prepnutie veternej turbíny do režimu voľnobehu, keď rýchlosť vetra prekročí hranicu prevádzkového rozsahu. alebo v prípade núdze. Pri navrhovaní inštalácie sa brali do úvahy prevádzkové podmienky na Ďalekom severe. Jednotky a komponenty inštalácie sú testované na vhodné prevádzkové teploty v termotlakových komorách.

Sieťová veterná elektráreň s výkonom 1000 kW "Rainbow-1"

Menovitý výkon generátora - 1000 kW

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 5:25 m/s

Systém výroby elektrickej energie poskytuje elektrickú energiu s priemyselnou frekvenciou 50 Hz a spája veternú turbínu s energetickým systémom. Systém je vyrobený podľa nasledujúcej schémy: synchrónny generátor - menič usmerňovač-invertor - prispôsobený výkonový transformátor.

Veterná turbína má automatický riadiaci systém, ktorý zabezpečuje orientáciu veterného kolesa, automatické spúšťanie a brzdenie inštalácie, riadenie uhla natočenia lopatiek, generovanie príkazov pre prevádzku v elektrickej sieti, diagnostiku technických stav jednotiek veternej turbíny, spracovanie príkazov diaľkového ovládania z riadiaceho centra, v prípade potreby zabezpečenie manuálneho ovládania veternej turbíny z miestneho riadiaceho terminálu. Pri navrhovaní inštalácie sa brali do úvahy prevádzkové podmienky na Ďalekom severe.

Autonómna veterná elektráreň s výkonom 16 kW "Raduga-016"

Menovitý výkon generátora - 16,0 kW

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 4,5:25 m/s

Systém výroby elektrickej energie zabezpečuje dodávku 3-fázového striedavého prúdu s frekvenciou 50 Hz, napätie 380/220 V, sekčné pripojenie spotrebičov (tri kanály po 2-3 kW s možnosťou ich nezávislého zapojenia). Veternú turbínu je možné vybaviť solárnymi panelmi, batériami a dieselelektrickou inštaláciou. V pokojných podmienkach poskytne zdroj neprerušiteľného napájania elektrinu s výkonom až 500 W.

Ústredný výskumný ústav "ELECTROPRIBOR"

Veterná elektráreň UVE-500

Navrhnuté pre autonómne napájanie jednotlivých spotrebiteľov.

Menovitý výkon - 500 W

Výstupné napätie - konštantné 12, 24 V, striedavé (s meničom) - 220 V.

Popis vývoja
Inštalácia zabezpečuje používanie svietidiel, elektrického náradia, domácich elektrospotrebičov, televíznych a rozhlasových zariadení a nabíjanie batérií. Pri práci v režime vyrovnávacej pamäte s batériou autonómne generuje nasledujúce typy napájania:
- jednosmerné napätie 24 V;
- striedavé napätie 220 V 50 Hz (kompletné s meničom).
Inštalácia pozostáva z: veterného kolesa, generátora s otočným zariadením, sklopného stožiara, riadiacej jednotky, ohrievača, spojovacích káblov. Hmotnosť inštalácie bez meniča je 60 kg.
Kapacita kyselinovej alebo alkalickej batérie pripojenej spotrebiteľom je najmenej 190 Ah. Inštalácia môže fungovať v spojení so solárnou batériou s výkonom až 300 W, ako aj v režime bez batérie pre napájanie záťaže, ktorá nevyžaduje stabilizáciu napätia.
Poskytuje: indikáciu stavu batérie, ochranu batérie pred prebitím a nadmerným vybitím, automatickú ochranu veternej turbíny pred mechanickým poškodením pri rýchlosti vetra nad 12 m/s. Jednosmerný výkon - až 500 W pri rýchlosti vetra 10 m/s. Prevádzkový rozsah rýchlosti vetra je 3-25 m/s. Priemer veterného kolesa - 2,2 m. Výška stožiara - 4,5 m.

Veterná elektráreň UVE-1000

Menovitý výkon - 1000 W

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 2,5:25 m/s

VÝSKUMNÁ A VÝROBNÁ SPOLOČNOSŤ "VETROTOK"

Veterná elektráreň s výkonom 16 kW

Zariadenie je určené na výrobu elektriny v oblastiach so zvýšenou aktivitou vetra, s priemernou ročnou rýchlosťou vetra 5-6 m/s alebo viac. Medzi takéto oblasti v SNŠ patrí takmer celý Ďaleký východ, väčšina regiónov severného Ruska a Kazachstan. V týchto miestach je využitie veterných elektrární najvhodnejšie a ekonomicky opodstatnené.

Inštalácia VEU-16 vyvinie elektrický výkon 16 kW pri projektovanej rýchlosti vetra 17,5 m/s. Zariadenia sú určené na zásobovanie fariem, malých dedín a výrobných zariadení s obmedzenou kapacitou. Veterné turbíny sú navrhnuté tak, aby fungovali v automatickom režime a nevyžadujú stálu kontrolu operátora. Jednotky môžu pracovať paralelne so sieťou alebo s dieselagregátom. Elektrinu je možné skladovať v batériách s ďalšou inverziou na striedavý prúd 220 V, 50 Hz. Inštalácia bola testovaná na meteorologickej stanici Tagonay Gora v Zlatausta v Čeľabinskej oblasti.

Veterná elektráreň s jednosmerným generátorom VEU-5-4

Veterná elektráreň VEU-5-4 je určená na premenu veternej energie na elektrickú energiu. Veterné turbíny sú schopné uspokojiť energetické potreby meteorologických staníc, geologických prieskumov, ťažobných miest, fariem, chát a malých osád, kde nie sú elektrické vedenia.

Menovitý výkon generátora - 4,2 kW

Výstupné napätie (DC) - 24 V

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 4:25 m/s

ZÁVOD NA VÝROBU NÁSTROJOV RYBINSK

Veterná elektráreň "VETEN-0,16"

Umožňuje získať jednosmerný prúd s napätím 12 V a striedavý prúd s napätím 220 V, 50 Hz premenou veternej energie.

Výkon generátora 160W

Veterná elektráreň "VTN8-8"

Veterná turbína je určená na premenu veternej energie na elektrickú energiu striedavého trojfázového prúdu s napätím 230/400 V a frekvenciou 50 Hz.

Rozsah použitia - ako súčasť veterných elektrických inštalácií (vykurovanie, nabíjanie, zdvíhanie vody, katódová ochrana atď.).

Výkon generátora - 8000 W

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 3,5:25 m/s

Nižšia hodnota teploty - 40°C

Inštalácia veterného čerpadla "Aquarius"

Navrhnuté na zdvíhanie vody zo zdrojov využívajúcich veternú energiu.

Produktivita pri rýchlosti vetra 5 m/s a celkovej výške stúpania vody 10 m nie je menšia ako 300 l/hod.

Maximálna výška zdvihu vody 9,6 m

Jednotka veterného čerpadla "Vodoley-2"

Navrhnuté na zdvíhanie vody zo studní a studní pomocou veternej energie.

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 3:25 m/s

Produktivita pri rýchlosti vetra 5 m/s a celkovej výške stúpania vody 10 m je minimálne 200 l/hod.

