В Испании придумали «вибратор», преобразующий энергию ветра

В Испании придумали ветряк, не использующий вращающиеся лопасти. По словам создателей, механизм проще, безопасней и дешевле традиционных ветрогенераторов.

Гигантские ветряки, которые давно стали символом альтернативной энергетики и устанавливаются в огромных количествах в разных странах мира, возможно, в будущем, уступят место более компактным, безопасным и эффективным устройствам, предложенным испанскими изобретателями.

Ветряная электроэнергетика – одна из немногих отраслей, которая продолжила уверенный рост даже в кризисный 2020 год. По подсчетам аналитиков компании BloombergNEF, в минувшем году в мире введено в эксплуатацию ветряных установок рекордной мощностью 96,7 гигаВатт – на 59% больше, чем введено в 2019 году.

Большая часть (93%) – установки, введенные на суше, строительство морских ветряков показало падение на 13% по сравнению с 2019 годом. При этом основной прирост приходится на новые генераторы, введенные в США и Китае.

Однако традиционные вращающиеся ветряки размером и высотой в десятки метров – не самый лучший способ превращения энергии ветра в электричество, уверены основатели испанского стартапа Vortex Bladeless, предложившие оригинальную модель генератора.

Дизайн их установки недавно получил поддержку норвежской государственной энергетической компании Equinor, назвавшей проект одним из 10 перспективных стартапов в области энергетики.

Пока экспериментальный образец имеет в высоту всего три метра. Он представляет из себя вытянутый цилиндр на подвижной опоре, который способен колебаться вперед-назад под действием напора ветра. Необычный дизайн устройства уже привлек внимание огромного числа пользователей сайта Reddit, где остряки обратили внимание не его фаллическую форму и прозвали «skybrator».

«Наша технология имеет другие характеристики, которые позволяют использовать места, где традиционные ветряные фермы не годятся», — пояснил Guardian основатель стартапа Давид Янез.

Принцип работы устройства основан на образовании особых вихрей позади твердых тел, обтекаемых потоком воздуха. В основании мачты имеются два кольцевых отталкивающих магнита, которые возвращают ее в исходное положение при наклоне. За счет таких движений, частота которых зависит от силы ветра, и происходит генерация электроэнергии.

Основа мачты – углеволокно, срок службы которого оценивают в 25 лет. Отсутствие вращающихся лопастей делает Vortex тише, компактнее, и дешевле в обслуживании, а также позволяет ему легче адаптироваться к изменению направления ветра.

А отсутствие вращающегося генератора не позволит ему замерзнуть во время зимних штормов, как это происходило со многими ветряками в Техасе в минувшем феврале. Как уверяют создатели, производство энергии на новых ветряках будет на 30% дешевле, чем на традиционных, в основном – за счет низкой стоимости установки и обслуживания.

«В нашей машине нет ни шестерней, ни тормозов, ни подшипников, ни валов, – пояснил Янез. – Ей не требуется смазка, и там нет частей, которые бы изнашивались из-за трения».

Речь может идти об установке новых генераторов вблизи промышленных и жилых районов, где традиционные ветряки обычно не устанавливают из-за их вредного влияния. Генераторы могут устанавливаться вместе с солнечными панелями для отдельных домовладений.

«Они дополняют друг друга, поскольку солнечные панели производят электричество днем, а скорость ветра обычно растет ночью, — говорит предприниматель. – Однако главная выгода технологии – уменьшение экологического воздействия, внешний облик, стоимость работы и обслуживания турбины».

Предложенный генератор не представляет опасности для перелетных птиц и других животных, в том числе в населенных районах. По мнению специалистов, массовый переход на подобные устройства и отказ от традиционных ветряков может сохранить жизни птиц и летучих мышей, ежегодно гибнущих от ударов о лопасти, иногда раскручивающиеся до скоростей в 300 км/ч. Только в США по этой причине, по подсчетам экологов, ежегодно погибает до 500 тыс. птиц.

Для работающих и живущих рядом людей его шум не будет представлять проблем, так как возникает на частотах, не слышимых человеческим ухом.

«Пока турбина небольшая и производит мало энергии. Но мы ищем индустриального партнера для масштабирования наших планов и постройки 140-метровой установки мощностью 1 мегаВатт», — пояснил Янез.

Принцип работы ветрогенератора и его комплектующие

Содержание раздела:

1. Компоненты ветроустановки
2. Комплектация наших ветроустановок
3. Подбор ветряка
4. Примеры подбора компонентов установки
5. Схемы работы ветрогенератора

1. Компоненты ветроустановки

К основным компонентам системы, без которых работа ветряка невозможна, относят следующие элементы:

1. Генератор – необходим для заряда аккумуляторных батарей. От его мощности зависит как быстро будут заряжаться ваши аккумуляторы. Генератор необходим для выработки переменного тока. Сила тока и напряжение генератора зависит от скорости и стабильности ветра.
2. Лопасти – приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра.
3. Мачта – обычно, чем выше мачта, тем стабильнее и сильнее сила ветра. Отсюда следует – чем выше мачта, тем больше выработка генератора. Мачты бывают разных форм и высот.

Список дополнительных необходимых компонентов:

1. Контроллер – управляет многими процессами ветроустановки, такими, как поворот лопастей, заряд аккумуляторов, защитные функции и др. Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей.
2. Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им вы получаете стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Питание вашего объекта идёт от аккумуляторных батарей.
3. Анемоскоп и датчик направления ветра – отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности.
4. АВР – автоматический переключатель источника питания. Производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного источника. Позволяет объединить ветроустановку, общественную электросеть, дизель-генератор и другие источники питания в единую автоматизированную систему. Внимание: АВР не позволяет работать сети одного объекта одновременно от двух разных источников питания!
5. Инвертор – преобразовывает ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов.


Инверторы бывают четырёх типов:

1. Модифицированная синусоида – преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с модифицированной синусоидой (ещё одно название: квадратная синусоида). Пригоден только для оборудования, которое не чувствительно к качеству напряжения: освещение, обогрев, заряд устройств и т.п.
2. Чистая синусоида — преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с чистой синусоидой. Пригоден для любого типа электроприборов: электродвигатели, медицинское оборудование и др.
3. Трехфазный – преобразовывает ток в трехфазный с напряжением 380В. Можно использовать для трехфазного оборудования.
4. Сетевой – в отличие от предыдущих типов позволяет системе работать без аккумуляторных батарей, но его можно использовать только для вывода электроэнергии в общественную электросеть. Их стоимость, обычно, в несколько раз превышает стоимость несетевых инверторов. Иногда они стоят дороже, чем все остальные компоненты ветроустановки вместе взятые.

2. Комплектация наших ветроустановок

В комплект наших ветроэнергетических установок входит:

1. Турбина
2. Мачта (не входит в комплект EuroWind 300L)
3. Лопасти
4. Крепления
5. Тросы мачты
6. Поворотный механизм (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
7. Контроллер
8. Анемоскоп и датчик ветра (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
9. Хвост (только с ветрогенераторами EuroWind 2 и младше)

Аккумуляторы, инвертор и дополнительно оборудование подбираются индивидуально и в базовую комплектацию не входят.
Независимо от комплектации ветрогенератор всегда автоматически позиционируется по ветру.

Комплектующие ветрогенератора EuroWind 10

3. Подбор ветряка

Первый вопрос, на который вы должны дать ответ и который поможет вам ответить на остальные вопросы: Для чего вам нужен ветрогенератор и какие задачи он должен выполнять?

Ответив на главный вопрос, вы можете без проблем ответить на остальные вопросы и решить какой набор оборудования вам необходим и сколько это будет стоить.

Итак, три основные величины, которые определяют работу всего комплекса:

1. Выходная мощность ветроустановки (кВт), определяется только мощностью преобразователя (инвертора) и не зависит от скорости ветра, емкости аккумуляторов. Ещё её называют «пиковой нагрузкой». Этот параметр определяет максимальное количество электроприборов, которые могут быть одновременно подключены к вашей системе. Вы не сможете одновременно потреблять больше электроэнергии, чем позволяет мощность вашего инвертора. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, то обратите внимание на более мощные инверторы. Для увеличения выходной мощности возможно одновременное подключение нескольких инверторов.
2. Время непрерывной работы при отсутствии ветра или при слабом ветре определяется емкостью аккумуляторных батарей (Ач или кВт) и зависит от мощности и длительности потребления. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, обратите внимание на аккумуляторы с большой емкостью.
3. Скорость заряда аккумуляторных батарей (кВт/час) зависит от мощности самого генератора. Также этот показатель прямо зависит от скорости ветра, а косвенно от высоты мачты и рельефа местности. Чем мощнее ваше генератор, тем быстрее будут заряжаться аккумуляторные батареи, а это значит, что вы сможете быстрее потреблять электроэнергию из батарей и в больших объемах. Более мощный генератор следует брать в том случае, если ветра в месте установки слабые или вы потребляете электроэнергию постоянно, но в небольших количествах. Для увеличения скорости заряда аккумуляторов возможна установка нескольких генераторов одновременно и подключение их к одной аккумуляторной батарее.

Исходя из перечисленных выше факторов, для подбора ветрогенератора и сопровождающего оборудования вам необходимо ответить на три вопроса:

1. Количество электроэнергии, необходимое вашему объекту ежемесячно (измеряется в киловаттах). Эти данные необходимы для подбора генератора. Их можно взять из коммунальных счетов на оплату электроэнергии или рассчитать самостоятельно, если объект находится в стадии строительства.
2. Желаемое время автономной работы вашей энергосистемы в безветренные периоды или периоды, когда ваше потребление энергии из аккумуляторов будет превышать скорость зарядки аккумуляторных батарей генератором. Данный параметр определяет количество и емкость аккумуляторных батарей.
3. Максимальная нагрузка на вашу сеть в пиковые моменты (измеряется в киловаттах). Необходимо для подбора инвертора переменного тока.

4. Примеры подбора компонентов установки

Рассмотрим несколько общих примеров подбора оборудования ветроустановки. Более точный расчёт может быть произведён нашими специалистами и включает в себя гораздо больше необходимых деталей.

Пример расчёта ветряка №1

Описание:

Частный дом в Киевской области находится в стадии строительства. По предварительным расчётам жильцы дома будут потреблять не больше 300 400 кВт электроэнергии ежемесячно. Затраты электроэнергии не очень высокие, т.к. хозяева будут использовать для отопления и нагрева воды твердотопливный котёл, а ветрогенератор необходим только для полного обеспечения бытовых приборов электроэнергией.

Хозяева проводят основную часть дня на работе, а пик потребления электроэнергии припадает на утренние и вечерние часы. В этот момент могут быть включены электроприборы суммарной мощностью до 4 киловатт.

Дом находится на возвышенности и есть открытое пространство вокруг будущего места установки ветрогенератора.

Общественной электросети нет.

Задача:

Полностью обеспечить 300-400 кВт электроэнергии ежемесячно с пиковыми нагрузками до 4 кВт.

Решение:

Генератор:

Чтобы понять как быстро должны заражаться аккумуляторы при расходе электроэнергии 400 кВт в месяц, мы должны разделить 400 кВт/мес на 30 дней (получим ежедневное потребление), а затем полученное число разделить на 24 часа (400/30/24 = 0,56 кВт/час – среднее ежечасное потребление). Скорость заряда аккумуляторных батарей генератором должна составить как минимум 560 Ватт в час.

В Киевской области низкая среднегодовая скорость ветра, но открытое пространство и возвышение объекта позволит ветрогенератору работать как минимум на 30-40% от номинальной мощности. Для более точных показателей можно произвести замер скорости ветра в месте установки.

Для того, чтобы обеспечить заряд аккумуляторных батарей генератором при этих условиях со скоростью 560 Ватт в час, нужно взять генератор, номинальная мощность которого будет как минимум в три раза больше необходимой, т.к. генератор будет работать всего на 30-35% от номинальной мощности (560Вт/ч*3=1680Вт/ч). Для этих нужд нам подходит генератор EuroWind 2 с номинальной мощностью 2000 Ватт.

Аккумуляторы:

Проводя 8-9 часов на работе в будние дни, хозяева отсутствуют, и энергопотребление их дома сведено к минимуму. В ночное время потребление также сведено к минимуму. Основное потребление происходит утром и вечером. Между этими основными пиками существует интервал в 8-9 часов.

При среднем уровне заряда аккумуляторных батарей 560 Вт/ч за интервал 8-9 часов ветровой генератор сможет выработать около 5000 Ватт. В ветреные дни этот показатель может увеличиться как минимум в два раза, поэтому за тот же период времени может быть выработано 10000 Ватт электроэнергии.

Генератор EuroWind 2 имеет напряжение 120 Вольт, поэтому ему необходимо 10 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*10=120В).
Одна аккумуляторная батарея 12В 100Ач способна сохранить до 1,2 кВт электроэнергии. Десять таких батарей могут сохранить до 12 кВт (1200Вт*10=12000Вт). Для запаса 10000 Ватт электроэнергии нам отлично подойдут 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач.

Инвертор:

Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 4 кВт, можно установить инвертор 5 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 4 кВт и пусковые токи до 6 кВт (150% нагрузка). Таблицу совместимости инверторов вы найдёте в разделе Инверторы.

Дополнительное оборудование:

АВР в данном случае не нужен, т.к. нет основной сети, а коммутацию с дизельным генератором (или бензиновым) можно производить посредством перекидного рубильника.

А вот дизельный генератор на 5 кВт в нашем случае не помешает – его можно использовать как резервное питание при полном отсутствии ветра.

ИТОГО:

Для полного энергообеспечения объекта нам необходим генератор EuroWind 2, 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач, инвертор 5 кВА, дизельная электростанция на 5 кВт.

Пример расчёта ветряка №2

Описание:

Небольшой отель на 8 номеров вместе с рестораном расположены на трассе в открытом поле. Среднегодовая скорость ветра в месте установки была замерена предварительно и составляет 6,8 м/с. Расходы электроэнергии на бытовые приборы и освещение составляют 60 кВт на один номер в месяц и около 2500 кВт в месяц на ресторан. Ресторан и отель обогреваются, кондиционируются и круглый год обеспечивают себя горячей водой с помощью трехфазного геотермального теплонасоса инверторного типа мощностью 14 кВт. Потребление электроэнергии данного теплонасоса составляет 3,5 кВт/час, а пусковые токи — всего 2,8 кВт.

В ресторане и отеле используются энергосберегающие лампы для освещения. Пиковая нагрузка при использовании электроприборов и освещения объекта составляет около 7,5 кВт (не считая 3,5 кВт теплонасоса).

Есть общественная электросеть, но она не может обеспечить потребности, т.к. выделена линия мощностью только 4 кВт. Большую мощность не может обеспечить местная подстанция.

Задача:

Полное обеспечение объекта независимой электроэнергией, отоплением и резервным питанием от основной сети.

Решение:

Генератор:

Ежемесячный расход электроэнергии на содержание номеров составит 60 кВт * 8 номеров = 480 кВт в месяц. Общий расход электроэнергии на содержание отеля и ресторана без учёта отопления составит 2980 кВт в месяц (480 кВт + 2500 кВт = 2980 кВт). Отсюда следует, что среднее ежечасное потребление на все электроприборы и освещение без учёта обогрева составит 4,14 кВт/час (2980 кВт / 30 дней / 24 часа = 4,14 кВт/час). К этому числу необходимо прибавить 3,5 кВт/час, которые будет потреблять теплонасос. В итоге мы получаем, что генератор должен обеспечивать нас как минимум 7,64 киловаттами электроэнергии ежечасно (4,14 кВт/час + 3,5 кВт/час = 7,64 кВт/час).