Maximálna výška stúpania vody - 30 m

Veterná elektráreň "Sheksna-1"

Používa sa v zariadeniach vzdialených od energetických systémov a umiestnených v rôznych klimatických oblastiach s priaznivými veternými podmienkami. Primárnou oblasťou použitia je vykurovanie, osvetlenie, napájanie domácich elektrospotrebičov, automatizačné a poplašné systémy atď.

Menovitý výkon - 0,5 kW

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 3:30 m/s

ŠTÁTNE RAKETOVÉ CENTRUM "KB POMENOVANÉ PODĽA AKADEMIKA V.P. MAKEEVA"

Veterná elektráreň VA05

Menovitý výkon - 30 kW

Rozsah prevádzkovej rýchlosti vetra - 4:30 m/s

Veterná turbína HR-40

Spolu so spoločnosťou „Magnet Motors“ (Starnberg, Nemecko) sa vyvíjajú veterné turbíny s výkonom 10, 40, 300 kW na základe jednotiek HR-1, HR-40, YR-300 sériovo vyrábaných v Nemecku. strane.

Bez multiplikátora, priamo poháňaný generátor postupnej vlny, budený permanentnými magnetmi.

Menovitý výkon - 40 kW.

Prevádzkový rozsah rýchlosti vetra je 3,5:26 m/s.

Veterná dieselová elektráreň VDES-100

Výkon veternej turbíny je 100 kW.

Výkon dvoch diesel-elektrických staníc je 60+30=90 kW.

Prevádzkový rozsah rýchlosti vetra je 4:25 m/s.

JSC "VETROENERGOMASH"

Veterná elektrická jednotka AVEU6-4M

Menovitý výkon generátora - 4 kW

Prevádzkový rozsah rýchlosti vetra je 4,5:40 m/s.

Menovité napätie - 400/230 V.

MicroArt nepredáva vyššie uvedené produkty (benzínové/dieselové generátory, solárne panely, veterné generátory). Všeobecné informácie sú tu uvedené len ako referencia. Ponúkame autonómne meniče napätia (neprerušiteľné zdroje napájania), ktoré môžu pracovať ako v spojení s benzínovými/naftovými generátormi, solárnymi panelmi a veternými mlynmi, tak aj nezávisle od nich.

Veterné elektrárne- Toto je dnes najalternatívnejšia možnosť úspory elektrickej energie.

Veľmi často sa takéto inštalácie nachádzajú v letných chatkách.

Ľudia ich používajú na miestach, kde sú predmestské oblasti vzdialené od hlavných elektrických sietí. Nie je to však jediný dôvod. Väčšina ľudí využíva veterné elektrárne z dôvodov hospodárnosti a autonómie.

Veterné elektrárne majú svoje vlastné charakteristiky, ktoré potenciálni kupci potrebujú poznať, a ako produktivita závisí od ich kompetencie.

Hlavným stimulom na nákup veterného generátora- to je nepochybne jeho účelnosť. Jedným z hlavných kritérií na dosiahnutie tohto cieľa sú požiadavky na vietor. Je známe, že priemerná ročná rýchlosť vetra je asi 4,0 - 4,5 m / s, toto číslo je viac ako dostatočné na to, aby bola domáca veterná elektráreň rentabilná, to znamená, že umožňuje šetriť elektrinu.

Na odhad rýchlosti vetra vo vašej oblasti môžete použiť mapu vetra. Ak chcete merať rýchlosť vetra s maximálnou presnosťou, mali by ste si zakúpiť špeciálne zariadenie, ktoré vám s tým pomôže.

Tento vynález zahŕňa časť nazývanú anemometer. S jeho pomocou dostanete signál ekvivalentný rýchlosti vetra. Tiež budete potrebovať zariadenie, ktoré číta signály, ktoré dáva anemometer. Existujú aj iné zariadenia tohto typu.

Aby boli údaje čo najpresnejšie, musia byť takéto zariadenia inštalované vysoko, aby vonkajšie faktory, ako sú stromy, rôzne budovy a pod., neskresľovali výsledky zariadenia.

Komponenty zariadenia

Pri kúpe domácich veterných elektrární je veľmi dôležité poznať ich komponenty, čo vám dá príležitosť byť v tejto veci kompetentnejší a vybrať si ten najlepší model pre váš domov.

Veterná elektráreň zahŕňa:

Rotor s lopatkami(v závislosti od modelu sú veterné generátory rozdelené na dvojlistové, trojlistové a viaclistové).
Prevodovka, inými slovami, prevodovka. Jeho úlohou je regulovať rýchlosť medzi rotorom a generátorom.
Ochranný kryt- jeho názov hovorí sám za seba, je určený na ochranu všetkých komponentov veternej elektrárne pred vonkajšími vplyvmi.
"Chvost" veternej turbíny- potrebné na otáčanie konštrukcie v smere vetra.
Akumulátorová batéria– jeho hlavným účelom je akumulácia elektrickej energie. Je to spôsobené tým, že poveternostné podmienky nie sú pre veternú elektráreň vždy priaznivé a pomocou tohto komponentu sa ušetrí určité množstvo energie.
Inštalácia meniča– určené na premenu jednosmerného prúdu na striedavý prúd. Je to potrebné na zabezpečenie prevádzky domácich elektrických spotrebičov.

Typy a princíp činnosti

Veterné elektrárne sú rozdelené do typov podľa nasledujúcich štyroch kritérií:

V smere osi otáčania lopatiek(rozdelené na horizontálne a vertikálne. Vertikálne sú odolnejšie voči vonkajším podmienkam, ale majú menšiu výrobu elektriny).
Podľa počtu nožov(v tomto prípade sú veterné generátory dvoj-, troj- a viaclopatkové).
Podľa použitého materiálu(vyznačujú sa pevnými a plachtovými listami. Hlavný rozdiel je v tom, že plachtové lopatky sú lacnejšie, ale sú menej odolné);
Podľa spôsobu ovládania lopatiek(existujú s pevným a premenlivým sklonom lopatiek. Odborníci odporúčajú pevný sklon lopatiek, pretože premenlivý sklon spôsobuje ťažkosti pri používaní).

Pri výbere elektrárne by bolo vhodné vedieť, aký je princíp činnosti veterného generátora. Princíp fungovania inštalácie je veľmi jednoduchý. Konštrukcia pozostáva z drieku s lopatkami namontovanými na kovovom stožiari, ktoré sa pomocou vetra otáčajú a roztáčajú rotor generátora.

Pred privedením prúdu do priestoru pre batérie prechádza cez menič, kde sa striedavý prúd premení na jednosmerný prúd na napätie 220 voltov s frekvenciou 50 hertzov a zásobuje dom elektrinou v pokojnom počasí.

Moderný veterný generátor nepotrebuje silný vietor. Jeho dizajn je tak premyslený, že pre súkromný dom je dostatočná rýchlosť vetra až 4 - 5 m / s.