Среднегодовая скорость ветра 6,8 м/с позволяет генератору работать как минимум на 40% от номинальной мощности. Отсюда следует, что номинальная мощность генератора должна составлять как минимум 19,1 кВт/час (7,64 кВт/час / 40% = 19,1 кВт/час)

Для этих целей отлично подошёл бы генератор EuroWind 20, но он рассчитан на более высокие средние скорости ветра, как и другие мощные генераторы (EuroWind 15, 20, 30, 50). Поэтому мы отдадим предпочтение двум генераторам EuroWind 10, которые будут работать в одной системе, вместо одного генератора EuroWind 20. Тем более, что свободное место для установки ветрогенератора в данном случае не критично – есть свободная площадь вокруг отеля и ресторана.

Аккумуляторы:

В этом комплексе практически отсутствуют большие перерывы в использовании электроэнергии, а постоянные ветра поддерживают равномерный уровень заряда аккумуляторов.

В этом случае необходимы аккумуляторы, которые будут являться своеобразным «буфером» между генератором и инвертором. Их главная задача будет состоять в стабилизации и выпрямлении напряжения, а не накоплении электроэнергии.

Генератор EuroWind 10 имеет напряжение 240 Вольт, поэтому ему необходимо 20 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*20=240В).
Одна аккумуляторная батарея 12В 150Ач способна сохранить до 1,8 кВт электроэнергии. Двадцать таких батарей могут сохранить до 36 кВт (1800Вт*20=36000Вт). Запаса электроэнергии в 36 кВт должно хватить всему комплексу почти на 5 часов непрерывной работы при средней нагрузке при полном отсутствии ветра. Для этого нам подойдут 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач.

Инвертор:

Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 7,5 кВт, можно установить инвертор 10 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 8 кВт и пусковые токи до 12 кВт (150% нагрузка).

А для обеспечения теплонасоса мощностью 3,5 кВт нам необходим трехфазный инвертор, т.к. этот теплонасос требует трехфазный ток с напряжением 380В. В этом случае возьмём ещё один инвертор – трехфазный 5 кВА, который обеспечит нас напряжением 380В и постоянной мощностью 4 кВт.

Дополнительное оборудование:

Можно установить АВР, который будет автоматически переключать питание отеля и ресторана с ветрогенератора на общественную электросеть в случае полного безветрия и разряда аккумуляторных батарей. Среднее потребление отеля и ресторана (4,14 кВт) практически равно мощности общественной линии электропередач, которая была выделена объекту (4 кВт), поэтому резервное питание будет обеспечено.

Для резервного обеспечения теплового насоса можно установить трехфазную бензиновую или дизельную электростанцию мощностью 3,5 4 кВт, т.к. общественная электросеть не сможет обеспечить трехфазный ток для резервного питания теплонасоса.

ИТОГО:

Для полного энергообеспечения этого объекта нам необходимы два генератор EuroWind 10, 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач, однофазный инвертор 10 кВА, трехфазный инвертор 5 кВА, АВР, бензиновая или дизельная электростанция на 3,5-4 кВт.

5. Схемы работы ветрогенератора

Приводим несколько популярных схем работы ветрогенераторных систем с потребителем. Это всего лишь некоторые примеры, поэтому возможны и другие схемы работы. В каждом случае составляется индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.

Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами).

Объект питается только от ветроэнергетической установки.

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью.

АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потери питания от электросети.

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо-)генератор.

В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора.

Ветрогенератор (без аккумуляторов) и коммутация с сетью.

Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей – в неё уходит вся выработанная электроэнергия и из неё потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией. Такая схема работы пока-что не разрешена в Украине и во многих других странах.

Гибридная автономная система – солнце-ветер

Возможно подключение солнечных фотомодулей к ветрогенераторной системе через гибридный контроллер или с помощью отдельного контроллера для солнечных систем.

Увеличение производительности системы.

Возможно установить два и более генератора, инвертора и комплекта аккумуляторов для увеличения мощности системы.

Также возможны другие схемы работы и коммутации ветрогенераторов.

Как сделать генератор для ветряка к примеру из асинхронного дв

Как сделать генератор для ветрогенератора, к примеру из асинхронника или авто-генератора.

Сделать низко оборотный ветрогенератор на самом деле не так сложно как кажется, но везде есть свои нюансы. Да без изучения основ и имения некоторого опыта сразу сделать хороший генератор не у всех получается, но я постараюсь выделить все нюансы чтобы в дальнейшем было меньше ошибок.

Как обычно это бывает, сначала мы озадачиваемся поиском донора для будущего генератора. Если надо построить мощный генератор на 500ватт или 1-3 Кватт, то в качестве донора хорошо подходят асинхронные низко оборотистые двигатели, а если ветрячек небольшой мощности, то к примеру авто-генератор. Идеальный вариант это 12-ти полюсной асинхронник, так-как его можно не перематывать, а всего лишь ротор проточить и вклеить неодимовые магниты.

Допустим вы решили делать генератор из асинхронника, то перво на перво надо искать много-полюсной двигатель, если же такой не отыщется, то придется перематывать статор двух или четырех-полюсного двигателя — чаще всего такие встречаются. Но перематывать не надо спешить, сначала надо переделать ротор под постоянные магниты, и об этом ниже.

Полюса и магниты

Как это сделать, сначала надо посчитать количество зубов на статоре где обмотки медные, если зубов например 36 то нужно делать 24 магнитных полюса на роторе при условии что вы будете мотать трехфазную обмотку с катушками на каждый зуб. А если 24 зуба, то 18 магнитных полюсов. В общем соотношение должно быть 2/3 где каждые два магнитных полюса на 3 катушки, так-же можно делать соотношение 4/3, но это зависит от размеров зубов статора и диаметра.

Например у нас статор на 36 зубов, значит нам надо 24 магнитных полюса, для этого исходя из финансовых возможностей приобретаем неодимовые магниты, размеры которых вы определяете сами. В принципе подойдут магниты любой конфигурации. Так например часто в ротор вклеивают много маленьких магнитов «шайбы» обычно 5*5 или 8*8 мм, или прямоугольные магниты разных размеров, или цельные. Но у круглых магнитов есть существенный минус, ими трудно заполнить ротор как можно плотнее, а ведь чем больше влезет магнитов, тем мощнее генератор, поэтому для более плотного заполнения используют прямоугольные магниты, но при этом часто применяют именно круглые магниты, так-как их входит меньше и получается дешевле.

Делаем шубу под магниты

>

>

Для начала опишу технологию вживления круглых магнитов, а потом про прямоугольные, и как посчитать количество и расположение магнитов на роторе. Сначала ротор у токаря протачивается на толщину магнитов, а лучше чтобы ротор проточили и надели металлическую гильзу, на которую наклеивать магниты, так-как гильза замыкает магнитное поле магнитов и они подпитывают друг друга усиливая магнитные поля. Гильзу обычно делают толщиной равной толщине магнитов, или чуть тоньше. После того как ротор проточен и гильза надета и прочно приварена или вклеена, можно готовить шубу под магниты. Шубу делают из обычного бинта пропитанного эпоксидной смолой. Ротор сначала оборачивается полиэтиленовой пленкой чтобы смола к нему не пристала, и на него наматывается толстым слоем бинт смоченный эпоксидной смолой. А потом на станке высохшая болванка стачивается до нужного диаметра, после этого готовую шубу нужно снять для дальнейшей работы. Шуба аккуратно, чтобы не треснула стягивается с ротора, и в ней сверлятся отверстия под магниты.

Магнитные полюса

Теперь про магниты, итак нужно ротор поделить на количество полюсов и получить площадь полюса, и в эту площадь нужно уместить как можно больше имеющихся магнитов. Например у вас получилась ширина полюса 15мм, а длинна по длине статора обычно. 15 мм это если вплотную то три ряда круглых магнитов 5*5мм , но в шубе не получится так плотно на-сверлить отверстия, значить два сверлить надо ряда магнитов. Если длинна ротора 100 мм. то получится каждый полюс по два ряда магнитов по 8 шт. в каждом, и того 16 шт. на полюс. В полюсе магниты обращены одинаково, то-есть 16 магнитов северным полюсом, а следующий полюс клеится наоборот- южным полюсом, и так чередуются полюса север юг север юг. Магниты можно клеить и супер-клеем и эпоксидкой.

Залипание и скос

Как известно минус генераторов на постоянных магнитах это залипание, притяжение магнитов к зубам статора, которое затрудняет стартовый момент и в последствии мешает винту стартовать на малом ветру, а это не есть хорошо. Чтобы снизить залипание обычно делают скос на мнимый магнит ( полюс ), например если ширина полюса 10 мм, то скос делается на эту величину. Но на скосе теряется часть мощности генератора, это связано с потерей эффективности магнитов из-за скоса, и чем больше скос, тем больше потери, поэтому лучше делать вообще без скоса. Лучше сначала сделать шубу без скоса, поставить магниты и проверить стартовый момент, если он выше 0,4Нм, то лучше делать скос и снижать этим момент страгивания, так-как винт, особенно оборотистый винт будет стоять и не сможет стартовать на молом ветру. А так вам решать что лучше , старт и работа на слабом ветру, или поздний старт и большая мощность на сильном ветру.

Переделываем ротор под прямоугольные магниты

Второй способ переделки ротора под магниты несколько проще и эффективнее в плане заполнения магнитами площади ротора. Так-же как в описании выше рассчитывается количество полюсов и по ширине полюса подбираются магниты. Лучше всего если они будут цельные, например если ширина полюса 15мм, а длинна 100мм, то можно применить магниты размерами 25*12*5мм, как раз получится 4 магнита пр длинне и ширина подходит максимально, так-как 15 мм все равно не влезет. Магниты в этом случае клеятся на ротор без всякой шубы просто на супер-клей. Потом обклеенный магнитами ротор обматывается скотчем и заливается эпоксидной смолой. Такими способами переделывают все генераторы под постоянные магниты.

>



Так-же забыл упомянуть о вклейке круглых магнитов по шаблону, при наклейке по шаблону шубу делать не надо. На листе бумаги расчерчиваются отметки под магниты, после по диаметру магнитов в бумаге пробиваются отверстия. Готовый шаблон с дырками оборачивается на ротор, и магниты притягиваются в дырки, а потом бумага убирается, а ротор оборачивается скотчем и заливается эпоксидной смолой.

Обмотка и фазы

Теперь про обмотку генератора. У асинхронных двигателей обычно именно трехфазная обмотка статора, которая и без перемотки годится для выработки энергии, но в оборотистых двух четырех-полюсных двигателях обмотка слишком тонкая и имеет большое сопротивление, а это значит что она будет давать мало тока. К примеру если переделать четырех-полюсной двигатель под постоянные магниты, то он будет давать напряжение выше 12 вольт уже на 60-100об/м, но сопротивление обмоток съест всю силу тока и на выходе будет всего 1-2Ампера. Это обычно считается так, если сопротивление обмоток генератора 8 Ом, то к примеру если на холостых оборотах он дает 50 вольт, то под нагрузкой на аккумулятор 12 вольт пойдет 50v-12v=38v:8 Ом = 4,75А, это всего 60 ватт/ч., а в реале еще меньше, а если сопротивление обмотки 2 Ом, то при тех-же 50 вольт мощность составит порядка 230ватт/ч. Поэтому если сопротивление обмоток велико, то нужно перематывать генератор, и обычно обмотку сразу перематывают под нужное количество полюсов и мотают на каждый зуб. Увеличение количества катушек и полюсов повышает частоту генератора, в значит и мощность на меньших оборотах. Если к примеру у вас статор на 36 зубов, и вы переделали ротор под 24 полюса, а родная обмотка на 6 полюсов, то ее нужно перемотать под на 24 полюса, то-есть намотать в соотношении 2/3, это 36 катушек.

Тестовая катушка перед намоткой статора

Перед тем как мотать новую обмотку генератора нужно намотать тестовую катушку и покрутить генератор чтобы выяснить каким проводом и сколько витков мотать. К примеру вы намотали катушку проводом 2мм, покрутили на 300об/м и получили 1 вольт, то с генератора вы получите при соединении обмоток в звезду около 18 вольт, а при соединении в треугольник 12 вольт. Кстати треугольник от звезды по мощности почти не отличается, только у звезды напряжение выше и следовательно зарядка начнется раньше, а у треугольника мощнее ток, но зарядка начнется на более высоких оборотах. Сдесь нужно выбрать балланс, что лучше, обмотка с малым сопротивлением под быстроходный трех-лопастной винт с началом зарядки на 200_300об/м, или мотать более тонким проводом для зарядки уже со 100-150об/м, под тихоходный винт для получения энергии даже на слабеньком ветру.

Если же планируется заряжать аккумуляторы общим напряжением на 24, или 48 вольт, то в большинстве случаев можно оставить и родную обмотку асинхронника, но надо искать как минимум шести-полюсной двигатель.

Намотка генератора

После всех расчетов можно приступать к перемотке, для этого удаляется старая обмотка статора, и перематывается статор одним из двух мне известных способов, это намотка прямо на зубы, и всыпная обмотка. Всыпная обмотка делается так, сначала на самодельном намоточном станочке наматываются катушки, и по одной заправляются в пазы статора. В качестве изоляции обычно используют пленкоэлектрокартон, но если его нет, то подойдет и обычный плотный картон. Второй способ намотки, это мотать каждую катушку непосредственно на зуб. Для меня этот способ проще чем заправка готовых катушек, но он кропотливее, так-как желательно мотать надо виток к витку и как можно плотнее. Так-же намотка прямо на зубы имеет ряд преимуществ, при такой намотке значительно меньше лобовые части обмоток, а значит ниже сопротивление, и при этом в пазы входит больше меди из-за плотной укладки провода. А чем больше меди в пазах, тем больше мощности в итоге можно получить. Даже лишние 5 витков на катушку в итоге дадут хороший прирост мощности.

Вот в общих чертах так переделывают асинхронники и другие двигатели под генераторы для ветряков. Я переделывал точно так-же свои автогенераторы для ветряков, об этом вы можете почитать в разделе «Мои самоделки». Более подробно в об этом всем деле в других статьях «Ветрогенераторы для начинающих.

Самодельный ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах

Живу я в маленьком городке Харьковской обл. частный дом, небольшой участок.
Сам я, как говорит сосед, ходячий генератор идей, так как практически всё в своем
хозяйстве сделано своими руками. Ветер хоть и небольшой, но практически постоянно дует, и тем самым соблазняет использовать свою энергию.

После нескольких неудачных попыток с тракторным самовозбуждающимся генератором идея создания ветрогенератора засела в мозгу еще сильнее.
Начал искать и после двух месяцев поисков в интернете, множества скачанных файлов, прочтенных форумов и советов я окончательно определился с постройкой ветрогенератора.