Výhody a nevýhody

Hlavné výhody veterných generátorov:

Náklady idú na inštaláciu a údržbu zariadenia. Nie sú potrebné žiadne ďalšie náklady, pretože konštrukcia nevyžaduje palivo na prevádzku.
Nemusíte ovládať ani zasahovať do chodu veterného mlyna, pretože k výrobe energie dochádza vždy, keď je vietor.
V závislosti od typu generátora nebude produkovať zbytočný hluk.
Zariadenie je vhodné pre väčšinu klimatických podmienok.
Opotrebenie dielov je zanedbateľné.

Hlavné nevýhody veternej elektrárne:

V určitých režimoch alebo keď stožiar nie je správne nainštalovaný, veterný generátor môže produkovať infrazvuk.
Vysoký stožiar nevyhnutne vyžaduje uzemnenie.
Potreba pravidelnej prevencie.
Možnosť poškodenia zariadenia počas hurikánov a pod.

Výber veľkosti a umiestnenia

Veľkosť veternej farmy je pre potenciálnych kupcov veľmi dôležitou otázkou. Ak chcete určiť veľkosť, musíte si dôkladne preštudovať - koľko energie spotrebujete za jeden mesiac? Výsledný údaj sa musí vynásobiť 12 mesiacmi.

Potom musíte použiť vzorec: AEO = 1,64 * D * D * V * V * V.

Zápisy, ktoré potrebujete vedieť pri používaní vzorca:

AEO- elektrinu, ktorú spotrebujete za rok.
D– priemer rotora, ktorý sa udáva v metroch.
V– priemerná ročná rýchlosť vetra uvedená v m/s.

Takže tieto výpočty vám pomôžu určiť, akú veľkosť generátora potrebujete na základe vašej spotreby energie.

Keď uvažujete o kúpe veternej elektrárne pre váš dom, musíte si čo najpresnejšie preštudovať všetky detaily spojené s dizajnom, pretože od toho závisí, do akej miery bude váš cieľ splnený.

Pri umiestňovaní veterného generátora by ste mali zvážiť nasledujúce faktory:

V blízkosti vašej inštalácie by nemali byť žiadne stromy, rôzne budovy a iné veci, ktoré by mohli narušiť maximálnu produktivitu vášho generátora.
Veterný generátor je najlepšie inštalovať na špeciálne skonštruovanú konštrukciu, ktorá by mala byť o pár metrov vyššia ako prekážky umiestnené vo vzdialenosti najmenej 200 metrov.
Veterné elektrárne sa odporúča umiestniť vo vzdialenosti cca 30-40 metrov od obytných budov, pretože vytvárajú určitý hluk, ktorý prináša nepohodlie.

Tiež musíte počítať s tým, že z veternej elektrárne nebudete môcť neustále získavať rovnaký výsledok, keďže sa menia prírodné podmienky, na rovnakom mieste môžu byť rôzne nárazy vetra a podľa toho aj množstvo energie, ktorú príjem bude dynamický.

Prehľad cien

Vo väčšine prípadov sa cena veterných elektrární odvíja od ich výkonu. V domácich podmienkach úplne postačujú generátory s výkonom 5 až 50 kW.

Viac podrobností o pomere cien a typoch generátorov:

Veterné generátory s výkonom 3 kW /48V– približná cena 93 000,00 rub. Tie je možné použiť nielen ako doplnkový zdroj napájania, ale aj ako hlavný. Takéto modely sú schopné poskytnúť elektrinu chate.
Veterné generátory s výkonom 5 kW /120V– približne 220 100,00 rub. Tento dizajn môže poskytnúť energiu celému domu. Súčasne môžete zapnúť pomerne veľké množstvo domácich elektrických spotrebičov.
Veterné generátory s výkonom 10 kW/240V– ceny do 414 000,00 rub. Stačí na napájanie farmy alebo niekoľkých domov. Okrem domácich spotrebičov môžete bez problémov celý deň využívať napríklad elektrické stavebné náradie. Takéto elektrické generátory sa často používajú pre supermarkety na zabezpečenie neustálej prevádzky oddelení a video dohľadu.
Veterné generátory s výkonom 20 kW/240V– cena takéhoto zariadenia je 743 700,00 rubľov. Elektrárne tohto typu sú veľmi výkonné. Sú schopné poskytnúť elektrinu celému vodnému systému. V domácich podmienkach bude schopný viac ako plnohodnotne poskytnúť energiu obrovskému domu.
Veterné generátory s výkonom 30 kW/240V- náklady v rámci 961 800,00 rubľov. Tento model je taký výkonný, že dokáže poskytnúť elektrickú energiu aj päťposchodovej budove.
Veterné generátory s výkonom 50 kW/380V– približná cena asi 3 107 000,00 rub. Tento model nie je racionálny na použitie v domácich podmienkach, pretože je taký výkonný, že dokáže viac ako dodať energiu niekoľkým viacposchodovým budovám.

Pri nákupe domácej elektrárne stojí za to vedieť, že vo väčšine prípadov sú ceny uvedené za kompletnú súpravu, ale niektoré komponenty môžete pridať alebo vylúčiť sami. Závisí to od vášho osobného uváženia.

Efektívnosť a návratnosť

Veterné elektrárne pre domácnosť sú alternatívnym riešením úspory energie. Stali sa pomerne rozšírenými.

Aby ste dodali energiu celému domu, stačí použiť jeden veterný generátor a zároveň sa neobmedzovať úsporou elektrickej energie.

Je tiež výhodné, že na dosiahnutie takéhoto efektu postačuje minimálna rýchlosť vetra 1,8 až 4,5 metra za sekundu.

Ale poveternostné podmienky nie sú vždy vhodné pre veterný generátor, takže si musíte kúpiť záložný generátor, ktorý poskytne rezervu energie. To poskytne príležitosť na zvýšenie produktivity vašej domácej veternej farmy.

Medzi pozitívne aspekty inštalácie stojí za zmienku:

S vynaložením veľkej sumy na elektrický generátor, už nebudete musieť míňať peniaze, pretože na prevádzku zariadenia nie je potrebné palivo. To znamená, že váš nákup sa bude môcť splatiť v priebehu niekoľkých rokov.
Výkon veterného generátora nezávisí od ročného obdobiači iných poveternostných podmienkach sa jeho prevádzka nezastaví ani v zime, čo je nepochybne plus, keďže v zimnom období je spotreba energie väčšia ako v iných. Tento fakt nepochybne svedčí o jeho účinnosti a návratnosti.
Malé opotrebovanie častí generátora, berúc do úvahy pravidelnú údržbu veterného generátora, ktorá je nevyhnutná. Pri správnej a kompetentnej inštalácii, ako aj prevádzke veternej elektrárne pre váš domov vám môže slúžiť viac ako tridsať rokov, čo je nepochybne významná výhoda.

Celková doba návratnosti veterných elektrární je približne 5-7 rokov a potom budete môcť elektrinu využívať úplne zadarmo.

Veterná energia sa aktívne rozvíja po celom svete a už dlho nie je žiadnym tajomstvom, že v súčasnosti ide o jednu z najsľubnejších oblastí alternatívnej energie. Do polovice roku 2014 bola celková kapacita všetkých inštalovaných veterných turbín na svete 336 gigawattov a najväčšia a najvýkonnejšia vertikálna trojlopatková veterná turbína Vestas-164 bola inštalovaná a spustená začiatkom roku 2014 v Dánsku. Jeho výkon dosahuje 8 megawattov a rozpätie čepele je 164 metrov.

Napriek dlhodobo osvedčenej technológii výroby lopatkových turbín a veterných turbín všeobecne sa mnohí nadšenci snažia túto technológiu vylepšiť, zvýšiť jej účinnosť a znížiť negatívne faktory.

Ako je známe, koeficient energetického využitia prúdenia vetra dosahuje v najlepšom prípade 30 %, sú dosť hlučné a narúšajú prirodzenú tepelnú bilanciu blízkych oblastí, čím v noci zvyšujú teplotu prízemnej vzduchovej vrstvy. Sú tiež veľmi nebezpečné pre vtáky a zaberajú významné oblasti.

Aké alternatívy existujú? V skutočnosti kreativita moderných vynálezcov nepozná hraníc a bolo vynájdených mnoho rôznych alternatív.

Poďme sa pozrieť na 5 najneobvyklejších a najpozoruhodnejších alternatívnych dizajnov veterných turbín v tomto odvetví.

Od roku 2010 vyvíja americká spoločnosť Altaeros Energies, založená na Massachusetts Institute of Research, novú generáciu veterných generátorov. Nový typ veterných generátorov je navrhnutý tak, aby fungoval v nadmorských výškach až 600 metrov, kam bežné veterné generátory jednoducho nedosiahnu. Práve v takýchto vysokých nadmorských výškach neustále fúkajú najsilnejšie vetry, ktoré sú 5-8 krát silnejšie ako vetry pri povrchu zeme.

Generátor je nafukovacia konštrukcia podobná vzducholode nafúknutej héliom, v ktorej je na vodorovnej osi inštalovaná trojlopatková turbína. Takýto veterný generátor bol spustený v roku 2014 na Aljaške v nadmorskej výške asi 300 metrov na testovanie po dobu 18 mesiacov.

Vývojári tvrdia, že táto technológia bude vyrábať elektrinu za cenu 18 centov za kilowatthodinu, čo je polovica bežných nákladov na veternú energiu na Aljaške. V budúcnosti budú takéto generátory schopné nahradiť dieselové elektrárne a nájsť uplatnenie v problémových oblastiach.

V budúcnosti bude toto zariadenie nielen generátorom elektriny, ale aj súčasťou meteorologickej stanice a pohodlným prostriedkom na poskytovanie internetu v oblastiach vzdialených od zodpovedajúcej infraštruktúry.

Po inštalácii takýto systém nevyžaduje prítomnosť personálu, nezaberá veľkú plochu a je takmer tichý. Dá sa ovládať na diaľku a vyžaduje údržbu len raz za 1-1,5 roka.

Ďalšie zaujímavé riešenie na vytvorenie neobvyklého dizajnu veternej elektrárne sa realizuje v Spojených arabských emirátoch. Neďaleko Abu Dhabi sa buduje mesto Madsar, kde plánujú postaviť pomerne nezvyčajnú veternú elektráreň, ktorú vývojári nazývajú „Windstalk“.

Zakladateľ newyorskej dizajnérskej spoločnosti Atelier DNA, ktorá vyvíja dizajn pre tento projekt, povedal, že hlavnou myšlienkou bolo nájsť v prírode kinetický model, ktorý by mohol slúžiť na výrobu elektriny a takýto model sa našiel. 1203 stoniek z uhlíkových vlákien, z ktorých každý je vysoký asi 55 metrov, s betónovými základňami širokými 20 metrov, bude inštalovaných 10 metrov od seba.

Stonky budú vystužené gumou a budú mať šírku asi 30 cm v spodnej časti a úzke v hornej časti na 5 centimetrov. Každá stopka bude obsahovať striedajúce sa vrstvy elektród a keramických diskov vyrobených z piezoelektrického materiálu, ktorý generuje elektrický prúd, keď je vystavený tlaku.

Keď sa stonky hojdajú vo vetre, disky sa stlačia a generujú elektrický prúd. Žiadny hluk z lopatiek veterných turbín, žiadne obete vtákov, nič iné ako vietor.

Nápad vznikol pri pozorovaní tŕstia hojdajúceho sa v močiari.

Projekt Atelier DNA Windstalk sa umiestnil na druhom mieste v súťaži Land Art Generator, sponzorovanej spoločnosťou Madsar, s cieľom vybrať najlepšie umelecké dielo z medzinárodného poľa, ktoré by dokázalo vyrábať energiu pomocou obnoviteľných zdrojov.

Rozloha tejto nezvyčajnej veternej stanice bude 2,6 hektára a výkon bude zodpovedať konvenčnému veternému generátoru zaberajúcemu podobnú plochu. Systém je účinný vďaka absencii strát trením, ktoré sú vlastné tradičným mechanickým systémom.

Na základni každého predstavca bude generátor, ktorý premieňa krútiaci moment z predstavca pomocou systému tlmičov a valcov, podobne ako systém Levant Power vyvinutý v Cambridge, Massachusetts.

Keďže vietor nie je konštantný, použije sa systém skladovania energie, aby sa akumulovaná energia dala využiť aj pri bezvetrie, vysvetľujú zamestnanci pracujúci na projekte.

V hornej časti každej stonky bude LED svetlo, ktorého jas bude priamo závisieť od sily vetra a množstva elektriny vyrobenej v daný moment.

Windstalk bude fungovať na chaotickom kývavom pohybe, ktorý umožňuje umiestniť prvky oveľa bližšie k sebe, ako je to možné pri konvenčných veterných generátoroch s lopatkami.

Podobný projekt, Wavestalk, sa vyvíja na premenu energie oceánskych prúdov a vĺn, kde by podobný systém bol pod vodou hore nohami.

Projekt, ktorý vyvinula spoločnosť Saphon Energy z Tuniska, podobne ako Windstalk, je bezlopatkový veterný generátor, ale tentoraz má zariadenie dizajn typu plachty.

Tento tichý generátor v tvare satelitnej paraboly sa nazýva Saphonian. Nemá žiadne rotujúce časti a je úplne bezpečný pre vtáky. Clona generátora sa pod vplyvom vetra pohybuje dopredu a dozadu a vytvára vibrácie v hydraulickom systéme.

Cieľom projektu je zlepšiť výkon veterných generátorov s ohľadom na využitie prúdenia vetra. Vietor je doslova zapriahnutý do plachty, ktorá sa pod jeho vplyvom pohybuje dopredu a dozadu, pričom chýbajú lopatky, rotor, ozubené kolesá. Táto interakcia umožňuje pomocou piestov premeniť viac kinetickej energie na mechanickú energiu.

Energiu je možné skladovať v hydraulických akumulátoroch, alebo premieňať na elektrickú energiu prostredníctvom generátora, prípadne s jeho pomocou možno roztočiť nejaký mechanizmus. Ak majú konvenčné veterné generátory účinnosť 30 %, potom tento generátor plachtového typu poskytuje 80 %. Jeho účinnosť prevyšuje lopatkové veterné mlyny 2,3-krát.