За основу была взята конструкция Бурлака Виктора Афанасьевича с небольшими конструктивными изменениями.
Основной задачей была постройка ветрогенератора своими руками из того материала, который есть, с минимумом затрат. Поэтому каждый, кто попытается сделать подобную конструкцию должен исходить из того материала, который у него есть, главное желание и понять принцип работы.
Для изготовления ротора использовал листовой кусок метала толщиной 20 мм. (что было) с которого по моим чертежам кум выточил и разметил на 12 частей два диска диаметром 150 мм. и еще один диск под винт который разметил на 6 частей диаметром 170 мм.

Генератор будет на неодимовых магнитах

Купил через Интернет 24 шт. дисковых неодимовых магнита размером 25х8 мм, которые приклеил к дискам, (очень выручила разметка). Осторожно, не подставляете пальцы, неодимовые магниты очень мощные! (Возможно применение в данной схеме магнитных секторов дало бы лучшие результаты. Примечание администрации.)
Перед тем как приклеить неодимовые магниты к стальному диску маркером нанесите на них обозначение полярности, это очень поможет вам избежать ошибок при установке. После размещения неодимовых магнитов (12 шт. на диск и чередуйте полярность), до половины залил их эпоксидной смолой.

Кликните по картинке что бы посмотреть в полном размере.

Для изготовления статора использовал эмаль-провод ПЭТ-155 диаметром 0,95 мм (купил на частном предприятии Хармедь). Намотал 12 катушек по 55 витков каждая, толщина обмоток получилась 7 мм. Для намотки изготовил несложный разборный каркас. Намотку катушек делал на самодельном намоточном станке (делал ещё во времена застоя).

Затем разместил 12 катушек по шаблону и зафиксировал их положение изолентой на тканевой основе. Выводы катушек распаял последовательно начало с началом, конец с концом. Я использовал 1-фазную схему включения.

Для изготовления формы под заливку катушек эпоксидной смолой склеил две прямоугольные заготовки 4-х мм фанеры. После высыхания получилась прочная 8 мм заготовка. С помощью сверлильного станка и приспособления (балерина) вырезал в фанере отверстие диаметром 200 мм, а из вырезанного диска вырезал центральный диск диаметром 60 мм. Заранее заготовленные ДСП заготовки прямоугольной формы обтянул плёнкой и по краях закрепил стиплером, затем по разметке разместил вырезанный центр (обтянутый скотчем), а также вырезанную заготовку, обмотанную скотчем.

Форму до половины залил эпоксидной смолой, на дно положил стеклоткань, затем катушки, сверху стеклоткань, долил эпоксидную смолу, немного выждал и сверху сдавил вторым куском ДСП также обтянутым пленкой. После застывания извлёк диск с катушками, обработал, покрасил, просверлил отверстия.
Ступицу, а также основу поворотного узла изготовил с буровой трубы НКТ с внутренним диаметром 63 мм. Были изготовлены гнёзда под 204 подшипник и приварены к трубе. С задней стороны тремя болтами прикручена крышка с прокладкой из маслостойкой резины, с передней стороны прикручена крышка с сальником. Внутрь, между подшипниками, через специальное отверстие залил автомобильное полусинтетическое масло. На вал надел диск с неодимовыми магнитами, причем поскольку паз под шпонку сделать не было возможности на валу сделал углубления на половину диаметра шарика с 202 подшипника т.е. 3,5 мм, а на дисках высверлил паз 7 мм. сверлом предварительно выточив баночку и запрессовал её в диск. После извлечения баночки в диске получился ровный, красивый паз под шарик.

Далее закрепил статор тремя латунными шпильками, вставил промежуточное кольцо с расчетом чтобы статор не затирало и надел второй диск с неодимовыми магнитами (магниты на дисках должны иметь противоположную полярность, т.е. притягиваться) Здесь очень осторожно с пальцами!

Изготовление турбины и мачты ветрогенератора

Винт изготовил с канализационной трубы диаметром 160 мм.

Кстати неплохой получается винт. Поэтому принципу изготовлена последняя турбина из алюминиевой трубы 1,3 м. (смотрите выше)

Разметил трубу, болгаркой вырезал заготовки, по концах стянул болтами и електро-рубанком обработал пакет. Затем раскрутил пакет и каждую лопасть обработал отдельно, подгоняя вес на электронных весах.

Защита от ураганного ветра выполнена по классической зарубежной схеме, т. е. ось вращения смещена от центра. Вот ссылка на сайт www.otherpower.com/otherpower_wind.html

Желающие узнать больше здесь найдут все интересующие вопросы, причем совершенно бесплатно! Мне этот сайт помог очень здорово особенно с чертежами хвоста. Вот пример чертежей с этого сайта.

Свой хвост ветряка я подгонял методом подпиливания.

Вся конструкция насажена на два 206 подшипника, которые закреплены на оси с внутренним отверстием под кабель и приваренной к двухдюймовой трубе. Подшипники плотно входят в корпус ветроустановки, что позволяет без каких либо усилий и люфтов свободно поворачиваться конструкции. Кабель проходит внутри мачты к диодному мосту.(выше смотрите чертежи)

на фото первоначальный вариант

Для изготовления ветро-головки, не учитывая двух месяцев поиска решений, ушло полтора месяца, сейчас у нас февраль месяц, снег и холод похоже за всю зиму, поэтому основных испытаний еще не проводил, но даже на этом расстоянии от земли автомобильная лампочка 21 ватт перегорела. Жду весны, готовлю трубы под мачту. Эта зима пролетела у меня быстро и интересно.

Видео можно просмотреть здесь:

Небольшая модернизация ветрогенератора

Прошло немного времени с того момента когда разместил на сайте свой ветряк, но весна так толком и не пришла, землю копать чтобы замуровать стол под мачту еще нельзя — земля мёрзлая да и грязь везде, поэтому времени для испытаний на временной 1,5 м. стойке было предостаточно, а теперь подробней.
После первых испытаний винт случайно зацепил трубу, это я пытался зафиксировать хвост, чтобы ветряк не уходил из под ветра и посмотреть какая будет максимальная мощность. В итоге мощность успел зафиксировать примерно ватт 40, после чего винт благополучно разлетелся в щепки. Неприятно, но наверное полезно для мозгов. После этого я решил поэкспериментировать и намотал новый статор, ротор с неодимовыми магнитами оставил без изменений. Для этого изготовил новую форму под заливку катушек. Форму тщательно смазал автомобильным литолом, чтобы лишнее не пристало. Катушки генератора теперь немного уменьшил по длине, благодаря чему в сектор теперь поместилось 60 витков 0,95 мм. толщина намотки 8 мм. (в конечном итоге статор получился 9 мм), причем длина провода осталась прежней.

Винт теперь сделал с более прочной трубы 160 мм. и трехлопастным, длина лопасти 800 мм.
Новые испытания сразу показали результат, теперь ветрогенератор выдавал до 100 ватт, галогенная автомобильная лампочка в 100 ватт горела в полный накал, и чтобы её не спалить на сильных порывах ветра лампочку отключал.

Замеры на автомобильном аккумуляторе 55 А.ч.
Теперь окончательные испытания на мачте, результат опишу позже.

Ну, вот уже середина августа, и как я обещал, попытаюсь закончить эту страничку. Сначала то, что пропустил

Мачта один из ответственных элементов конструкции, требует особого внимания.

Один из стыков (труба меньшего диаметра входит внутрь большей) и поворотный узел

Теперь остальное, турбина ветрогенератора
3-х лопастная турбина (рыжая канализационная труба диаметром 160 мм.)

Начну с того, что сменил несколько турбин и остановился на 6-ти лопастной, сделанной из алюминиевой трубы диаметром 1,3 м. хотя большую мощность давал винт с ПВХ трубы 1,7 м.

Котроллер для генератора

Основная проблема была в том чтобы заставить заряжаться АКБ от малейшего вращения втурбины и вот здесь на помощь пришел блокинг генератор который даже при входном напряжении в 2 v дает заряд АКБ — пускай маленьким током, но лучше чем разряд, а на нормальных ветрах вся энергия на АКБ поступает через VD2 (смотрите по схеме), и идет полноценный заряд.

Конструкция собрана прямо на радиаторе полунавесным монтажом
Контроллер заряда тоже использовал самодельный, схема простая, слепил как всегда с того, что было под рукой, нагрузкой служит два витка нихромового провода (при заряженном АКБ и сильном ветре нагревается до красна) Все транзисторы ставил на радиаторы (с запасом), хотя VT1 и VT2 практически не греются, а вот VT3 на радиатор ставить обязательно! (при продолжительном срабатывании контролёра VT3 греется прилично)

Схема Контроллера генератора

фото готового Контроллера ветрогенератора

Схема подключения ветряка к нагрузке выглядит так:

Фото готового системного блока ветрогенератора

Нагрузкой у меня как и планировалось, является свет в туалете и летнем душе + уличное освещение (4 светодиодные лампы которые включаются автоматически через фотореле и освещают двор целую ночь, с восходом солнца опять срабатывает фотореле которое отключает освещение и идет заряд АКБ. И это на убитой АКБ (в прошлом году снял с авто) на фото снято защитное стекло (в верху фотодатчик).
Фотореле купил готовое для сети 220 V и переделал своими руками на питание от 12 V (перемкнул входной конденсатор и последовательно стабилитрону подпаял резистор в 1К)

Теперь самое ГЛАВНОЕ!

По своему опыту советую для начала сделать небольшой ветряк, набраться опыта и знаний и понаблюдать что можно поиметь с ветров вашей местности, ведь можно потратить кучу денег, сделать мощный ветрогенератор, а силы ветра не хватит чтобы получать те же 50 ватт и будет ваш ветряк типа подводной лодки в гараже.

Характеристика ветра. Шкала Бофорта

Основной характеристикой ветра является его скорость. Единицей измерения принято считать расстояние, пройденное частицами воздушных масс за единицу времени. В системе измерений СИ скорость ветра измеряется метрами, пройденными воздушными массами за 1 секунду — м/с.
Прибор, при помощи которого осуществляется измерение скорости ветра, называется АНЕМОМЕТР. Но оценить скорость ветра приблизительно можно и по внешним сравнительным признакам, приведенным в таблице Бофорта.

Простейший анемометр. Квадрат сторона 12 см. на 12 см. На нитке 25 см. привязан теннисный шарик.

Мы никогда не задумываемся насколько сильным бывает даже маленький ветерок, но стоит посмотреть с какой скоростью иногда раскручивается турбина и сразу понимаешь какая это мощь.

Процесс модернизации ветряка закончен, так он выглядит на данном этапе. На видео его рабочий режим (снимал фотокамерой, поэтому видна дискретность винта, на самом деле он крутится как подорванный). На очень малых ветрах работает блокинг-генератор.

Всем удачи!!!

Яловенко В.Г.

Статья размещена с разрешения автора, оригинал здесь: http://valerayalovencko.narod2.ru/

Как сделать ветрогенератор своими руками: видео, схема, фото

С давних пор человечество использует силу ветра в своих целях. Ветряные мельницы, парусные корабли знакомы многим, про них пишут в книгах и снимают исторические фильмы. В наше время ветряной электрогенератор не потерял свою актуальность, т.к. с его помощью можно получить бесплатное электричество на даче, которое может пригодиться, если отключат свет. Поговорим о самодельных ветряках, которые можно собрать из подручных материалов и доступных деталей с минимумом затрат. Для вас мы предоставили одну подробную инструкцию с картинками, а также видео идеи еще нескольких вариантов сборки. Итак, давайте рассмотрим, как сделать ветрогенератор своими руками в домашних условиях.

Инструкция по сборке

Существуют несколько типов ветряных установок, а именно – горизонтальный, вертикальный и турбина. У них есть принципиальные различия, свои плюсы и минусы. Однако принцип работы всех ветрогенераторов одинаков — энергия ветра преобразуется в электрическую и накапливается в аккумуляторах, а уже с них уходит на нужды человека. Самый распространенный вид — это горизонтальный.

Он знаком и узнаваем. Преимущество горизонтального ветрогенератора — более высокий КПД по сравнению с другими, так как лопасти ветряка всегда находятся под действием воздушного потока. К недостаткам можно отнести высокое требование к ветру – он должен быть сильнее 5 метров в секунду. Этот тип ветряка сделать проще всего, поэтому его часто берут за основу домашние мастера.

Если вы решили попробовать свои силы в сборке ветрогенератора своими руками, вот несколько рекомендаций.

Начинать нужно с генератора — это сердце системы, от его параметров будет зависеть конструкция винтового узла. Для этого подойдут автомобильные генераторы отечественного и импортного производства, есть сведения о использовании шаговых двигателей от принтеров или прочей оргтехники. Велосипедное мотор-колесо также можно использовать, чтобы самому сделать ветряк для получения электричества. В целом, может подойти практический любой мотор или генератор, однако его обязательно необходимо проверить на эффективность.

Определившись с преобразователем энергии, нужно собрать редукторный узел для повышения оборотов на валу генератора. Один оборот пропеллера должен равняться 4-5 оборотам на валу генераторного узла. Однако эти параметры подбираются индивидуально, исходя из мощности и особенностей вашего генератора и лопастного узла. В качестве редуктора может выступать деталь от болгарки или система ремней и роликов.

Когда собран узел редуктор-генератор, приступают к выяснению его сопротивления крутящему моменту (грамм на миллиметр). Для этого нужно сделать плечо с противовесом на валу будущей установки, и с помощью груза выяснить при каком весе плечо пойдет вниз. Приемлемым результатом считается менее 200 грамм на метр. Размер плеча в этом случае принимается за длину лопасти.

Многие думают, что чем больше лопастей, тем лучше. Это не совсем верно. Нам нужны большие обороты, а много винтов создают большее сопротивление ветру, так как изготавливаем мы их в домашних условиях, в результате чего в какой-то момент набегающий поток тормозит винт и КПД установки падает. Вы можете использовать двухлопастной винт. Такой пропеллер при нормальном ветре может раскрутиться более 1000 оборотов в минуту. Сделать лопасти самодельного ветрогенератора можно из подручных средств — от фанеры и оцинковки, до пластика от водопроводных труб (как на фото ниже). Главное условие – материал должен быть легким и прочным.

Легкий винт повысит КПД ветряка и чувствительность к воздушному потоку. Не забудьте сбалансировать воздушное колесо и убрать неровности, иначе во время работы генератора будете слушать завывание и вой, а вибрации приведут к быстрому износу деталей.

Следующий важный элемент, это хвост. Он будет держать колесо в потоке ветра, и поворачивать конструкцию в случае изменения его направления.

Делать токосъемник или нет, решать вам. Это усложнит конструкцию, однако избавит от частых скручиваний провода, что чревато обрывами кабеля. Конечно, при его отсутствии вам придется иногда самостоятельно раскручивать провод. Во время пробного запуска ветрогенератора не забудьте о технике безопасности, крутящиеся лопасти представляют большую опасность.

Настроенный и сбалансированный ветряк устанавливают на мачту, высотой не ниже 7 метров от земли, закрепленную распорными тросами. Далее не менее важный узел – накопительный аккумулятор. Чаще всего используют автомобильный кислотный аккумулятор. Подключать выход самодельного ветрогенератора непосредственно к батарее нельзя, это нужно сделать через реле зарядки или контроллер, который можно собрать самому или же приобрести готовый.