Vďaka absencii drahých komponentov, ako je to pri veternej turbíne (lopatky, náboje, prevodovky), sa v prípade Saphonian znižujú náklady na vybavenie až o 45 %.

Aerodynamický tvar Saphonian má tú výhodu, že turbulentné veterné prúdy majú malý vplyv na telo plachty a aerodynamická sila je len zvýšená. Turbulencie sú dôvodom, prečo sa veterné turbíny nepoužívajú v mestských oblastiach, ale aj tam sa dá použiť Saphonian. Okrem toho sú minimalizované škodlivé akustické a vibračné faktory. Spoločnosť Saphon Energy získala ocenenie od KPMG za úsilie pri vývoji inovácií.

Ďalší veľmi revolučný prístup k využívaniu veternej energie zaviedol ešte v roku 2008 nadšený vynálezca z Kalifornie. Veľké veterné generátory pre malé mestá majú veľkosť 30-poschodovej budovy a ich lopatky dosahujú veľkosť krídel Boeingu 747.

Tieto obrie generátory určite produkujú veľa energie, ale výroba, preprava a inštalácia takýchto systémov sú zložité a drahé. Napriek tomu priemysel každoročne rastie o viac ako 40 percent. Presne toto si myslel Doug Selsam z Kalifornie predtým, ako si stanovil svoj ambiciózny cieľ. Rozhodol sa, že je celkom možné získať viac energie s použitím menšieho množstva materiálov.

Inštaláciou tuctu alebo niekoľkých tuctov malých rotorov na jeden hriadeľ pripojený k jedinému generátoru Doug nakoniec dosiahol svoj cieľ. Jeden koniec dlhého hriadeľa pripojil ku generátoru a druhý koniec vypustil do vzduchu na héliových balónoch. Systém fungoval podľa očakávania.

Doug čítal v učebniciach, že na dosiahnutie maxima stačí jednoskrutková turbína, ale Doug mal pochybnosti. Myslel inak: čím viac rotorov, tým viac veternej energie k dispozícii na použitie.

Ak je každý rotor umiestnený v správnom uhle, potom každý rotor dostane svoj vlastný vietor, čo zvýši účinnosť výroby.

To samozrejme komplikuje fyziku, pretože teraz sme museli dbať na to, aby každý rotor zachytával svoj vlastný tok a nielen tok z rotora umiestneného vedľa neho. Bolo potrebné zistiť optimálny uhol hriadeľa vo vzťahu k vetru a ideálnu vzdialenosť medzi rotormi. A nakoniec sa zisky dosiahli s použitím menšieho množstva materiálu.

V roku 2003 získal vynálezca grant od Kalifornskej energetickej komisie vo výške 75 000 USD na vývoj 3 000-wattovej sedemrotorovej turbíny. Výzva bola úspešne dokončená a Doug Selsam už predal viac ako 20 svojich 2000-wattových dvojrotorových turbín niekoľkým majiteľom domov. Tieto zariadenia postavil vo svojej prímestskej garáži.

Dougov nápad bol jedným z mála nápadov, ktoré skutočne mali potenciál presadiť sa v komerčnom svete. Selsam hovorí, že dva rotory sú len začiatok. Pravdepodobne jedného dňa uvidí svoje viacrotorové turbíny, ktoré sa tiahnu míľu po oblohe.

Archimedes, ktorého kancelária sídli v holandskom Rotterdame, prišiel s vlastným konceptom nezvyčajných veterných turbín, ktoré je možné inštalovať priamo na strechy obytných budov.

Podľa autorov projektu môže efektívny nízkohlučný dizajn úplne poskytnúť elektrinu malému domu a komplex takýchto generátorov, pracujúcich v spojení s, môže úplne znížiť na nulu závislosť veľkej budovy od vonkajších zdrojov energie. elektriny. Nové veterné turbíny sa volajú Liam F1.

Malú turbínu s priemerom 1,5 metra a hmotnosťou okolo 100 kilogramov je možné nainštalovať na akúkoľvek stenu alebo strechu obytného domu. Typicky je výška terasových striech 10 metrov a vietor v krajine je takmer vždy juhozápadný. Tieto podmienky postačujú na správne umiestnenie turbíny na strechu a efektívne využitie veternej energie.

Riešia sa tu dva problémy konvenčných veterných turbín: hluk konvenčných lopatkových turbín a vysoké náklady na inštaláciu objemných zariadení. Pri konvenčných veterných generátoroch sa náklady na inštaláciu často nevracajú. Hlučnosť Liamovej turbíny je asi 45 dB a je ešte tichšia ako hluk dažďa (hluk dažďa v lese je 50 dB).

Turbína v tvare ulity slimáka sa ako korouhvička otáča vo vetre, zachytáva prúdenie vzduchu, znižuje jeho rýchlosť a mení smer. Riaditeľ spoločnosti Marinus Miremeta tvrdí, že účinnosť inovatívnej turbíny dosahuje 80 % maximálnej účinnosti teoreticky dostupnej vo veternej energii. A toto je už celkom dosť.

V Holandsku spotrebuje priemerná rodina ročne 3 300 kWh elektrickej energie. Polovicu tejto energie dokáže podľa vývojárov poskytnúť jedna turbína Liam F1 pri rýchlosti vetra minimálne 4,5 m/s.

Na strechu domu môžete umiestniť tri takéto turbíny vo vrcholoch trojuholníka, potom bude každá turbína vybavená vetrom a nebudú si navzájom prekážať, ale naopak si pomáhať.

Ak hovoríme o inštalácii v meste, kde sú turbulentné toky, potom výrobca navrhuje mierne zdvihnúť veterné generátory inštalované na strechách mesta a namontovať ich na stĺpy, aby steny susedných domov nezasahovali do prúdenia vetra.

Predpokladaná cena novej turbíny vrátane inštalácie je 3 999 eur. Keďže zariadenie je väčšie ako jeden meter, môže byť na jeho používanie potrebná špeciálna licencia, preto spoločnosť v krajnom prípade vyrába aj mini-Liam turbíny s priemerom 0,75 metra.

Výrobcovia plánujú využívať svoje turbíny nielen na napájanie obytných a priemyselných budov, ale aj na napájanie námorných plavidiel.

Ako vidíte, výrobcovia veterných generátorov majú veľa zaujímavých alternatív.

Na začiatok sa dohodnime, že keď hovoríme o veterných turbínach, máme na mysli tú časť veternej elektrárne (APU), ktorá premieňa veternú energiu na energiu rotačného pohybu. Veterná turbína je poháňaná vetrom a je priamo alebo prostredníctvom nejakého prevodového mechanizmu spojená s hriadeľom, ktorého rotácia poháňa zariadenie, ktoré vykonáva užitočnú prácu (napríklad generátor alebo vodné čerpadlo). Veterná turbína sa často nazýva rotor alebo veterné koleso.

V tomto príspevku budeme hovoriť o hlavných typoch veterných turbín. Pre amatéra, ktorý sa s veternou energiou stretáva prvýkrát, nie je ľahké vybrať si z množstva typov takýchto inštalácií správne.