Принцип работы реле сводится к контролю за зарядом и нагрузкой. В случае полного заряда батареи, оно переключает генератор и аккумулятор на нагрузочный балласт, система стремится всегда быть заряженной, не допуская перезаряда, и не оставляет генератор без нагрузки. Ветряк без нагрузки может достаточно сильно раскрутиться и повредить выработанным потенциалом изоляцию в обмотках. К тому же высокие обороты могут стать причиной механического разрушения элементов ветряного генератора. Далее стоит преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт 50 Гц для подключения бытовых приборов.

Сейчас в интернете полно схем и чертежей, где мастера показывают, как сделать ветрогенератор на мощных магнитах самостоятельно. Настолько ли они эффективны, как обещают – вопрос спорный. Но попробовать собрать ветряную электрогенерирующую установку для дома стоит, а потом решить, как ее улучшить. Важно получить опыт и тогда уже можно замахнуться на более серьезный аппарат. Свобода и многообразие самодельных ветряков настолько обширна, а элементная база разнообразна, что нет смысла описывать их все, основной смысл остался тем же — поток ветра раскручивает винт, редуктор повышает обороты вала, генератор выдает напряжение, далее контроллер держит уровень заряда на аккумуляторе, а с него уже идет отбор энергии для различных нужд. Вот по такому принципу можно сделать ветрогенератор своими руками в домашних условиях. Надеемся, наша подробная инструкция с фото примерами разъяснила вам, как изготовить подходящую модель ветряка для дома или дачи. Также рекомендуем ознакомиться с мастер-классами по сборке самодельного устройства в видео формате.

Наглядные видеоуроки

Чтобы легко сделать ветрогенератор для получения электричества в домашних условиях, рекомендуем ознакомиться с готовыми идеями на видео примерах:

Вот мы и предоставили все наиболее простые и доступные идеи сборки самодельного ветряка. Как вы видите, некоторые модели устройств сможет легко изготовить даже ребенок. Существует множество других вариантов самоделок: на мощных магнитах, со сложными лопастями и т.д. Эти конструкции стоит повторять только при наличии некоторого опыта в этом деле, начинать следует с простых схем. Если вы хотите сделать ветрогенератор, чтобы он работал и использовался по назначению, действуйте согласно предоставленной нами инструкции. Если у вас остались вопросы – оставляйте их в комментариях.

Будет интересно прочитать:

Ветровая энергия в России: почему у нас так мало ветряков

Как это работает

Ветряки преобразуют ветер в электроэнергию. Работают они по принципу мельницы, только более высокотехнологичной. Потоки воздуха крутят лопасти, и те вращаются в вертикальной плоскости. Таким образом возникает механическая энергия, энергия движения. А подключенный к устройству генератор уже вырабатывает электричество.

Чем выше ветряк, тем больше он производит электроэнергии. Высота столба — от 20 м, а самый высокий в мире ветрогенератор находится в Германии, в Гайльдорфе. Он вырос аж до 178 м.

Строительство ветрогенератора в Гайльдорфе. Фото: mbrenewables

Ветроэнергетику первым делом облюбовали страны, которые заботятся об окружающей среде: Дания, Германия, Испания, Ирландия. Оно и понятно: нет вредных выбросов и опасностей для флоры и фауны. Другое достоинство в том, что ветряки не требуют дополнительного топлива: платить нужно только за их постройку и обслуживание, так что это выходит дешевле, чем другие виды энергии. Хотя конечно, стоимость строительства и обслуживания ветроэлектростанций сильно варьирует в зависимости от многих факторов: место строительства, высота, материалы, дополнительное оборудование. 

Стоит заметить, что ветряки не так невинны: из-за них гибнут птицы и летучие мыши. Около тысячи в год погибают от одного генератора.

Главная проблема ветряков — внезапно — в том, что они работают лишь благодаря ветру. Так что местность для генератора нужно тщательно выбирать. Впрочем, и для этой проблемы уже нашли решение. Ветряки строят не только в полях, но и над гладью морской — в местах, где ветер дует практически непрерывно.

Фото: Florian Pircher с сайта Pixabay

При кажущейся простоте такого решения, ветрогенераторы — сложные и высокотехнологичные механизмы. Здесь нужно продумать все мелочи: сильный ветер может сломать лопасти, нагрузка на опорную конструкцию не должна быть критической, и нужна возможность остановить лопасти на время бури.

Дополнительного оборудования много, например, система тормозов. В России же пока просто не производят необходимого оборудования, а закупать его — слишком дорого. Только массовое производство ветряков поможет такому мероприятию окупиться, и то лишь в долгосрочной перспективе. Однако кое-какие шаги в направлении развития ветровой электроэнергетики Россия все же предпринимала раньше — и продолжает это делать.

Прошлое — далекое и не очень

В 1920-х годах в СССР уже начали разрабатывать предшественников сегодняшних ветряков для отдаленных районов. Работали они по гидравлическому принципу: ветер поднимал воду вверх по столбу, а затем она опускалась и крутила турбину. Так вырабатывался ток. Кстати, тот самый высоченный ветрогенератор в Гайльдорфе работает по тому же принципу.

В 30-х годах изобретатель Анатолий Уфимцев построил на собственные средства миниветроэлектростанцию. Она работала исправно несколько лет и снабжала электричеством его дом вплоть до смерти Уфимцева. В последующие годы в СССР продолжали выпускать ветряки, но с популяризацией топливной промышленности и строительством АЭС все меньше и меньше.

Ветростанция А. Г. Уфимцева — первая и единственная в мире, способная давать вполне выровненную электроэнергию от беспорядочных порывов ветра.

Писал в 1934 году Владимир Ветчинкин

Крупнейший советский учёный-механик в области аэродинамики

Ветростанция А. Г. Уфимцева в Курске. Фото: Википедия

Однако после 2000-х ветряками в России снова стали интересоваться. «Росатом» еще в 2017 году пообещал построить сеть ветряных электростанций по всей стране и таким образом «возродить отрасль». Помочь взялись в голландской компании Lagerwey. Однако специалисты выразили сомнение относительно проекта. Угнаться за постоянно растущим рынком и технологиями вот так сразу, с нуля, крайне тяжело.

Сегодня небольшие ветропарки раскиданы по всей стране. Один, например, есть в поселке Куликово Калининградской области. Существует он аж с 1998 года. Ветряки поселок получил в подарок от компании из Дании, и они работают до сих пор (хотя и не без инцидентов). Однако генерация энергии там небольшая, да и дачники строят дома слишком близко к турбинам, не понимая, что это опасно.

Ветряные электростанции недалеко от посёлка Куликово Калининградской области. Фото: Uritsk / Livejournal

В 2018 году самый крупный отечественный ветропарк открыли в Ульяновской области. Сделала это финская компания Fortum совместно с РОСНАНО. Промышленный парк настолько большой, что уже готов выйти на оптовые поставки энергии. Кроме того, при Ульяновском техническом университете открылась кафедра, где готовят специалистов в области электроэнергетики.

Какие могут быть проблемы?

В России существует сложная инфраструктура, которая обслуживает газовую и атомную отрасли энергетики. В этой области заняты тысячи людей. И просто так взять и сменить все это великолепие — пусть даже на более дешевую и экологически чистую — энергию мы не сможем.

Михаил Гусев, инженер подразделения «Электропривод» компании ABB, объясняет: «Россия не испытывает дефицита в электроэнергии. Большинство наших генерирующих предприятий работает ниже коэффициента использования установленной мощности. В арсенале наших энергетиков достаточную долю занимают АЭС и ГЭС, которые имеют ощутимо низкую удельную себестоимость производства электроэнергии по сравнению с генерацией на углеводородном сырье. Поэтому у нас нет острой потребности в развитии альтернативных источников энергии. Но в скором времени она появится, поэтому нужно вовремя начать развивать отрасль».

Отставание России по количеству ветропарков от США и Европы по-прежнему велико. По словам Владимира Максимова, руководителя департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус», основная причина такого положения вещей — в недостаточно эффективных мерах государственной поддержки сегмента ветровой энергетики. Впрочем, в сентябре прошлого года вышло постановление правительства, повышающее инвестиционную привлекательность строительства объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии. Это должно помочь.

«Еще одно существенное препятствие для развития ветроэнергетики в России — высокие требования по уровню местной локализации производства компонентов, который должен достигать 65%, — говорит Владимир Максимов. — Например, уровень локализации крупнейшего отечественного объекта, ветропарка в Ульяновске, составляет всего 28%. Проект спасло только то, что он был утвержден еще в 2015 году».

Промышленный ветропарк в Ульяновской области, построенный финской компанией Fortum. Фото: Twitter @ VostockCapital_

Другая проблема — тонкости нормативной базы. Михаил Гусев говорит: «Закон вынуждает рассматривать ветроустановку как уникальное сооружение из-за ее высоты, налагая ряд нелогичных ограничений. Например, есть требование обустраивать подъездные пути к ветряным электростанциям как автомобильные дороги. Все это ведет к увеличению стоимости ветряков. Но без удовлетворения нормативных предписаний объект не может быть введен в эксплуатацию».

Есть ли перспективы?

Тем не менее со стратегической точки зрения ориентация на импортозамещение должна принести плоды, считает Максимов. Так, в Ульяновске запускается предприятие по изготовлению лопастей для ветроустановок, а в Нижегородской области стартовало производство систем управления и охлаждения.

Российский потенциал ветроэнергетики оценивается экспертами примерно в пять раз выше, чем, например, германский.

Есть и потребность. «В России ветрогенераторные установки могут быть востребованы в регионах с децентрализованным энергоснабжением: в Бурятии, на Чукотке, на Сахалине, на Курильских островах, — говорит Иван Назаров, руководитель Инженерного центра НИЦ ‘ТехноПрогресс’. — На этих территориях электроснабжение потребителей не имеет связи с централизованной энергосистемой, а потому есть потребность в автономных источниках энергии. Пока в этих регионах в основном используются дизельные электростанции, конкуренцию которым могут составить альтернативные источники энергии».

Фото: PeterDargatz с сайта Pixabay

«До 2024 года эта отрасль сугубо дотационная, — говорит Михаил Гусев. — Однако и задачи стоят амбициозные: выйти на уровень локализации 65%. Это означает, что начнут работать предприятия по производству компонентов, будет адаптирована нормативная база, и главное — будут построены огромные мощности электроэнергетики. Помножив полученные компетенции на территорию нашей страны, где есть стабильный ветер, мы получаем безграничные перспективы. Главная цель для отрасли — стать конкурентной традиционным видам выработки электроэнергии».

Иван Назаров полагает: существует несколько векторов возможного развития России в области ветроэнергетики. Например, закупка и монтаж «под ключ» готовых зарубежных ветрогенераторных установок. Другой вариант — освоение западных технологий и организация с их помощью более масштабного производства на базе уже имеющегося в стране.

Это тоже интересно:

№1 Ветрогенератор для дома. Готовая система «Базовая» до 250 кВт*ч в месяц

Данная система способна вырабатывать до 250 кВт*час электроэнергии в месяц

1. Ветроустановка FLAMINGO AERO-3.1 (48В) (в комплекте: контроллер заряда АБ, выносной информационный пульт) 1 шт. Цена: 2214 USD

2. Мачта консольная ферменная, высота — 17 м — 1шт. Цена: 2690 USD

3. Инвертор мощностью 2,4 кВт — 1шт. Цена: 568 USD

4. Аккумуляторные батареи — 4 шт. Цена: 1560 USD

Всего за основное оборудование: 7032 USD

*Доп. Материалы. Уточняется по привязке к местности. 

** Без монтажных, фундаментных работ и логистики.

Актуальность цен на 1.05.2021.

Ветроустановка Flamingo Aero-3.1 предназначена для обеспечения электроэнергией небольших объектов.Ветроустановка Flamingo Aero применяется как в местах, где отсутствует сетевая энергия (туристические лагеря, фермерские хозяйства, дачные участки, питание автономных комплексов), так и в качестве резервного источника электроэнергии для частных домов, коттеджей.

На Ветроустановках Flamingo Aero применена аэромеханическая система стабилизации частоты вращения ветротурбины, позволяющая эксплуатировать ветроугенератор в широком диапазоне скоростей ветра. Тихоходный генератор на постоянных магнитах прямо приводится в движение турбиной. Отсутствие мультипликатора в ветрогенераторе и системы возбуждения генератора обеспечивает высокий ресурс ветроустановки.

В типовой состав системы энергообеспечения нагрузок 220В/50Гц на основе ветрогенератора Flamingo Aero-3.1 входят следующие компоненты:

Головка ветрогенератора Flamingo Aero-3.1 — вырабатывает «грубую» электроэнергию с нестабильными параметрами, зависящими от скорости ветра.

Фотоэлектрический модуль (ФЭМ,солнечный модуль) — опциональный компонент, вырабатывающий дополнительную «грубую» энергию. Повышает надежность энергообеспечения и суммарную выработку энергии.

Аккумуляторная батарея (АБ) — накопитель энергии для согласования графиков выработки и потребления энергии. Применяется кислотная АБ с номинальным напряжением 24В и рекомендуемой емкостью 190 АЧ. Может составляться из двух автомобильных стартерных АБ 12В.

Инвертор — служит для преобразования постоянного тока с аккумуляторов в переменный 220(380)В 50 Гц, пригодный для подключения потребителей электрического тока.

Мачта — служит для установки головки ветрогенератора на высоте 11-17 м, на которой ветровой поток не затеняется препятствиями и имеет достаточную скорость.

Типы и конструкция ветряных генераторов

Типы и конструкция ветряных генераторов
Статья
Учебники по альтернативной энергии
19.06.2010
24.07.2021
Учебные пособия по альтернативным источникам энергии

Типы ветряных генераторов

Ветряная турбина состоит из двух основных компонентов, и, рассмотрев один из них, конструкцию лопастей ротора в предыдущем учебном пособии, теперь мы можем взглянуть на другую, ветряную турбину Генератор или WTG’s , который представляет собой электрическую машину, используемую для выработки электроэнергии.Электрический генератор с низкой частотой вращения используется для преобразования механической вращательной мощности, производимой энергией ветра, в полезную электроэнергию для снабжения наших домов и лежит в основе любой ветроэнергетической системы.

Преобразование вращательной механической энергии, генерируемой лопастями ротора (известной как первичный двигатель), в полезную электрическую мощность для использования в бытовых системах электроснабжения и освещения или для зарядки аккумуляторов может быть выполнено с помощью любого из следующих основных типов вращательного движения. электрические машины, обычно используемые в ветроэнергетических установках:

• 1.Машина постоянного тока (DC), также известная как Dynamo
• 2. Синхронная машина переменного тока (AC), также известная как генератор переменного тока
• 3. Индукционная машина переменного тока (AC), также известный как генератор переменного тока

Все эти электрические машины являются электромеханическими устройствами, которые работают по закону электромагнитной индукции Фарадея. То есть они действуют за счет взаимодействия магнитного потока и электрического тока или потока заряда.Поскольку этот процесс обратим, та же машина может использоваться как обычный электродвигатель для преобразования электроэнергии в механическую энергию или как генератор, преобразующий механическую энергию обратно в электрическую.

Ветряная турбина Индукционный генератор

Электрические машины, которые чаще всего используются для ветряных турбин, работают как генераторы, при этом синхронные генераторы и индукционные генераторы (как показано) обычно используются в более крупных системах ветряных генераторов.Обычно небольшие или самодельные ветряные турбины, как правило, используют низкоскоростной генератор постоянного тока или динамо, поскольку они маленькие, дешевые и их намного проще подключить.

Имеет ли значение, какой тип электрического генератора мы можем использовать для производства энергии ветра. Простой ответ — и да, и нет, поскольку все зависит от типа системы и приложения, которое вы хотите. Низковольтный выход постоянного тока от генератора или динамо-машины старого типа можно использовать для зарядки батарей, в то время как более высокий синусоидальный выход переменного тока от генератора переменного тока может быть подключен непосредственно к местной сети.

Кроме того, выходное напряжение и потребляемая мощность полностью зависят от имеющихся у вас приборов и от того, как вы хотите их использовать. Кроме того, расположение ветряного генератора, будет ли ветровой ресурс поддерживать его в постоянном вращении в течение длительных периодов времени, или скорость генератора и, следовательно, его мощность будут изменяться вверх и вниз в зависимости от имеющегося ветра.

Производство электроэнергии

A Ветряная турбина Генератор — это то, что производит ваше электричество, преобразовывая механическую энергию в электрическую.Давайте проясним здесь, что они не создают энергии и не производят больше электрической энергии, чем количество механической энергии, используемой для вращения лопастей ротора. Чем больше «нагрузка» или электрическая нагрузка на генератор, тем больше механической силы требуется для вращения ротора. Вот почему генераторы бывают разных размеров и производят разное количество электроэнергии.

В случае «ветряного генератора», ветер толкает непосредственно лопасти турбины, что преобразует линейное движение ветра во вращательное движение, необходимое для вращения ротора генератора, и чем сильнее ветер толкает, тем сильнее может быть произведено больше электроэнергии.Тогда важно иметь хорошую конструкцию лопастей ветряной турбины, чтобы извлекать как можно больше энергии из ветра.

Все электрические турбогенераторы работают из-за эффектов перемещения магнитного поля мимо электрической катушки. Когда электроны проходят через электрическую катушку, вокруг нее создается магнитное поле. Точно так же, когда магнитное поле движется мимо катушки с проволокой, в катушке индуцируется напряжение, как определено законом магнитной индукции Фарадея, заставляя электроны течь.

Простой генератор, использующий магнитную индукцию

Затем мы можем видеть, что при перемещении магнита мимо одиночной проволочной петли в проволочной петле индуцируется напряжение, известное как и ЭДС (электродвижущая сила), из-за магнитного поля магнит.

Когда в проводной петле возникает напряжение, электрический ток в форме потока электронов начинает течь по петле, генерируя электричество.

Но что, если бы вместо одной отдельной проволочной петли, как показано, у нас было бы много петель, намотанных вместе на одном и том же каркасе, чтобы сформировать катушку из проволоки, гораздо большее напряжение и, следовательно, можно было бы генерировать ток для того же количества магнитного потока.

Это связано с тем, что магнитный поток проходит через большее количество проводов, создавая большую ЭДС, и это основной принцип закона электромагнитной индукции Фарадея, и генератор переменного тока использует этот принцип для преобразования механической энергии, такой как вращение ветряной турбины или гидроэлектростанции. турбина, в электрическую энергию, производящую синусоидальную форму волны.

Итак, мы видим, что есть три основных требования для выработки электроэнергии, а именно:

• Катушка или набор проводников
• Система магнитного поля
• Относительное движение между проводниками и полем

Чем быстрее Катушка с проволокой вращается, тем больше скорость изменения магнитного потока, отсекаемого катушкой, и тем больше индуцированная ЭДС внутри катушки. Точно так же, если магнитное поле становится сильнее, наведенная ЭДС увеличится при той же скорости вращения.Таким образом: Индуцированная ЭДС Φ * n. Где: «Φ» — поток магнитного поля, а «n» — скорость вращения. Также полярность генерируемого напряжения зависит от направления магнитных линий потока и направления движения проводника.

Существует два основных типа электрического генератора и генератора переменного тока: генератор с постоянными магнитами и генератор с возбужденным полем , причем оба типа состоят из двух основных частей: статора и ротора .

Статор является «неподвижной» (отсюда и название) частью машины и может иметь либо набор электрических обмоток, образующих электромагнит, либо набор постоянных магнитов в рамках своей конструкции. Ротор — это часть машины, которая «вращается». Опять же, ротор может иметь вращающиеся выходные катушки или постоянные магниты. Как правило, генераторы и генераторы переменного тока, используемые для генераторов ветряных турбин, определяются тем, как они создают свой магнетизм, будь то электромагниты или постоянные магниты.

У обоих типов нет реальных преимуществ и недостатков. Большинство бытовых ветряных генераторов на рынке используют постоянные магниты в своей конструкции турбогенератора, которые создают необходимое магнитное поле при вращении машины, хотя некоторые действительно используют электромагнитные катушки.

Эти высокопрочные магниты обычно изготавливаются из редкоземельных материалов , таких как неодимовое железо (NdFe) или самарий-кобальт (SmCo), что устраняет необходимость в обмотках возбуждения для обеспечения постоянного магнитного поля, что приводит к более простой и прочной конструкции. строительство.Обмотки намотанного поля имеют то преимущество, что их магнетизм (и, следовательно, мощность) согласовывается с изменяющейся скоростью ветра, но для создания необходимого магнитного поля требуется внешний источник энергии.

Теперь мы знаем, что электрический генератор обеспечивает средство преобразования энергии между механическим крутящим моментом, создаваемым лопастями ротора, называемым первичным двигателем, и некоторой электрической нагрузкой. Механическое соединение генератора ветряной турбины с лопастями ротора осуществляется через главный вал, который может быть либо простым прямым приводом, либо с помощью редуктора для увеличения или уменьшения скорости генератора относительно скорости вращения лопастей.

Использование редуктора позволяет лучше согласовать скорость генератора со скоростью турбины, но недостатком использования редуктора является то, что как механический компонент он подвержен износу, что снижает эффективность системы. Однако прямой привод может быть более простым и эффективным, но вал и подшипники ротора генератора подвергаются полному весу и вращательной силе лопастей ротора.

Кривая выходной мощности ветряного генератора

Таким образом, тип ветряного генератора, необходимый для конкретного места, зависит от энергии, содержащейся в ветре, и характеристик самой электрической машины.Все ветряные турбины имеют определенные характеристики, связанные со скоростью ветра.

Генератор (или генератор переменного тока) не будет производить выходную мощность до тех пор, пока его скорость вращения не превысит заданную скорость ветра, когда сила ветра на лопасти ротора достаточна для преодоления трения, а лопасти ротора разгоняются достаточно для того, чтобы генератор мог начать производить полезную мощность.

Выше этой скорости включения генератор должен вырабатывать мощность, пропорциональную кубу скорости ветра (K.V ³ ), пока не достигнет максимальной номинальной выходной мощности, как показано.

Выше этой номинальной скорости ветровые нагрузки на лопасти ротора будут приближаться к максимальной прочности электрической машины, и генератор будет производить свою максимальную или номинальную выходную мощность по мере достижения окна номинальной скорости ветра.

Если скорость ветра продолжит увеличиваться, генератор ветряной турбины остановится в точке отключения, чтобы предотвратить механическое и электрическое повреждение, что приведет к нулевой выработке электроэнергии. Тормозом для остановки генератора из-за его повреждения может быть либо механический регулятор, либо электрический датчик скорости.

Купить ветрогенератор, такой как ECO-WORTHY 400 Вт ветряной турбины для зарядки аккумулятора, непросто, и необходимо учитывать множество факторов. Цена только одна из них. Обязательно выбирайте электрическую машину, соответствующую вашим потребностям. Если вы устанавливаете систему, подключенную к сети, выберите генератор сетевого напряжения переменного тока.

Если вы собираетесь установить аккумуляторную систему, поищите генератор постоянного тока для зарядки аккумуляторов. Также учитывайте механическую конструкцию генератора, такую ​​как размер и вес, рабочая скорость и защита от окружающей среды, поскольку он будет проводить весь свой срок, установленный на вершине столба или башни.

В следующем уроке о ветряных генераторах мы рассмотрим машины постоянного тока и то, как мы можем использовать генератор постоянного тока для производства электроэнергии из энергии ветра. Чтобы узнать больше о «Генераторах ветряных турбин» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных ветроэнергетических системах, или изучить преимущества и недостатки энергии ветра, нажмите здесь, чтобы получить копию одного из лучших «Ветряных турбин» Гиды »прямо сейчас с Amazon.

Самые продаваемые сопутствующие товары для турбогенераторов

6 лучших домашних ветряных турбин (для жилых помещений)

Интерес домовладельцев к альтернативным источникам энергии быстро растет, поэтому мы выбрали 6 лучших домашних ветряных турбин , доступных в настоящее время на рынке.Поскольку расходы на проживание растут, все больше домовладельцев стремятся сократить расходы.

Выработка собственного электричества — это простой способ сократить ваши счета за электроэнергию вдвое . В то время как солнечная энергия, как правило, является экологически чистым вариантом, энергия ветра — отличное решение для тех, кто живет в районах с надежной скоростью ветра .

Если вы живете в сельской местности и не имеете доступа к электросети, или живете в пригороде и хотите сократить свои счета за коммунальные услуги, домашние ветряные турбины — отличное решение.Все, что требуется, — это немного ноу-хау, немного земли и аккумуляторная батарея высокого напряжения. Примерно за $ 800 вы можете купить себе домашний ветряк среднего класса, который удовлетворит ваши потребности.

6 лучших домашних ветряных турбин

Лучший в целом: WINDMILL 1500 Вт ветрогенератор

• Номинальная скорость ветра: 31 миля в час
• Выход энергии: 1500 Вт
• Высокие точки: Оборудован высоковольтная емкость и выход энергии.
• Не совсем: Это одна из самых дорогих домашних ветряных турбин на рынке.

Как самая популярная домашняя ветряная турбина в нашем списке, комплект Windmill 1500 W действительно впечатляет. Обладая множеством функций и прочным, долговечным корпусом, турбина предлагает домовладельцам возможность сократить свои счета за электроэнергию и потребление невозобновляемых источников энергии.

В целом Windmill 1500W на дороже на , чем другие модели на рынке, но она на компенсирует это по стоимости. Встроенный контроллер заряда, высокая выходная мощность и относительно легкий дизайн — все это возможности экономии денег для домовладельцев, которые плохо знакомы с ветряными турбинами.

Что говорят рецензенты?

Некоторые обозреватели столкнулись с проблемами при конструкции лопастей. Тем не менее, сервисная служба производителя великолепна , и они готовы и могут заменить все дефектные блоки, не задавая вопросов.

Вдобавок покупатели сообщают, что турбина абсолютно бесшумна и не издает шума даже в ветреные дни.Это отличный аргумент для домовладельцев, которые хотят установить свои турбины в более густонаселенных районах или рядом со своим домом.

Особенности и рекомендации

Трехлопастная турбина изготовлена ​​из высококачественного стекловолокна с защитным покрытием от УФ-излучения. Он разработан для работы на полную мощность при скорости ветра 31 миль в час.

Скорость ветра при включении составляет 5,6 миль в час , что означает, что эта турбина лучше всего подходит для мест с умеренным ветром. А если турбина встречает сильные порывы ветра или скачки, система автоматического торможения может быстро исправить и предотвратить чрезмерную зарядку аккумулятора.

Система 24 В имеет рекомендованную емкость батареи 200 А или выше и способна обеспечивать питание небольших автономных домашних систем. Хотя выходная мощность 1500 Вт не предназначена для удовлетворения потребностей всего домашнего хозяйства, ее можно легко подключить к солнечной батарее. Это предлагает большую гибкость для домовладельцев, которые хотят полностью экологизировать и уменьшить свою зависимость от городских сетей.

Турбогенератор также оснащен встроенным контроллером заряда MPPT . Интегрированная система не требует дополнительных наворотов и полностью автономна, без батареи. В случае неисправности каких-либо деталей Windmill предлагает гарантию производителя сроком сроком на один год.

См. Цену на Amazon

Следующее лучшее: комплект ветрогенератора Tumo-Int 1000 Вт с контроллером усиления ветра

• Номинальная скорость ветра: 28 миль в час
• Выход энергии: 1000 Вт
• High Points: Хорошая выходная мощность и низкая скорость включения.
• Not-So: Довольно большой и тяжелый, который не идеален для установки на крыше или жилом доме на колесах.

Длинная и тонкая ветряная турбина Tumo-Int на первый взгляд кажется небольшой промышленной ветряной турбиной. Его белая 3-лопастная турбина оснащена генератором мощностью 1000 Вт , который может заряжать аккумуляторную батарею 48 В , что является впечатляющим достижением для ветряной турбины в жилых помещениях.

Цена приемлемая для такой турбины, хотя вы можете найти более высокую мощность по более низкой цене у других марок.И хотя весь блок работает с внушительными 77 фунтами , турбина практически бесшумна и не производит шума.

Что говорят рецензенты?

В целом рецензенты довольны ветряком Tumo-Int. Его возможности превосходят другие модели на рынке, он надежен и эффективен. Один опытный покупатель использовал их для замены своих старых стандартных ветряных турбин Southwest в Скалистых горах.

Тем не менее, будущие покупатели должны с осторожностью относиться к установке .Это непростой процесс, если вы не являетесь опытным домашним мастером, и контроллер трудно сбросить до ваших предпочтительных настроек. Хотя поначалу это может оттолкнуть, компания предоставляет англоязычный персонал по обслуживанию клиентов, который поможет с любыми проблемами, которые могут возникнуть.

Особенности и рекомендации

Начальная скорость ветра составляет всего 5,6 миль в час , что означает, что он отлично подходит для климата со слабым ветром. Он может выдержать до 90 миль в час , поэтому не следует размещать его в местах, подверженных ураганам, торнадо или сильным штормам.В идеале подходящая среда — это территория с годовой скоростью ветра менее 8 миль в час.

При максимальной эффективности турбина Tumo-Int может генерировать 1050 Вт мощности, что на 50 Вт больше номинальной мощности. В комплект также входит контроллер MPPT и дамп нагрузки, который определяет и регулирует напряжение в реальном времени. В запатентованном генераторе используется термостойкая тефлоновая проволока, а корпус колеса устойчив к коррозии для максимальной защиты.

Узнать цену на Amazon

Лучший бюджетный выбор: Happybuy Wind Turbine 600W White Lantern

• Рейтинг скорости ветра: 27 миль в час
• Энергопотребление: 600 Вт
• Высшие точки: Вертикальный фонарь дизайн отлично подходит для городских территорий.
• The Not-So: Его генератор производит лишь небольшое количество энергии.

Happybuy Wind Turbine 600W — одна из самых уникальных домашних ветряных турбин, представленных на рынке. Эта турбина с изогнутыми вертикальными лопастями, имитирующими форму фонаря , предназначена для выработки энергии без необходимости в большом количестве воздушного пространства.

Футуристический внешний вид сочетается со скромной производительностью энергии, а сам бренд предлагает ряд вариантов мощности, от 100 Вт до 600 Вт .Хотя это и близко не соответствует потребностям среднего домохозяйства, компактная конструкция ножей позволяет размещать несколько устройств на одном заднем дворе, удваивая или утраивая потенциал мощности.

Что говорят рецензенты?

Достаточное количество рецензентов прокомментировали неожиданный размер устройства, поскольку он на намного больше, чем указано в списке продуктов . Это может вызвать беспокойство у тех, кто ищет незаметную и небольшую ветряную турбину, которую можно спрятать подальше от глаз.