Kompas podľa výberu

Najprv musíte jasne vedieť, čo potrebujete, aký požadovaný výkon od vašej inštalácie očakávate, aké sú poveternostné podmienky v danej oblasti, a napokon prejsť k podrobnému zoznámeniu sa s tým či oným typom vetra. turbína. A rôzne typy veterných generátorov produkujú úplne odlišné výsledky svojej práce. V tejto publikácii sa dozviete, aké typy veterných generátorov dnes existujú a po ich zoznámení nebude pre vás ťažké správne si vybrať.

Pre mierny apetít by bol vhodnou voľbou takzvaný ortogonálny veterný generátor, ktorý môže byť vhodný na použitie v oblastiach s veľmi slabým vetrom. Má niekoľko lopatiek rovnobežných s osou, umiestnených v určitej vzdialenosti od nej. (pozri foto).

Veterné generátory sa teda líšia v type:

počet nožov,
materiály, z ktorých sú čepele vyrobené,
umiestnenie osi rotácie k povrchu zeme,
vlastnosť stúpania skrutky.

V závislosti od počtu čepelí môžu byť jedno, dvoj, troj alebo viacčepeľové. Tieto sa začínajú otáčať pri najmenšom pohybe vzduchu, ale sú použiteľné iba na účely, kde je dôležitá samotná skutočnosť otáčania, a nie generovaná elektrina. To znamená, že sú nepostrádateľné, povedzme, pri čerpaní vody z hlbokých studní.

Na základe materiálov, z ktorých sú lopatky vyrobené, sa rozlišujú tuhé a plachtové veterné generátory. Plachetnice sú oveľa lacnejšie ako pevné vyrobené zo sklolaminátu alebo kovu, ale počas prevádzky sa môžete unaviť ich opravou.

Na základe umiestnenia osi rotácie k povrchu pôdy sa rozlišujú horizontálne a vertikálne veterné generátory. Ich rozdiely sú také chúlostivé, že za rôznych podmienok menia miesta vo svojej nadradenosti. Veterné mlyny s vertikálnou osou okamžite zachytia najmenší vánok a nevyžadujú veternú korouhvičku, sú však menej výkonné ako horizontálne.

Na základe stúpania vrtule sa veterné generátory dodávajú s variabilným a pevným stúpaním. Variabilná výška tónu nepochybne umožňuje zvýšiť rýchlosť otáčania, ale aký dizajn! Je zložitý, zvyšuje hmotnosť veterného mlyna, to znamená, že si bude vyžadovať nevyčísliteľné dodatočné náklady. Pevný krok je oveľa jednoduchší a spoľahlivejší.
Toto je v skratke váš kompas, aby ste sa pri výbere nestratili.

Je tiež potrebné uviesť zoznam niektorých termínov a skratiek, ktoré sa budú používať v budúcnosti.

KYJEV – koeficient využitia veternej energie. Keď sa použije na výpočet mechanického modelu plochého vetra (pozri nižšie), rovná sa účinnosti rotora veternej elektrárne (WPU).
Efficiency – end-to-end účinnosť APU, od prichádzajúceho vetra až po svorky elektrického generátora, alebo po množstvo vody načerpanej do nádrže.
Minimálna prevádzková rýchlosť vetra (MRS) je rýchlosť, pri ktorej začne veterný mlyn dodávať prúd do záťaže.
Maximálna povolená rýchlosť vetra (MAS) je rýchlosť, pri ktorej sa zastaví produkcia energie: automatizácia buď vypne generátor, alebo vloží rotor do korouhvičky, alebo ho zloží a skryje, alebo sa zastaví samotný rotor alebo APU. je jednoducho zničená.
Štartovacia rýchlosť vetra (SW) - pri tejto rýchlosti je rotor schopný otáčať sa bez zaťaženia, roztočiť sa a vstúpiť do prevádzkového režimu, po ktorom je možné zapnúť generátor.
Záporná štartovacia rýchlosť (OSS) - to znamená, že APU (alebo veterná turbína - veterná elektráreň, alebo WEA, veterná elektráreň) na štart pri akejkoľvek rýchlosti vetra vyžaduje povinné roztočenie z externého zdroja energie.
Štartovací (počiatočný) krútiaci moment je schopnosť rotora, násilne brzdeného v prúde vzduchu, vytvárať krútiaci moment na hriadeli.
Veterná turbína (WM) je súčasťou APU od rotora až po hriadeľ generátora alebo čerpadla, prípadne iného spotrebiča energie.
Rotačný veterný generátor - APU, v ktorom sa energia vetra premieňa na krútiaci moment na vývodovom hriadeli otáčaním rotora v prúde vzduchu.
Rozsah prevádzkových rýchlostí rotora je rozdiel medzi MMF a MRS pri prevádzke pri menovitom zaťažení.
Nízkorýchlostný veterný mlyn - v ňom lineárna rýchlosť rotorových častí v prúdení výrazne neprekračuje rýchlosť vetra alebo je nižšia ako ona. Dynamický tlak prúdu sa priamo premieňa na ťah lopatky.
Vysokorýchlostný veterný mlyn - lineárna rýchlosť lopatiek je výrazne (až 20 a viackrát) vyššia ako rýchlosť vetra a rotor si vytvára vlastnú cirkuláciu vzduchu. Cyklus premeny energie prúdenia na ťah je zložitý.

Dva druhy, dvaja rivali

Ako už bolo uvedené, stále sú v predaji dva typy veterných generátorov (na základe umiestnenia rotačného hriadeľa k povrchu zeme) - horizontálne a vertikálne. Najprv si povedzme o vertikálnych.

Veterné elektrárne (APU) s vertikálnou osou otáčania majú nepopierateľnú výhodu pre každodenný život: ich komponenty vyžadujúce údržbu sú sústredené dole a nie je potrebné zdvíhanie. Zostáva, a aj keď nie vždy, axiálne naklápacie ložisko, ktoré je však pevné a odolné. Preto pri navrhovaní jednoduchého veterného generátora by mal výber možností začínať vertikálami.

Na prvej pozícii je ten najjednoduchší, najčastejšie nazývaný Savonius rotor.

Začiatkom októbra 1924 dostali ruskí vynálezcovia bratia Ya. A. a A. A. Voronin sovietsky patent na turbínu s priečnym rotorom, v nasledujúcom roku fínsky priemyselník Sigurd Savonius zorganizoval sériovú výrobu podobných turbín. Sláva vynálezcu tohto nového produktu zostáva s nami.

Voroninov-Savoniusov rotor alebo skrátene BC sú najmenej dva polvalce na vertikálnej osi otáčania (pozri fotografiu). A bez ohľadu na to, aký je vietor, bez ohľadu na to, ako prudko mení svoje poryvy, takýto veterný mlyn sa bude pokojne otáčať okolo svojej osi a generovať energiu. To je jediná a hlavná výhoda vertikálneho veterného mlyna oproti horizontálnemu.