Тем не менее, установка проста и понятна, , поэтому покупатели, впервые покупающие продукцию, остались довольны процессом по сравнению с другими более сложными моделями. Большинство из них соединили свои турбины с наборами солнечных панелей для получения максимальной мощности и использовали турбину для небольших устройств, таких как фонтаны для воды на открытом воздухе и инверторы для жилых автофургонов.

Особенности и соображения

Одной из самых популярных особенностей ветряной турбины Happybuy является то, что она может работать в условиях слабого ветра. При начальной скорости ветра 4,5 миль / ч турбина может быстро начать выработку энергии. Однако это только начальная скорость ветра, поэтому генератор не сможет производить указанную мощность, пока не достигнет номинальной скорости ветра 27 миль в час.

Фонарь уникальной конструкции позволяет размещать его в тесноте. Имея вдвое меньший средний радиус ротора стандартной домашней ветряной турбины, Happybuy Wind Turbine легкий, компактный и простой в установке на небольших задних дворах или на крыше.Турбина также может собирать энергию из турбулентного воздушного потока вокруг зданий и сооружений, что делает ее идеально подходящей для городских условий.

Турбина предлагается в двух холодных цветах, включая белый и красный. Каждая модель оснащена 5 лезвиями из углеродного волокна, которые обладают антикоррозийной и УФ-защитой . Встроенный контроллер отслеживания максимальной мощности регулирует ток и напряжение генератора 24 В, а система автоматического торможения защищает турбину от внезапных порывов ветра.

См. Цену на Amazon

Лучший вариант среднего уровня: Windmax HY400 500 Вт ветрогенератор для дома

• Номинальная скорость ветра: 27 миль в час
• Выходная мощность: 500 Вт
• Высокие точки : Обновленная 5-лопастная модель хорошо работает в условиях слабого ветра.
• Not-So: Низкая мощность и напряжение означает, что он подходит только для питания устройств малой емкости.

Хотя ветряная турбина Windmax HY400 оснащена только генератором мощностью 500 Вт, она по-прежнему работает как шарм.В общем, Windmax — отличная покупка для начинающих покупателей, которые ищут надежную и эффективную модель среднего класса.

Турбина с черными лопастями и белым ротором не самая стильная на рынке. Тем не менее, его обновленная модель с 5 лопастями по сравнению с предыдущей моделью Windmax с 3 лопастями по-прежнему может помочь снизить ваши счета за электроэнергию в безветренные дни. Это бесшумный, прочный и позиционируется как , не требующий обслуживания . Для большинства это проверяет все возможности домашней ветряной турбины с низким уровнем шума.

Что говорят рецензенты?

От островитян до жителей Северного Техаса рецензенты сообщают об успехе своей турбины Windmax HY400. Турбина надежна, но не производит много энергии, если скорость ветра не превышает миль в час. Однако рецензенты сообщают, что лопасти все равно будут вращаться в условиях слабого ветра.

Несколько покупателей использовали свои турбины, чтобы дополнить производство зеленой энергии в ночное время, когда солнечные батареи не работают. Это позволяет на увеличить выход альтернативной энергии для домовладельцев, не подключенных к электросети.

Особенности и рекомендации

Windmax HY400 может похвастаться первоклассной совместимостью с солнечными панелями . В сочетании с солнечной батареей ветряная турбина может работать при 650Вт . Однако при использовании только ветра номинальная мощность составляет всего 400 , а максимальная мощность составляет 500 в ветреные дни.

Лопасти из нейлона и армированного стекловолокна управляются с помощью аэродинамического ограничения скорости лопастей и электромагнитного контроля превышения скорости.Эти дополнительные меры защиты обеспечивают безопасную и эффективную работу даже в условиях сильного ветра со скоростью более 60 миль в час.

В дополнение к комплекту вам необходимо приобрести столб для установки турбины и аккумуляторную батарею для сбора собранной энергии. Турбина оснащена контроллером и проводом, длина которого составляет около 20-30 футов, , поэтому в целях безопасности монтажный столб не должен быть выше 25 футов.

См. Цену на Amazon

Лучшая домашняя ветряная турбина для Влажные зоны: Морской ветроэнергетический генератор мощностью 2000 Вт

• Номинальная скорость ветра: 28 миль в час
• Выходная энергия: 2000 Вт
• Высшие точки: Может использоваться на суше или в воде.
• Не так: Очень дорого и требует больших вложений для большинства домовладельцев.

Эта ветряная турбина современного вида — , гладкая и эффективная . Морская ветряная турбина с 3 лопастями из углеродного волокна может собирать достаточно энергии для питания небольших устройств и бытовой техники без звука.

Турбина оснащена всем стандартным оборудованием, а также несколькими дополнительными функциями, такими как защита от превышения скорости . Домовладельцы могут свободно размещать свои турбины, где им заблагорассудится, даже в открытых водоемах , не беспокоясь.Ограниченная гарантия сроком на один год также предлагает чувство комфорта для начинающих покупателей, которые могут опасаться высокой цены.

Что говорят рецензенты?

Рецензенты в целом впечатлены конструкцией морской ветряной турбины. Благодаря легкому и небольшому корпусу турбина остается прочной и крепкой на . Это пригодится тем, кто живет в районах, подверженных неблагоприятным погодным условиям, например, ураганам.

С другой стороны, рецензенты также хвалят производительность турбины.Хотя это не промышленная ветряная электростанция, турбина выполняет свою работу и работает хорошо. Это незаменимый для тех, кто полагается исключительно на энергию ветра для получения электроэнергии в автономных ситуациях.

Особенности и соображения

Ключевым аргументом в пользу этой домашней ветряной турбины является то, что ее можно установить на суше или в водоеме , таком как озеро, пруд или пляж. В отличие от других моделей, турбина с защитным покрытием для морских судов способна выдерживать суровые погодные условия и водяные брызги.Если вы живете в прибрежной зоне или имеете домик у озера, то эта турбина идеальна.

Морская ветряная турбина также может производить до 2000 Вт при скорости ветра 28 миль в час . Скорость включения ветра составляет 7 миль в час, что является довольно высоким показателем для отрасли. В конечном счете, турбина не подходит для использования в не ветреных районах и должна использоваться только домовладельцами, которые живут в районах с высокой скоростью ветра.

Корпус изготовлен из прочного литого алюминия и может выдерживать ветер со скоростью до 110 миль в час , что делает его устойчивым к погодным условиям.В комплект не входит необходимая металлическая опора для установки, которая является стандартной, поэтому также следует приобрести 1,5-дюймовую стальную трубу. В целом установка довольно проста, так как для сборки требуется всего 5 деталей.

Турбина оснащена 3-фазным синхронным генератором , который может использоваться для зарядки аккумулятора 12 В . Этой мощности достаточно для работы небольших устройств, таких как ноутбуки, инструменты, фонари или телефоны. Если вы хотите обеспечить электроэнергией все домашнее хозяйство, следует использовать как минимум 3 турбины.Их можно связать вместе, как солнечные батареи, при условии, что они расположены на расстоянии примерно футов друг от друга.

См. Цену на Amazon

Лучшая домашняя ветряная турбина для высоких скоростей ветра: 2000 Вт, 11 лопастей, ветряная турбина General Freedom II, штат Миссури,

• Номинальная скорость ветра: 15 миль в час
• Выходная энергия: 2000 Вт
• Высокие показатели: Выдерживает скорость ветра до 125 миль в час.
• Не так: У него нет хороших отзывов пользователей.

Обладая звездообразным дизайном, сверхсовременный и элегантный Missouri General Freedom II является одной из самых привлекательных домашних ветряных турбин на рынке. Турбина бывает черного или белого цвета и предлагает колоссальную выходную мощность 2000 Вт. При скромной цене турбина большой мощности на дешевле, чем другие модели в том же диапазоне мощности.

Компания Missouri Wind and Solar известна в энергетической отрасли по количеству меди, используемой в ее установках.Их ротор Freedom PMG содержит , в два раза больше меди , чем PMA в стиле Delco, что означает, что он может заряжать аккумуляторную батарею быстрее, чем другие генераторы. Более того, компания предлагает 3-летнюю ограниченную гарантию и пожизненную гарантию, что их турбина не сломается при нормальном использовании.

Что говорят рецензенты?

В то время как спецификации, перечисленные в описании продукта, содержат высококачественные детали и максимальную мощность, обзоры говорят о другом. Судя по опыту покупателей, Missouri General Freedom II не производит такой мощности, как рекламируемый .Один из таких покупателей заявил, что они не собирали много энергии, даже когда в их районе прошел сильный шторм.

С другой стороны, один рецензент утверждает, что задний подшипник на его агрегате вышел из строя через три месяца после покупки. Подшипник был неисправен, и его пришлось заменить самостоятельно. Это стоило времени и денег рецензенту. Исходя из этих отрицательных отзывов, эта ветряная турбина находится ниже в нашем списке , чем другие бренды, у которых может быть не так много разрекламированных наворотов.

Особенности и рекомендации

В комплект входит 11 лопастей из оцинкованного углеродного волокна , которые способны выдерживать невероятную скорость ветра и ненастную погоду без ржавчины и повреждений. Это отлично подходит для тех, кто живет в районах, подверженных прибрежной влажности или сильным штормам, которые часто дуют.

Скорость ветра при включении 6 миль в час не самая высокая и не самая низкая на рынке. И хотя турбина может эффективно работать в широком диапазоне ветровых условий, она лучше всего подходит для средней скорости 15 миль в час.Эта относительно низкая скорость ветра частично объясняется большим количеством лопастей.

В турбине используется система натяжения проволоки , а не контактные кольца , которые могут сломаться или выйти из строя. Freedom II PMG также сконструирован с 28 магнитами и более надежен, чем роторы со щетками. Таким образом, хотя цена выше, чем у дешевых моделей ветряных турбин, ваши деньги хорошо вложены, поскольку Missouri General Freedom II надежен и долговечен.

Узнать цену на Amazon

Вернуться к началу

Полное руководство для покупателя домашних ветряных турбин

Выбор подходящей ветряной турбины для вашего дома

Домашняя ветряная турбина, безусловно, является инвестицией.Модели высшего уровня могут легко стоить вам 1000 долларов или более , поэтому важно сначала учесть несколько ключевых факторов, прежде чем делать свой выбор.

Планируете ли вы использовать ветряную турбину для освещения амбаров или подземного бункера, существуют различные модели, которые подойдут для ваших нужд. От дешевых устройств малой мощности до комплектов морского класса — каждый найдет что-то для себя.

Насколько ветрено в вашем районе?

Это самое важное соображение, которое вы должны учитывать при выборе турбины для своего дома.Если вы получаете очень при низкой скорости ветра , живете в густонаселенной местности или часто испытываете ураганные ветры, то ветряная турбина, вероятно, не лучший вариант.

В среднем домашние ветряные турбины нуждаются в минимальном количестве ветра для работы. Это зависит от модели, но большинство часов составляет около 6-7 миль в час . Номинальная скорость ветра для полного производства энергии обычно составляет около 27 миль в час для стандартных агрегатов. Если вы живете в районе, где постоянно дует ветер, подойдет обычная бытовая турбина.

Однако, если вы регулярно сталкиваетесь с низкой скоростью ветра, вам нужно искать модели с более низким порогом. Одним из самых важных факторов являются лезвия. Те, у которых больше лопастей, например с 9 по 11, имеют на большую площадь поверхности, вес и крутящий момент на , чтобы ротор вращался. Это означает, что они по-прежнему смогут работать в условиях слабого ветра, в то время как модели с 3 лопастями — нет.

При покупке домашней ветряной турбины обратите внимание на следующие характеристики продукта:

• Начальная скорость ветра
• Скорость включения
• Номинальная скорость ветра
• Безопасная скорость ветра

Какая у вас средняя энергия потребление?

Среднее американское домохозяйство с современной техникой потребляет около 8000-9400 кВтч электроэнергии в год. Если вы хотите полностью отказаться от сети, вам необходимо достичь минимального порогового значения выходной мощности от 5 до 15 кВт. Большинство домашних ветряных турбин не соответствуют этому минимуму, поэтому их необходимо использовать вместе с другими турбинами или другим источником энергии.

Если вам нужны только небольшие устройства, такие как насос для уличного пруда, тогда вам подойдет небольшая турбина средней мощности. Те, у кого 400–1000 Вт мощности, могут заряжать небольшие приборы, такие как ноутбуки, телефоны, фонари, электроинструменты и многое другое.Если вы хотите использовать турбину в сочетании с инвертором для дома на колесах, вам, вероятно, понадобится больше.

Где вы планируете установить ветряную турбину?

Ветровые турбины предназначены для размещения высоко в воздухе. Турбина и генератор должны быть установлены на высокой опоре высотой около 25-60 футов . Однако турбины не ограничиваются только большими полями или вершинами холмов; домашние ветряные турбины также можно разместить на крыше (например, в вашем саду на крыше) или в водоеме.

В зависимости от доступной вам площади квадратных футов , существует множество вариантов. Для тех, кто живет в более компактных условиях, необходима турбина с небольшим радиусом ротора. С другой стороны, если вы хотите установить турбину на крыше, вам понадобится модель , которая не будет тяжелой и громоздкой.

Имейте в виду, что каждая турбина должна быть помещена в буферную зону . Две турбины никогда не должны располагаться рядом друг с другом.Самый простой способ определить правильное расстояние для размещения — это умножить радиус лопастей турбины на 10. Это даст вам общую оценку, хотя предпочтительнее проконсультироваться с производителем.

Собираетесь ли вы соединить ветряную турбину с альтернативным источником энергии?

Ветряные турбины отлично работают, когда в паре с солнечной батареей , так как это максимизирует вашу способность производить энергию. В течение дня солнечные панели могут поглощать солнечные лучи, а ветряная турбина может генерировать энергию с помощью вечерних порывов ветра.Если вы хотите полностью отключиться от электросети, то эта пара — самый надежный выбор, поскольку вы не всегда можете гарантировать, что будете получать достаточно ветра каждый день.

С другой стороны, если вы действительно хотите использовать исключительно ветряную энергию, вам нужно будет искать комплекты высокой мощности . 100–1000 Вт не будет производить достаточно энергии и просто тратит ваше время, деньги и энергию. Те, у которых более 3 лезвия и выходная мощность 2000 Вт , намного лучше подходят для обитателей домиков и автономных систем.

Вернуться к началу

Критерии выбора: как мы оценили лучшие домашние ветряные турбины

Основываясь на ряде факторов, включая количество лопастей, вес, номинальную скорость ветра, выходную мощность и характеристики, мы выбрали 6 лучших домашних ветряных турбин на рынке.

В нашем рейтинге упор делается на полезность, эффективность и надежность , а также на с учетом цены и практического опыта. В качестве источника зеленой энергии для жилых домов эти ветряные турбины также должны иметь минимальное количество энергии.

Лопасти

Количество и размер лопастей влияют на общую эффективность и полезность ветряной турбины. Те, у которых меньше лопастей, заставят ротор вращаться быстрее, генерируя больше энергии на более высоких скоростях. А те, у кого больше лопастей, будут воспринимать низкие скорости ветра и могут работать без необходимости постоянно сильного ветра.

С другой стороны, длина лезвия также является важным фактором.Если лопатка длинная, то для турбины потребуется буферная зона большего размера. Лезвия с маленькими или компактными лезвиями лучше подходят для городских районов, где пространство имеет большую проблему.

Рейтинг скорости ветра

Рейтинг скорости ветра — это среднего количества ветра, необходимого для или турбины для работы с максимальной эффективностью. Хотя турбина по-прежнему будет вырабатывать электроэнергию на скоростях ниже номинальной, она не сможет обеспечить указанную мощность, если не получит номинальную скорость ветра или выше.В общем, те, у кого более низкая скорость ветра, оцениваются выше, потому что они предлагают наибольшую гибкость для домовладельцев.

Вес

Хотя общий вес комплекта не является самым важным фактором, он все же влияет на размещение. Если комплект тяжелый, то для его поддержки потребуется дорогая и прочная штанга . Его также нельзя размещать на крышах или вокруг других конструкций, которые могут быть повреждены в случае выхода из строя опоры. В конечном счете, чем легче прибор, тем лучше. Вы также получите дополнительный бонус в виде меньшей оплаты доставки!

Выходная энергия

В целом выходная мощность генератора является наиболее важным фактором для большинства покупателей. В конце концов, вся цель ветряной турбины — преобразовывать энергию ветра в электричество. Любая модель мощностью менее 500 Вт бесполезна, если только вы не планируете использовать ее для питания цепочки уличных фонарей или зарядки телефона. Средняя мощность недорогой домашней ветряной турбины составляет около 1000 Вт .Это отличная отправная точка для начинающих покупателей.

Характеристики

Ветряные турбины — это простые устройства, которые обычно не оснащены множеством наворотов. Однако есть несколько особенностей, благодаря которым одна турбина стоит выше другой.

Как и в большинстве случаев, чем больше возможностей предлагает домашняя ветряная турбина, тем лучше соотношение цены и качества. Это особенно актуально для тех, у кого есть встроенные дампы нагрузки и контроллеры заряда MPPT.

Вот наиболее часто встречающиеся предлагаемые функции:

• автоматические тормозные системы
• контроллеры заряда
• низкая ветровая эффективность
• защитное покрытие (морское, анти-УФ, антикоррозийное)

Вернуться к началу

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как работают ветряные турбины?

Основная работа ветряной турбины на самом деле довольно проста: ветер вращает лопасти турбины вокруг ротора, который затем вращает генератор, чтобы произвести электричество , которое хранится во внешней аккумуляторной батарее.Будь то ветряная турбина промышленного уровня на ветряной электростанции или небольшая бытовая турбина на заднем дворе, общий принцип один и тот же.

В целом, вы должны размещать ветряные турбины в зоне с минимальным ветром. Для средней домашней ветряной турбины это обычно скорость ветра 5,5 миль в час или более . Без этого минимального количества ветра лопасти просто не будут вращаться, и электричество не будет производиться.

Однако номинальная выходная мощность турбины не может быть достигнута, если турбина не имеет доступа к ее номинальной скорости ветра, которая представляет собой среднее количество ветра , необходимое для того, чтобы генератор работал с максимальной мощностью.Например, турбина мощностью 500 Вт , рассчитанная на скорость ветра 27 миль в час, будет генерировать около 100 Вт мощности только при скорости ветра 10–12 миль в час.

Какова средняя выходная мощность ветряной турбины?

Большинство домашних ветряных турбин рекламируют мощность от до Вт. Однако фактическая мощность зависит от скорости ветра и эффективности генератора. Хотя некоторые модели имеют высокую номинальную мощность, они могут работать только при очень высоких скоростях ветра, недоступных для большинства домовладельцев в их районе.

Дорогие устройства могут производить 2000 Вт и заряжать батарейных блоков 12-24-48 В . В сочетании с 3 или более блоками турбины могут полностью обеспечить энергией небольшое домашнее хозяйство. Однако большинство домовладельцев не хотят создавать мини-ветряные электростанции на своей территории, поэтому сеть турбин и солнечных панелей — лучший вариант, если вы планируете полностью отказаться от электросети.

Может ли ветряная турбина выдерживать ненастную погоду?

В зависимости от модели, которую вы покупаете, ветряные турбины обладают удивительной способностью противостоять сильным штормам , штормам и порывам ветра.Как правило, домашние ветряные турбины могут управлять скоростью ветра до 90-100 миль в час , прежде чем они начнут ломаться или выходить из строя.

Тем, кто живет в районах, подверженных ураганам или частым торнадо , не следует устанавливать ветряные турбины , поскольку они могут представлять угрозу безопасности и обязательно выйдут из строя в какой-то момент. В этом случае солнечная батарея более эффективна в качестве альтернативного источника энергии.

Что касается дождя, практически все турбины среднего класса покрыты антикоррозийными материалами , устойчивыми к ржавчине и воздействию воды.Некоторые модели можно даже разместить в морской среде, например, в прибрежных районах или небольших водоемах в сельской местности.

Сколько денег мне сэкономит ветряк в месяц?

Сумма денег, которую вы сэкономите, используя ветряную турбину, полностью зависит от вашего среднего потребления электроэнергии в семье и стандартной цены на электроэнергию в вашем районе. В среднем американское домохозяйство будет использовать около 780 кВтч в месяц .

Если у вас достаточно ветряных турбин для производства 5 кВт , вам нужно будет удовлетворить свои потребности в энергии и иметь доступ к разумной скорости ветра в течение года, тогда вы сможете сократить свои счета за электроэнергию до нуля.Фактически, электрическая компания может заплатить вам за любую дополнительную энергию, которую вы произведете и продадите обратно.

Однако, чтобы выполнить эту квоту, вам потребуется установить минимум три турбины мощностью 2000 Вт , что является дорогостоящим предварительным вложением. С другой стороны, небольшой ветроэнергетический комплекс, который включает в себя 1 или 2 турбины на вашем участке, может легко сократить ваши счета за электроэнергию вдвое, и вы можете значительно сократить расходы на коммунальные услуги в самые ветреные времена года.Для преданных домашних мастеров средняя экономия составляет от 50 до 90%.

Вернуться к началу

Генераторы для ветряных турбин — Часть 2: Как выбрать один

Генераторы разные

Есть несколько типов генераторов, которые могут быть связаны с небольшими ветряными турбинами: наиболее важно типы постоянного или переменного тока, а также синхронные или асинхронные, которые работают с постоянными магнитами или возбуждением электрического поля соответственно. Выбор зависит от различных факторов, таких как применение (автономное или подключенное к сети), тип нагрузки, технологичность, номинальная выходная мощность, частота вращения турбины и стоимость.Тем не менее, все эти электрические машины являются электромеханическими устройствами, работающими по закону электромагнитной индукции Фарадея.

Синхронный и асинхронный

Как объяснялось в приквеле к этой статье, вращающаяся часть генератора содержит какой-то компонент, который создает магнитное поле. Следовательно, он представляет собой вращающиеся полюса. Есть два типа компонентов, которые могут выполнить эту задачу.

В так называемых синхронных генераторах мы найдем
простые постоянные магниты.Они похожи на подковообразные магниты или на вид
магнит, который можно прикрепить к холодильнику. Тип генератора, который использует
постоянные магниты называются синхронными, потому что ротор и
магнитные поля вращаются с одинаковой скоростью. Синхронные генераторы обычно
обладают высокой удельной мощностью и малой массой, поэтому все чаще используются
в ветряных турбинах. Эти генераторы создают проблемы, связанные с тем, что
при сильном нагревании постоянные магниты могут размагничиваться, что
генератор бесполезен, и что они не могут производить электричество с фиксированной
частота.Это связано с изменчивостью скорости ветра и
вращение с одинаковой скоростью. Следовательно, этим генераторам требуется выпрямляющая мощность.
конвертеры.

Аналог синхронного — асинхронный
генераторы. Они создают электрическое поле не с помощью постоянных магнитов, а с помощью
дополнительные катушки. Закон Фарадея предполагает, что электрический ток и магнитное поле
поля всегда существуют вместе. Это позволяет нам использовать магнитное поле для индукции
электрический ток описанным здесь способом, но он также помогает нам
создать магнитное поле, посылая ток через катушку.Это точно
что делают асинхронные генераторы. Поэтому для этого типа генератора требуется питание.
поставка специально для магнитов, но она менее подвержена повреждениям и может
быть надежнее своего аналога. Более того, он имеет более высокую степень
демпфирование, чтобы он мог легче поглощать колебания скорости ротора.

Динамо и генераторы переменного тока

Основное различие между динамо-машинами и генераторами переменного тока
тип тока, который они производят: динамо-машины вырабатывают постоянный ток (DC), в то время как
генераторы вырабатывают переменный ток (AC), который постоянно меняет поток
направление.

Для очень простой настройки генератора мы узнали в приквеле к этой статье, что вырабатываемая выходная мощность будет электричеством переменного тока. Часть, которая позволяет динамо-машине вырабатывать мощность постоянного тока без полного изменения концепции, называется коммутатором. В простейшем случае это фиксированный переключатель, который подключает и отключает два разных концевых контакта силовой цепи генератора при вращении вала. Это позволяет коммутатору постоянно изменять полярность выходного тока, так что в конечном итоге выход всегда будет одной полярности.

Основное преимущество динамо-машин, вырабатывающих постоянный ток:
что большинству наших электрических устройств для работы требуется питание постоянного тока. Это означает, что если
вы генерируете мощность переменного тока, вам всегда понадобится преобразователь мощности для использования
электричество в вашем доме.

Тем не менее, генераторы переменного тока далеки от
более распространены сегодня. Причина этого в том, что электричество переменного тока намного проще.
и более эффективен для передачи по огромным линиям электропередачи. Преобразование переменного тока в чрезвычайно
высокое напряжение при транспортировке, а затем снова его снижение до приемлемого уровня.
легко и без значительных потерь мощности.То же самое очень
трудно сделать с постоянным током. Как только он прибыл в желаемое место
для потребления мощность переменного тока может быть снова легко преобразована в постоянный ток.

Стандарт в ветроэнергетике: синхронные генераторы с постоянными магнитами

В ветряных турбинах чаще всего используются следующие типы генераторов:
синхронные генераторы с постоянными магнитами. Это потому, что в последние годы они
приобрели привлекательность за счет повышения производительности и снижения стоимости.
Они конкурентоспособны, особенно для турбин с прямым приводом, потому что могут
иметь большее число полюсов — 60 или более полюсов по сравнению с обычным
асинхронный генератор.Это означает, что, несмотря на более низкие скорости вращения,
может быть достигнута разумная выходная частота мощности.

При нормальной работе генераторы с постоянными магнитами
стабильны и безопасны, а главное, им не требуется дополнительное питание
питание цепи возбуждения для создания магнитного поля. Это делает
конструкция и электрическое подключение намного проще и исключает возбуждение ротора
потери, которые могут составлять 20-30% от общих потерь генератора. Следовательно,
удельная мощность высока, а генератор остается небольшим и эффективным.Это
привлекательным, потому что с учетом риска размагничивания
должным образом, это обещает низкую стоимость в течение всего срока службы и небольшие проблемы или обслуживание.

Кривая мощности

Хотя это может показаться простым,
связь между ветряной турбиной и генератором не только механическая
с валом и коробкой передач. Для достижения удовлетворительной производительности
кривые мощности ветряной турбины и генератора должны быть согласованы.

Вообще говоря, есть
разные типы мощности, но у них есть физическая единица ватт.Есть
механическая сила, сначала содержащаяся в ветре, затем во вращающихся лопастях, а затем,
есть электричество.

С одной стороны, ротационные
механическая мощность, содержащаяся во вращающихся лопастях ветряной турбины, рассчитывается как
скорость вращения ротора умножается на его вращательный момент. Скорость
по сути, как часто вал поворачивается в течение фиксированного периода времени, в то время как
импульс соответствует тому, какое «сопротивление» или момент инерции вал
может обернуться. Чтобы визуализировать импульс, представьте, что вы поворачиваете карандаш в
рука.Если вы будете держать его слабо, это будет очень легко сделать. Если вы возьмете
более плотный захват, вам нужно будет приложить больше усилий, чтобы карандаш поворачивался на
та же скорость, что и раньше. Что происходит, так это то, что вам нужно подать заявку на более высокую
импульс к нему, потому что ваша плотная хватка останавливает вращательное движение,
похоже на высокий момент инерции.

Итак, мощность ротора ветряной турбины
выход зависит от скорости вращения и от текущего импульса в любой момент
время. Конечно, выходная мощность не всегда бывает одинаковой.Это
существенно меняется с увеличением или уменьшением скорости ветра. Эти шансы
составляют так называемую кривую мощности.

С другой стороны, электрическая мощность
рассчитывается как напряжение устройства, умноженное на его ток. Проще говоря, что происходит
в генераторе заключается в том, что он извлекает часть энергии, содержащейся во вращении
чтобы преобразовать его в электрическую энергию. Сколько энергии можно извлечь
очевидно, зависит от количества присутствующей мощности. Проблема в
что сам по себе генератор не знает, сколько в нем вращательной мощности.Однако он может получать данные от датчика ветра, чтобы знать
текущая скорость ветра. Благодаря кривой мощности турбины ее текущее вращательное
мощность может быть напрямую получена из указанной скорости ветра. Итак, теперь мы можем решить, как
большую мощность, которую генератор должен извлекать при любой заданной скорости ветра, и запрограммировать ее
сделать так. Таким образом, мы придаем ему собственную кривую мощности.

Энергия и выходная мощность — в чем разница?

Распространенное заблуждение, когда люди
Говоря о ветряных турбинах, они путают мощность с выработкой энергии.В
разница в следующем: выходная мощность говорит нам, сколько энергии производится
по сравнению с определенным периодом времени. Выход энергии говорит нам, сколько энергии
на самом деле произведено. Единица, которая используется для обозначения выхода энергии, обычно
kWh — киловатт-час. Производство энергии в один киловатт-час может означать
что в течение одного часа электрическое устройство произвело ровно тысячу
ватт электричества или что в пределах половины нашего, он произвел две тысячи
ватт электроэнергии.

Итак, если вы хотите рассказать кому-нибудь, как
много энергии, которую ваша ветряная турбина произвела в прошлом году, вы можете сказать «моя турбина
произвел 400 кВтч — разве не круто? ».В этом контексте, говоря о власти
не имело бы смысла. Обычно сравнение выходной мощности полезно для
пример при сравнении двух разных типов турбин, которые работают под
одинаковые условия окружающей среды. Имеет ли смысл говорить о власти или
выход энергии сильно зависит от ситуации. Тем не менее, знайте свои единицы — используйте
ватты, когда говорят о мощности, и киловатт-часы, когда говорят об энергии.

Wind Turbine Technologies — ESIG

Автор: EnerNex ^[1] , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии ^[2]

Доминирующей технологией в сфере коммунальных услуг является ветряная турбина с горизонтальной осью.Типичный диапазон мощности от 500 кВт до 5 МВт. Сегодня используется широкий спектр технологий ветряных турбин. Типичные ветряные электростанции состоят из сотен турбин, обычно использующих одну и ту же технологию. Эти технологии различаются по стоимости, сложности, эффективности извлечения энергии ветра и используемому оборудованию. Типичная ветряная турбина использует узел лопасти и ступицы ротора для извлечения энергии из ветра, зубчатую передачу для увеличения скорости вала медленно вращающегося ротора до более высоких скоростей, необходимых для приведения в действие генератора, и индукционный генератор в качестве электромеханическое устройство преобразования энергии.Индукционные машины популярны в качестве генераторных агрегатов из-за их асинхронной природы, поскольку поддержание постоянной синхронной скорости для использования синхронного генератора затруднительно из-за переменной природы скорости ветра. Силовые электронные преобразователи могут использоваться для регулирования выходной реальной и реактивной мощности турбины.

Фон

Почти все ветряные турбины, развернутые на крупных ветроэнергетических установках в США за последние десятилетия, можно в целом описать одной из конфигураций, перечисленных ниже

Индукционный (асинхронный) генератор с прямым подключением (тип I)

Основная статья: Индукционный (асинхронный) генератор с прямым подключением

Иногда упоминаемые как ветряные турбины с фиксированной скоростью, в которых используются лопасти с регулируемым срывом (фиксированный шаг), соединенные со ступицей, которая через редуктор соединена с обычным индукционным генератором с короткозамкнутым ротором.Генератор напрямую подключен к линии и может иметь автоматически переключаемые шунтирующие конденсаторы для компенсации реактивной мощности и, возможно, механизм плавного пуска, который блокируется после подачи питания на машину. Диапазон скорости турбины фиксируется характеристиками крутящего момента в зависимости от скорости асинхронного генератора. Некоторые из этих турбин не имеют возможности качания лопастей.
Несмотря на то, что эта технология относительно устойчива и надежна, у этой технологии есть существенные недостатки, а именно: улавливание энергии от ветра неоптимально и требуется компенсация реактивной мощности.

Индукционный генератор с фазным ротором и контролем внешнего сопротивления (тип II)

Основная статья: Индукционный генератор с обмоткой ротора с контролем внешнего сопротивления

Иногда называемые ветряными турбинами с регулируемым скольжением используют индукционный генератор с намотанным ротором с механизмом для управления величиной тока ротора с помощью регулируемых резисторов цепи внешнего ротора и регулирования шага лопастей турбины для помощи в управлении скоростью. Диапазон скоростей турбины расширен за счет внешних резисторов.

Асинхронный генератор с двойным питанием — DFAG (тип III)

Основная статья: Асинхронный генератор с двойным питанием — DFAG

Ветровые турбины, которые иногда называют индукционным генератором с двойным питанием (DFIG), используют индукционный генератор с обмоткой ротора, в котором цепь ротора соединена с клеммами линии через четырехквадрантный преобразователь мощности. Преобразователь обеспечивает векторное (по величине и фазе) управление током в цепи ротора даже в динамических условиях и существенно расширяет диапазон рабочих скоростей турбины.Управление потоком-вектором токов ротора позволяет разделить выходную активную и реактивную мощность, а также максимально увеличить отбор ветровой энергии и снизить механические нагрузки. Поскольку преобразователь обрабатывает только мощность в цепи ротора, его не нужно рассчитывать на полную мощность машины. Скорость турбины в основном регулируется путем активной регулировки шага лопаток турбины.

Регулируемая турбина с преобразователем номинальной мощности (тип IV)

Основная статья: Турбина с регулируемой скоростью и преобразователем мощности на полную мощность

Иногда называемые ветряными турбинами с полным преобразователем частоты, используются ветровые турбины с регулируемой скоростью и преобразователем мощности с полной номинальной мощностью между электрическим генератором и сетью.Преобразователь мощности обеспечивает существенную развязку динамики электрического генератора от сети, так что часть преобразователя, подключенная непосредственно к электрической системе, определяет большинство характеристик и поведения, важных для исследований энергосистемы. Эти турбины могут использовать синхронные или индукционные генераторы и обеспечивать независимое управление активной и реактивной мощностью.

Тенденции развития технологий

Ценность технологии регулируемой скорости для больших ветряных турбин доказала свою эффективность на рынке за последнее десятилетие, и в будущем она станет преобладающей технологией.Работа с регулируемой скоростью имеет преимущества с точки зрения управления механическими нагрузками на лопатки турбины, трансмиссию и конструкцию. Преимущества со стороны сети также значительны и включают динамическое управление реактивной мощностью, усиленное динамическое управление производством электроэнергии и возможности для дальнейшего улучшения характеристик интеграции турбины в сеть.

Электрическая устойчивость

Поставщики ветряных турбин теперь хорошо осведомлены о необходимости повышения электрической надежности турбин, особенно с точки зрения способности устранять неисправности в системе передачи.Усовершенствованная функция прохода низкого напряжения уже является опцией для нескольких коммерческих турбин и, вероятно, станет стандартной функцией в ближайшие несколько лет. В дальнейшем ожидается, что ветряные турбины будут не более чувствительны с точки зрения отключения при неисправностях системы передачи, чем обычные генераторы, и обеспечат гибкость в отношении «программирования» их режимов отключения для событий в сети.

Управление реальной мощностью

В настоящее время коммерческие ветряные турбины обычно работают для максимального увеличения выработки энергии.Когда скорость ветра равна или превышает номинальную скорость, электрическая мощность ограничивается номиналом, указанным на паспортной табличке. Однако при слабом и умеренном ветре турбина работает так, чтобы улавливать как можно больше энергии, так что выходная мощность будет колебаться при колебаниях скорости ветра. Эти колебания не являются оптимальными с точки зрения сети, поскольку они могут привести к колебаниям напряжения и потенциально увеличить нагрузку по регулированию на уровне зоны контроля. В будущих поколениях ветряных турбин можно будет «сгладить» эти колебания в большей степени, чем это достигается сейчас с помощью одной только механической инерции.Более сложные схемы регулирования шага, улучшенная аэродинамическая конструкция лопастей и более широкий диапазон рабочих скоростей обеспечат средства для ограничения краткосрочных изменений выходной мощности турбины, в то же время минимизируя производственные потери. Такая функция может быть задействована только в том случае, если и когда она имеет экономическую ценность, превышающую потерянную продукцию. Расширение этого типа управления позволит ветровым турбинам участвовать в автоматическом управлении генерацией (AGC). В этом режиме турбина должна будет работать на уровне, несколько ниже максимального, доступного от ветра, чтобы обеспечить пространство для «разгона» в ответ на команды EMS.Опять же, ценность предоставления этой услуги необходимо оценивать по сравнению со стоимостью с точки зрения более низкой производительности, а также со стоимостью приобретения этой услуги из другого источника. Однако технически такая работа возможна даже с некоторыми из существующих коммерческих ветряных турбин и ветряных электростанций.

Динамические характеристики

Динамические характеристики более совершенных промышленных турбинных технологий являются сложными функциями общей конструкции турбины и схем управления.До сих пор мало внимания уделялось тому, что представляет собой желаемое динамическое поведение с точки зрения энергосистемы. На сегодняшний день большая часть внимания в этой области сосредоточена на вопросе сквозного проезда. Как только этот вопрос будет решен, могут появиться возможности для точной настройки динамического отклика турбины на сбои в сети передачи, чтобы обеспечить максимальную поддержку восстановления системы и повысить общую стабильность. Учитывая сложность, присущую топологии и схемам управления будущих ветряных турбин, должна быть возможность запрограммировать реакцию до такой степени, чтобы достичь таких преимуществ стабильности.Такая функция позволила бы ветряной турбине / ветряной установке участвовать в обширной схеме корректирующих действий (RAS) или специальной защитной системе (SPS), как это иногда делается сейчас с клеммами преобразователя HVDC и появляющимися устройствами FACTS.

Список литературы

Ветрогенератор KidWind с проводом

Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы улучшить вашу работу во время навигации по веб-сайту. Из этих файлов cookie файлы cookie, которые классифицируются как необходимые, хранятся в вашем браузере, поскольку они необходимы для работы основных функций веб-сайта.Мы также используем сторонние файлы cookie, которые помогают нам анализировать и понимать, как вы используете этот веб-сайт. Эти файлы cookie будут храниться в вашем браузере только с вашего согласия. У вас также есть возможность отказаться от этих файлов cookie. Но отказ от некоторых из этих файлов cookie может повлиять на ваш опыт просмотра.

Покупка малой ветряной турбины, руководство для потребителей и часто задаваемые вопросы | sfenvironment.org

В настоящее время в Сан-Франциско имеется (5) небольших ветряных турбин. Можно подумать о покупке небольшой ветряной турбины, если на предлагаемом участке скорость ветра не менее 10 миль в час или 4,4 м / с (метров в секунду), а средний счет за электроэнергию составляет более 150 долларов в месяц. Перед тем, как приступить к изучению небольшой ветряной турбины, важно внести какие-либо изменения в энергосбережение и эффективность на месте.

Американская ассоциация ветроэнергетики (AWEA) рекомендует получать и изучать литературу по продукции от нескольких производителей, а также исследовать тех, кого вы хотите изучить, чтобы убедиться, что они являются признанными предприятиями.Важно выяснить, как долго длится гарантия и что она включает, и попросить рекомендовать клиентов с установками, аналогичными той, которую вы, возможно, рассматриваете. Спросите владельцев системы о требованиях к производительности, надежности, техническому обслуживанию и ремонту, а также о том, соответствует ли система их ожиданиям.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1) Как работают ветряные турбины?
Лопасти ветряной турбины вращаются при прохождении через них ветра; это движение заставляет вал вращаться внутри генератора, который затем производит электричество.

2) Что такое малая ветряная турбина?
Небольшие ветряные турбины, также известные как «небольшие ветряные генераторы», используются в жилых и коммерческих зданиях. Город и округ Сан-Франциско определяют малые ветряные турбины как имеющие номинальную мощность 50 киловатт (кВт) или меньше.

3) Что такое «городской ветер»?
«Городской ветер» относится к ветроэнергетическим технологиям, подходящим для городской среды.

4) В чем разница между ветряными турбинами с горизонтальной осью и вертикальной осью?
Подавляющее большинство ветряных турбин представляют собой трехлопастные устройства в форме «пропеллера», которые вращаются вокруг оси, параллельной или горизонтальной по отношению к земле.Их называют «ветряными турбинами с горизонтальной осью» или «HAWT». «Ветряная турбина с вертикальной осью» или «VAWT» имеет ротор, который вращается вокруг оси, перпендикулярной — или вертикальной — земле, подобно шесту для парикмахерских или штопору. Многие варианты HAWT и VAWT существуют или находятся в стадии разработки. В HAWT используется горизонтально установленный вал ротора на вершине башни и лопасти, напоминающие пропеллеры. VAWT имеют валы ротора, которые ориентированы вертикально и часто производятся в конфигурациях Дарье (взбиватель яиц) или Савониуса (ветряной совок).

5) Какой размер турбины мне нужен для моего здания?
Размер вашей турбины зависит от того, сколько электроэнергии вы потребляете. Односемейный дом в Сан-Франциско потребляет около 5 232 киловатт-часов (кВт-ч) электроэнергии в год (около 436 кВт-ч в месяц). Потребление электроэнергии в коммерческом здании может быть значительно выше, в зависимости от здания, и, следовательно, потребуются ветряные турбины большего размера. В зависимости от средней скорости ветра в районе потребуется ветряная турбина мощностью 1-5 кВт, которая внесет значительный вклад в удовлетворение этого спроса.

6) Сколько стоит ветряная система?
Малые ветроэнергетические системы могут стоить от 5000 до 40 000 долларов в зависимости от мощности в кВт. Правильно расположенные небольшие ветряные турбины обычно окупаются в течение 15 лет, что составляет примерно половину их срока службы, если применяются правильные стимулы. VAWT являются относительно новым явлением на рынке, что означает, что цены на системы не всегда доступны, но цены могут варьироваться от 5000 до 15000 долларов, не включая затраты на установку.

7) Как определить ветровой ресурс на моем участке?
Эксперты по ветру рекомендуют установку анемометра, устройства, измеряющего направление и скорость ветра, в течение как минимум 12 месяцев. Анемометр обычно устанавливается на столб или башню, где может быть размещена небольшая ветряная турбина. Анемометры обычно устанавливаются на год, потому что ветер имеет сезонные изменения; например, когда ветры весной бывают сильнее. SF Environment в настоящее время разрабатывает карту ветров Сан-Франциско, чтобы помочь жителям Сан-Франциско лучше понять свои ветровые ресурсы в своем районе.

8) Как монтируются небольшие ветряные турбины?
Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, ветряную турбину следует устанавливать на мачте или башне. Как правило, чем выше столб или башня, тем больше энергии может производить ветровая система. Столб или башня могут также поднять турбину над турбулентностью воздуха, которая может существовать близко к поверхности из-за препятствий, таких как здания, деревья и холмы.

9) Могу ли я подключить свою систему к электросети?
Небольшие ветроэнергетические системы могут быть подключены к системе распределения электроэнергии — они называются системами, подключенными к сети.Если турбина не может обеспечить необходимое количество энергии, разница компенсируется коммунальными предприятиями. Однако перед подключением к их распределительным линиям вам следует связаться с вашим коммунальным предприятием, чтобы решить любые проблемы с качеством электроэнергии и безопасностью. Ваша утилита может предоставить вам список требований для подключения вашей системы к сети.

10) Насколько надежны ветряки? Придется ли мне проводить много технического обслуживания?
Большинство небольших турбин имеют всего 2-3 движущихся части и рассчитаны на длительный срок службы (20–30 лет).Однако, как и с любой другой работоспособной машиной, она должна эксплуатироваться безопасно и в соответствии со спецификациями производителя, а детали должны обслуживаться и время от времени ремонтироваться.

11) Существуют ли какие-либо федеральные или государственные льготы для малых ветряных турбин?
Владельцы малых ветряных систем могут получить неограниченный федеральный инвестиционный налоговый кредит в размере 30% от общих затрат на установку. На уровне штата Программа стимулирования самопроизводства Калифорнийской энергетической комиссии (CEC) предлагает скидки на ветровые системы в размере 1 доллара.19 на ватт, до 3 МВт.

12) Как мне подать заявление на получение разрешения на малую ветряную турбину в Сан-Франциско?
Департамент строительной инспекции СФ (DBI) в настоящее время принимает заявки на получение разрешений на малые ветряные турбины. Разрешения для малых ветряных турбин были приоритетными для DBI, как написано в редакции AB-004. Жители могут подать заявление на получение разрешения на установку на крыше и на уровне земли. DBI также обязана проинспектировать предлагаемый участок перед выдачей разрешения. См. Стандарты Департамента панорамирования для проверки приложений здесь.Сообщается, что сборы за разрешение ветроэнергетики составляют от 1000 до 5000 долларов, в зависимости от того, требуется ли публичное уведомление, поставщиками, завершившими проекты в Сан-Франциско.

13) Есть ли что-нибудь, на что мне следует обратить внимание при покупке небольшой ветряной турбины?
Большинство популярных моделей малых HAWT работают примерно с такой же эффективностью. Ожидаемое производство энергии будет тесно связано с рабочей площадью лопастей ротора, которая зависит от диаметра ротора.Если вам предлагают HAWT, который обещает привести весь ваш дом в действие турбиной, которая намного меньше, чем у обычных продуктов, запросите более подробную информацию. Поскольку VAWT только начинают выходить на рынок, их эффективность предсказать гораздо труднее. Всегда получайте несколько заявок от разных компаний и спрашивайте рекомендации от предыдущих клиентов.

Природный генератор Ветряная турбина

.