A jeho hlavnou nevýhodou je nízke využitie veternej energie. Vysvetľuje to skutočnosť, že lopatky polvalca fungujú len na štvrtinu otáčky a po zvyšok kruhu otáčania sa zdá, že svojim pohybom spomaľujú rýchlosť otáčania. Výpočty ukázali, že sa využíva len tretina veternej energie.

Poznámka: dvojlisté lietadlo sa netočí, ale trhavo trhavo; 4-čepeľ je len o niečo hladšia, ale v KYJEV stráca veľa. Pre vylepšenie sa 4-žľabové lopatky najčastejšie delia na dve poschodia – dvojica lopatiek dole a ďalšia dvojica, horizontálne otočená o 90 stupňov, nad nimi. KIEV je zachovaný a bočné zaťaženia na mechanike sa oslabujú, ale ohybové zaťaženia sa o niečo zvyšujú a pri vetre nad 25 m/s je také APU na hriadeli, t.j. bez ložiska natiahnutého káblami nad rotorom „strháva vežu“.

Vertikálne veterné generátory s rotorom Daria

V roku 1931 francúzsky konštruktér George Darrieus navrhol vlastnú verziu rotora, ktorý má dve alebo viac plochých lopatiek. Je to ešte jednoduchšie ako BC: čepele sú vyrobené z jednoduchej elastickej pásky bez akéhokoľvek profilu. Jednoduchá výroba a inštalácia, ale s nízkou účinnosťou - KYJEV - až 20%.

Teória Darrieovho rotora ešte nie je dostatočne rozvinutá. Je len jasné, že sa začína odvíjať kvôli rozdielu v aerodynamickom odpore hrboľa a vrecka pásky, a potom sa stáva akýmsi vysokorýchlostným a vytvára svoj vlastný obeh. Krútiaci moment je malý a vo východiskových polohách rotora rovnobežne a kolmo na vietor úplne chýba, takže samotočenie je možné len s nepárnym počtom lopatiek (krídel?) V každom prípade záťaž z generátora musí byť počas roztáčania odpojený.

Rotor Daria má ešte dve zlé vlastnosti. Po prvé, pri otáčaní vektor ťahu lopatky opisuje úplnú rotáciu vzhľadom na jej aerodynamické zameranie, a to nie hladko, ale trhavo. Preto rotor Darrieus rýchlo pokazí svoju mechaniku aj pri stálom vetre. Po druhé, Daria nielen vydáva hluk, ale aj kričí a kričí, až sa páska pretrhne. To sa deje v dôsledku jeho vibrácií. A čím viac čepelí, tým silnejší je rev. Ak teda vyrobia Dariu, tak s dvoma čepeľami, z drahých vysokopevných materiálov pohlcujúcich zvuk (karbón, mylar) a na točenie v strede stožiara sa používa malé lietadlo.

Skrutkovitý rotor

Iný typ veterného generátora s vertikálnou osou otáčania - s špirálový rotor. Je schopný sa rovnomerne otáčať vďaka krúteniu lopatiek. Výhoda: znižuje zaťaženie ložiska a zvyšuje životnosť. Ale kvôli zložitej technológii je to príliš drahé. (Pozri obrázok).

A nakoniec sú tu veterné generátory s viaclistový rotor. Ide o jeden z najúčinnejších typov vertikálnych veterných generátorov. (Pozri obrázok).

Veterné turbíny s horizontálnou osou

Prejdime k popisu horizontálnych veterných generátorov. Podľa počtu čepelí sa delia na jedno, dvoj, troj a viacčepeľové. Výhodou horizontálnych je vyššia účinnosť v porovnaní s ich vertikálnymi súpermi. Nevýhoda: nutnosť inštalácie korouhvičky na neustále hľadanie smeru vetra. Navyše pri otáčaní smerom k vetru sa rýchlosť otáčania znižuje, čo znižuje jeho účinnosť.

Hlavnou výhodou jednonožových je ich vysoká rýchlosť otáčania. Namiesto druhej lopatky majú nainštalované protizávažie, ktoré má malý vplyv na odpor voči pohybu vzduchu, čo umožňuje ich použitie pre generátory s vysokou rýchlosťou otáčania. A to vám umožňuje znížiť hmotnosť a rozmery celej inštalácie. (Pozri obrázok jednolopatkovej veternej turbíny).

Dvojlopatkové veterné turbíny sa málo líšia výkonom od jednolopatkových veterných turbín a nemá zmysel sa nimi podrobnejšie zaoberať.

Trojlistové horizontálne veterné mlyny sú najbežnejšie na predajných trhoch. Ich výstupný výkon môže dosiahnuť sedem megawattov.

Viaclopatkové inštalácie s počtom lopatiek až päť desiatok majú vysokú zotrvačnosť, vďaka čomu vyvíjajú vysoký krútiaci moment pri nízkych otáčkach. Táto výhoda umožňuje použiť inštalácie na prevádzku vodných čerpadiel, kde zaujímajú vedúce postavenie.

Ako sa kurča zmenilo na pštrosa

Kto by nevedel, že veterné turbíny sa používajú ako doplnkový zdroj? Všetci si uvedomujú. Ľudstvu to však ako vždy nestačilo, snažia sa premeniť kura na pštrosa a predstavte si, že sa im to, obrazne povedané, darí. V dôsledku neúnavného výskumu vznikli úplne nové typy veterných generátorov, ktoré sú schopné vyrábať elektrinu... bez lopatiek. A sú takí, ktorí sa zaobídu aj bez vzduchu a vetra! Teraz podrobnejšie.

Už bol uvoľnený pomerne účinný veterný generátor, ktorý zachytáva vietor bez lopatiek. Tento veterný generátor funguje na princípe plachetnice (viď foto). „Plachta“, ktorá vyzerá skôr ako doska, zachytáva tlak vzduchu, vďaka čomu sa piesty, ktoré sú umiestnené hneď za doskou, v hornej časti inštalácie, začnú pohybovať.

Piesty poháňajú hydraulický systém, ktorý vyrába elektrinu. Takáto konštrukcia nemá žiadne prevody ani vysielače a nevydáva takmer žiadny hluk. Účinnosť je oveľa vyššia ako u klasického veterného generátora. Okrem iného sú prevádzkové náklady o polovicu nižšie ako bežné inštalácie. Krajinou zrodu takéhoto projektu je Tunisko.

Ale ukázalo sa, že to nestačí! V Portugalsku sa rozhodli neuchýliť sa k veterným službám, ale využiť morskú vodu. Koniec koncov, more sa neustále pohybuje, je rozbúrené, niekedy rozbúrené, ale nikdy sa nezastaví. Je zrejmé, že sa plytvá kinetická energia.

A pred piatimi rokmi, pár kilometrov od pobrežia, bola do vôd Atlantického oceánu spustená inštalácia, ktorá produkuje viac ako 2 megawatty elektriny, čo stačí na osvetlenie viac ako jeden a pol tisíca domov.

Schematická štruktúra je nasledovná. Konštrukcia pozostáva z troch sekcií, medzi ktorými sú piesty. Hydraulické motory a generátory sú namontované vo vnútri sekcií. Princíp fungovania je neuveriteľne jednoduchý. Sekcie sa hojdajú na vlnách, ktoré ich ohýbajú, čo uvádza do pohybu hydraulické piesty. Vyvíjajú tlak na olej, ten sa dostáva do hydromotorov a následne sa pohyb prenáša na generátory. To je všetko, elektrina odišla na breh.

V súčasnosti fungujú tri úseky, plánujú k nim pripojiť ďalších 25 takýchto konvertorov a následne sa projektovaná kapacita offshore inštalácie zvýši na 20 megawattov, čo umožní zásobovať prúdom asi 15 000 domácností.

Teraz veríte, že z kurčaťa vytvoríte skutočného pštrosa!

Plavákové elektrárne sa budujú po celom svete vrátane Ruska:

Článok obsahuje informácie o veterných generátoroch, na čo sú potrebné, ich typy, výhody a nevýhody.

Uvádzajú sa aj špecifické klasifikácie konštrukčných typov a princípov fungovania veternej elektrárne.

Veterné generátory sú ekonomickým vynálezom, ktorý vám umožňuje vyrábať elektrinu z vetra.

Odrody

Veterné generátory sú rozdelené do typov podľa:

rôzne počty krídel;
druh materiálu na výrobu;
rozdiely v princípe kroku;
umiestnenie osi.

Veterné generátory môžu byť:

monoptera;
s mnohými čepeľami.

Viaclaločné reagujú veľmi citlivo na najmenší nádych vzduchu, no neprodukujú veľa energie. Sú vhodné na odčerpávanie vody.

Podľa typu použitého materiálu sa veterné generátory delia na:

plachtenie;
ťažké.

Poznámka odborníka: Pevné veterné generátory sú oveľa spoľahlivejšie ako plachetnice, ale sú drahšie.

Rozdiel medzi princípom krokov je v tom, že niektoré generátory majú konštantný krok, zatiaľ čo iné majú premenlivý krok.

Pevná výška tónu sa vyznačuje spoľahlivosťou, zatiaľ čo variabilná výška rýchlo naberá na sile, ale má zložitý, nepraktický dizajn.

Podľa umiestnenia osi existujú veterné generátory:

horizontálne usporiadanie;
vertikálne.

Užitočné informácie: Horizontálne veterné generátory sa vyznačujú výkonom, zatiaľ čo vertikálne veterné generátory dobre zachytávajú vietor.

V závislosti od toho, ako sa stred otáča, ako aj od prúdenia vetra, sú generátory rozdelené do dvoch typov:

s horizontálne umiestneným stredom rotujúcim rovnobežne s vetrom;
s vertikálnou osou, ktorá sa otáča priečne k prúdeniu vetra.

Jednotky s horizontálnym stredom

Používajú sa na premenu sily vetra na protisilu alebo zdvíhaciu energiu.

Energia dvíhania vyvíja väčšiu silu ako energia pôsobiaca proti. Ten nemôže nabrať rýchlosť nad rýchlosť vetra.

Generátory, ktoré pripomínajú koleso, sa vyrábajú aj s vodorovným stredom. Sú vyrobené ako stacionárne vzhľadom na vertikálu, tak aj s diverzifikovaným smerom pohybu.

Pri silnom prúdení vetra sa nastaví limit otáčania kolies. V takýchto prípadoch krídla nastavujú koleso na iné otáčanie, používajú ventily na reguláciu prietoku alebo používajú zariadenia na pohyb kolesa mimo vetra. Krídla sú namontované ako na osi generátora, tak aj na otočný lem sekundárneho hriadeľa.

S vertikálnou osou

Vertikálne rotačné generátory sa líšia od horizontálnych v mnohých výhodách:

nepotrebujú zariadenia, ktoré sledujú vietor;
majú zjednodušený dizajn;
menšie zaťaženie;
jednoduchšie ovládanie krídel.

Tieto zariadenia majú dosky, komponenty turbíny, rotory Savonius s koncami v tvare písmena S v "kolotočovom" type.

V roku 1920 vyvinul Francúz Georges Darrieus nový rotor. Darrieus sa tak vyhlásil za hlavného vývojára veterných generátorov s krídlami. Tieto generátory sú poháňané silou generovanou zakrivenými krídlami.

Rotor je veľmi obratný, rýchly a môže mať rôzne tvary, ako kosoštvorcový, tak aj trojuholníkový. Dostupné s jedným alebo viacerými krídlami.

Krídla sú vyrobené predovšetkým z dreva, ale niekedy aj z ocele. Deje sa tak pre ich obratnosť a jednoduchosť obsluhy.

Vyrobená elektrina priamo závisí od sily vetra a šírky krídel.

Zväčšením veľkosti krídel sa teda môže zvýšiť elektrický výkon.

Existujú malé a stredné turbíny. Stredné sa ľahko používajú a ľahko vyrábajú.

V súčasnosti, žiaľ, ani tie najvýkonnejšie veterné generátory nie sú schopné zásobovať elektrinou veľké mestá. Veterné generátory s nízkym výkonom sa používajú pre potreby poľnohospodárstva, zabezpečujú zásobovanie vodou, čo je veľmi ekonomický spôsob.

Veterné elektrárne

Veterné farmy sú sieťou mnohých veterných generátorov, ktoré premieňajú veternú energiu na elektrickú energiu.

Obsahuje:

veterná turbína;
generátor, ktorý premieňa elektrický prúd;
zariadenie, ktoré automaticky riadi veternú turbínu;
budovy na údržbu.

Fungujú nasledovne: vietor, ktorý prichádza do kontaktu s krídlami veterného generátora, ich uvádza do pohybu, spúšťajú sa mechanizmy elektrického generátora, čo vedie k výrobe elektriny.

Pre elektrárne sa používajú rôzne typy dizajnov:

viackrídlové (v tvare sedmokrásky);
návrhy vo forme leteckých vrtúľ;
generátory so zvislou osou;
veterné generátory s horizontálnym stredom.

Veterná elektráreň je veľmi ekonomický spôsob výroby elektriny, no pre svoj nízky výkon a priamu závislosť od poveternostných podmienok nie sú hlavným zdrojom elektriny.

Môžu brániť prirodzenému prúdeniu vzduchu a nepodstatne meniť klímu. Výstavba elektrárne zaberá v porovnaní s inými elektrocentrálami obrovské plochy.

Veterné generátory sú na jednej strane prirodzeným zdrojom elektriny, ich prevádzka neškodí človeku a je vynikajúcou nekonečnou rezervou.

Sú rozmanité a môžete si vybrať ten najlepší pre svoje potreby.

Veterné generátory sú často inštalované na farmách a ich vlastných pozemkoch. Ale na druhej strane závisia od poveternostných podmienok, prúdenia vetra a môžu spôsobiť nepríjemnosti v podobe hluku z práce. Veľké elektrárne môžu tiež rušiť rádiové vlny a správy prenášané vzduchom.

Obrovské elektrárne navyše bránia migrácii vtákov. Vyrobený výkon ani z najväčších staníc stále nestačí na zásobovanie elektrinou pre veľké mestá.

Pozrite si video, ktoré pojednáva o prevádzkových funkciách, ako aj o výhodách a nevýhodách veterných generátorov: