Fordeler og ulemper med vertikale vindgeneratorer, deres typer og funksjoner. Vindgeneratorer: driftsprinsipp og inndeling av typer, fordeler og ulemper ved bruk Typer vindgeneratorer

Typer vindgeneratorer

Vindturbiner kan skilles ut ved:
- antall blader;
— type bladmaterialer;
— vertikal eller horisontal plassering av installasjonsaksen;
— trinnvis versjon av bladene.

Ved design er vindgeneratorer delt inn etter antall blader: enkeltblad, toblad, treblad og flerblad. Tilgjengelighet stort nummer Bladene lar svært lite vind rotere dem. Utformingen av bladene kan deles inn i stive og seil. Seilende vindturbiner er billigere enn andre, men krever hyppige reparasjoner.

En av typene vindgeneratorer er horisontale

Vertikale vindgeneratorer begynner å rotere ved lav vind. De trenger ikke værhane. Imidlertid er de dårligere i kraft enn vindturbiner med horisontal akse. Stigningen til vindgeneratorbladene kan være fast eller variabel. Den variable stigningen til bladene gjør det mulig å øke rotasjonshastigheten. Disse vindturbinene er dyrere. Vindturbindesign med fast stigning er pålitelig og enkel.

Vertikal generator

Disse vindmøllene er rimeligere å vedlikeholde fordi de er installert i lav høyde. De har også færre bevegelige deler og er lettere å reparere og produsere. Dette installasjonsalternativet er enkelt å lage med egne hender.

Vertikal vindgenerator

Utformingen av en vindgenerator med optimale blader og en unik rotor gir høy effektivitet og er ikke avhengig av vindretningen. Vindgeneratorer av vertikal design er stille. Den vertikale vindgeneratoren har flere typer design.

Ortogonale vindgeneratorer

Ortogonal vindgenerator

Slike vindmøller har flere parallelle blader som er installert i avstand fra den vertikale aksen. Driften av ortogonale vindmøller påvirkes ikke av vindretningen. De er installert på bakkenivå, noe som letter installasjon og drift av enheten.

Vindgeneratorer basert på Savonius-rotoren

Bladene til denne installasjonen er spesielle halvsylindre som skaper høyt dreiemoment. Ulempene med disse vindmøllene inkluderer høyt materialforbruk og lav effektivitet. For å oppnå høyt dreiemoment med Savonius-rotoren er det også installert en Darrieus-rotor.

Vindturbiner med Daria-rotor

Sammen med Darrieus-rotoren har disse enhetene en rekke bladpar med en original design for å forbedre aerodynamikken. Fordelen med disse installasjonene er muligheten for installasjon på bakkenivå.

Helicoide vindgeneratorer.

De er en modifikasjon av ortogonale rotorer med en spesiell bladkonfigurasjon, som gir jevn rotasjon av rotoren. Ved å redusere belastningen på rotorelementene øker deres levetid.

Vindgeneratorer basert på Daria-rotoren

Flerblads vindturbiner

Flerblads vindgeneratorer

Vindturbiner av denne typen er en modifisert versjon av ortogonale rotorer. Bladene på disse installasjonene er installert i flere rader. Den første raden med faste blader leder vindstrømmen til bladene.

Seilende vindgenerator

Hovedfordelen med denne installasjonen er muligheten til å arbeide i lett vind på 0,5 m/s. Seilvindgeneratoren kan installeres hvor som helst, i hvilken som helst høyde.

Seilende vindgenerator

Fordelene inkluderer: lav vindhastighet, rask respons på vinden, letthet i konstruksjonen, tilgjengelighet av materiale, vedlikeholdbarhet, muligheten til å lage en vindmølle med egne hender. Ulempen er muligheten for brudd i sterk vind.

Vindgenerator horisontal

Disse installasjonene kan ha et annet antall blader. For at en vindgenerator skal fungere, er det viktig å velge riktig vindretning. Effektiviteten til installasjonen oppnås ved den lille angrepsvinkelen til bladene og muligheten for justering. Slike vindgeneratorer har små dimensjoner og vekt.

En moderne kinetisk vindgenerator lar deg dra nytte av kraften til luftstrømmer og konvertere den til elektrisitet. For dette formålet er det fabrikklagde og hjemmelagde modeller av enheter som brukes både i industrien og i private husholdninger.

Vi vil fortelle deg hvordan vindturbiner av denne typen er designet, og introdusere deg for funksjonene til enheten og designalternativer. Artikkelen vi har foreslått viser de svake og styrker vindkraftverk. Gjør-det-selv-folk finner nyttige diagrammer og monteringsanbefalinger her.

Driften av en vindgenerator er basert på transformasjonen av vindens kinetiske energi til rotorens mekaniske energi, som deretter omdannes til elektrisitet.

Driftsprinsippet er ganske enkelt: rotasjonen av bladene festet til enhetens akse fører til sirkulære bevegelser av rotorgeneratoren, og genererer dermed elektrisitet.

Vindenergi er en av de mest lovende sektorene innen fornybar energi. Moderne design gjør det mulig å kostnadseffektivt utnytte kraften til luftstrømmene ved å bruke den til å generere elektrisitet

Den resulterende ustabile vekselstrømmen "tømmes" inn i kontrolleren, hvor den konverteres til konstant trykk, i stand til å lade batterier. Derfra tilføres strømmen til omformeren, hvor den omdannes til en vekselspenning med en indikator på 220/380 V, som leveres til forbrukere.

Effekten til en vindgenerator avhenger direkte av kraften til luftstrømmen (N), beregnet etter formelen N=pSV 3 /2, hvor V er vindhastigheten, S er arbeidsområdet, p er lufttettheten.

Vindgeneratorenhet

Ulike versjoner av vindgeneratorer skiller seg betydelig fra hverandre.

Diagrammet nedenfor viser intern organisasjon klassisk horisontal vindgenerator. Slike modeller brukes oftest både i industrien og i hverdagen.

Industrielle enheter er en kompleks multimeterstruktur, hvis installasjon krever et fundament, mens en husholdningsmodell kan bestå av et minimum av komponenter (DC elektrisk motor 3-12V, elektrisk kondensator 1000 uF 6V, silisium likeretterdiode).

En typisk installasjon inkluderer følgende komponenter:

vekselstrømgenerator (kraft avhenger av hastigheten på vindstrømmene);
blader som overfører rotasjon til generatorakselen (ofte er de i tillegg utstyrt med girkasser og rotorhastighetsstabilisatorer);
vindmøllemasten som bladene er festet til (jo høyere disse elementene er, jo mer vindenergi kan de motta);
batterier som lagrer energi, slik at den kan brukes når det er liten eller ingen vindstrøm. Batteriet utfører også funksjonen til å stabilisere den elektriske energien som tilføres fra generatoren;
kontroller - omformer av vekselspenning mottatt fra generatoren til likespenning, som brukes til å lade batteriet. Kontrolleren styres ved å vri på bladene, noe som lar deg ta hensyn til hvor luftstrømmene beveger seg;
AVR er en automatisk bytteenhet som kobler vindgeneratoren med andre energikilder (solcellepaneler, strømnett);
vindretningssensor - en enhet som gjør det lettere for bladene å finne vindstrømmen;
en omformer for å konvertere likestrøm fra batterier til vekselspenning, som brukes i elektrisk kommunikasjon.

For bedre å møte brukerbehov kan enheten utstyres med ulike typer omformere:

enheter med en invertermodifisert sinusbølge som produserer en firkantet sinusbølge. Enheter av denne typen er egnet for varmeelementer, glødelamper og andre enheter som er lite krevende for nettverkskvaliteten;
trefase spenningsomformere designet for trefase elektriske nettverk;
rene sinusbølgeenheter som produserer energi for mer sensitivt utstyr;
nettverksomformere som kan fungere uten batterier. Slike enheter er designet for kretser som involverer elektrisk energi som kommer direkte inn i det generelle nettverket.

Når du velger modeller, sørg for å være oppmerksom på typen omformer.

Typer vindgeneratorer

Ved klassifisering av vindturbiner kan følgende egenskaper tas i betraktning:

avtale;
design funksjoner;
antall blader;
materialene de er laget av;
rotasjonsakse;
propellstigning.

La oss se nærmere på de to mest brukte klassifiseringene.

Klassifisering av vindgeneratorer etter formål

Det finnes typer vindturbiner som er forskjellige i formål. Hovedegenskapene til enheter, for eksempel strøm, avhenger av dette.

Industrielle vindturbiner

Slike enheter installeres av store energiselskaper eller staten for å levere strøm til industrianlegg. Turbiner, med en kapasitet på titalls megawatt, er vanligvis plassert i vindområder (åpne åser, kyster).

Vindparker, hvor dusinvis av vindturbiner er installert, ligger ikke bare på land, men også på grunt vann. Den resulterende elektrisiteten brukes vanligvis til industrielle formål

Den genererte elektrisiteten går som regel direkte inn i nettverket, mens vindturbiner er utstyrt med ekstra mekanismer for stabilitet og regulering av rotasjonshastigheten til bladene.

Kommersielle vindgeneratorer

Slike installasjoner brukes til å generere elektrisitet for salg eller for å levere elektrisitet til produksjon i regioner med lavt strømnett (eller ikke noe strømnett i det hele tatt). Slike vindkraftverk består av en klynge elektriske generatorer, som kan ha ulik kapasitet.

Energi fra kommersielle installasjoner kan mates direkte inn i elektriske verktøy eller brukes til å lade et stort utvalg batterier, hvor den lagres og konverteres til å mate nettet.

Husholdnings vindapparater

Laveffektaggregater brukes til privat bruk. Vindmøller med master under 25 meter kan etter reglene monteres av grunneiere uten godkjenning fra myndighetene, for høyere master må det innhentes spesiell tillatelse.

Vindmøller med lav og middels kraft kan tjene som en kilde til elektrisk energi for hytter, hytter, landsteder og gårder

Husholdningsvindgeneratorer er egnet for lading av batterier med en spenning på 12/24/48V, hvor energien omdannes til en spenning på 220 volt. Slike enheter gjør det mulig å helt eller delvis løse problemet med strømforsyning til små gjenstander som er plassert langt fra det sentraliserte strømnettet.

Med retningslinjer for valg av en vindgenerator for å gi energi til et privat hjem, dedikert til dette interessante problemet.

Typer vindturbindesign

Basert på deres designfunksjoner, kan enheter også deles inn i en rekke kategorier, selv om alle varianter kommer ned til to hovedtyper: horisontal.

Klassiske horisontale vindturbiner

Slike installasjoner (de kalles også propell eller vinge) har vanligvis 3-5 blader montert på en horisontal akse. Ved å rotere med høy hastighet lar slike elementer deg oppnå maksimal energimengde (KIEV opp til 0,4).

Dessuten avhenger mengden elektrisitet som genereres i stor grad av høyden på enheten (jo høyere den er, jo større blir resultatet).

En horisontal vindturbin bruker løft, som oppstår når trykket øker på det punktet der direkte luftstrøm passerer gjennom bladene og reflekteres fra disse elementene.

Disse enhetene er vanligvis installert i vindparker der energi genereres for industriell og kommersiell bruk, men de er også egnet for husholdningsbruk.

Vertikale vindturbiner

Driftselementet til slike installasjoner er et roterende vindhjul. På grunn av deres designfunksjoner er slike strukturer forskjellige etter type ("Barrel", "Savonius").

Til tross for den lave KIEV-indeksen (0,1-0,2), er de mye brukt: vertikale installasjoner opererer på turbulente luftstrømmer, slik at de kan plasseres selv i områder der sterk vind sjelden blåser.

Driften av vertikale vindgeneratorer er ikke avhengig av vindretningen. De er enkle å installere og betjene, og slike enheter kan installeres nær bakken

For å forbedre effektiviteten til vertikale vindturbiner øker produsentene ofte dimensjonsparameterne, noe som fører til en betydelig økning i kostnadene. Siden slike installasjoner er ganske skjøre, krever de økt beskyttelse mot orkaner og andre naturfenomener.

Vindgeneratorer "Rotor Daria"

Slike enheter tilhører kategorien vertikale vindturbiner, men har uttalte forskjeller i design. Takket være slike funksjoner oppnås støyreduksjon, og KIEV øker også, noe som nærmer seg ytelsen til horisontale modeller.

En lavtrykksturbin med en rotasjonsakse vinkelrett på luften, foreslått i 1931 av den franske flydesigneren Georges Darrieus, har funnet bred anvendelse innen vindenergi.

Ulempen med slike design er det lave startmomentet (på grunn av tilstedeværelsen av bare to blader, er det vanskelig for enheten å starte på egen hånd). For å løse problemet brukes ofte hybriden "Savonius + Darier".

Seilvindinstallasjoner

For slike installasjoner kan prinsippet om å bygge både vertikale og horisontale vindturbiner brukes. Grunnleggende designfunksjon er et vindhjul dekket med mange blader eller seil, mens slike modeller ikke har en aerodynamisk profil.

Det er mange modeller av seilvindgeneratorer, som varierer i antall blader, vekt og kraft. Alle disse parametrene bør tas i betraktning når du velger en enhet

Til tross for at seilanlegg er preget av lav hastighet og lav effektivitet, brukes de ofte i samfunnsøkonomien. Slike design er enkle å installere og betjene, og kombinasjonen av høyt dreiemoment og lav hastighet lar deg direkte drive forskjellige nyttige mekanismer, for eksempel en pumpe for å pumpe ut vann.

Generator for vindturbin

Vindturbiner krever konvensjonelle trefasegeneratorer for å fungere. Utformingen av slike enheter ligner modeller som brukes på biler, men har større parametere.

Vindturbininstrumenter har en trefase statorvikling (stjernekobling), hvorfra tre ledninger kommer ut og går til kontrolleren, hvor vekselspenningen konverteres til likespenning.

Generatorrotoren for en vindturbin er laget av neodymmagneter: i slike design er det upassende å bruke elektrisk eksitasjon, siden spolen bruker mye energi

En multiplikator brukes ofte for å øke omsetningen. Denne enheten lar deg øke kraften til den eksisterende generatoren eller bruke en mindre enhet, noe som reduserer installasjonskostnadene.

Multiplikatorer brukes oftere i vertikale vindgeneratorer, der prosessen med å rotere vindhjulet er langsommere. For horisontale enheter med høye bladrotasjonshastigheter er det ikke nødvendig med multiplikatorer, noe som forenkler og reduserer kostnadene ved designet.

Spesifikasjonene for montering og installasjon av en vindgenerator og vindturbin er beskrevet i detalj i artiklene vi anbefaler.

Fordeler og ulemper med en vindgenerator

La oss vurdere i detalj fordelene og ulempene med vindturbiner, siden beslutningen om å kjøpe en vindturbin eller forlate den avhenger av dem.

Fordeler med vindapparater

Fordelene med enheter som bruker vindenergi inkluderer:

Miljøvennlighet. Installasjonene bruker en fornybar energikilde som kan brukes kontinuerlig uten å forårsake skade miljø. Elektrisitet generert av vindgeneratorer erstatter energien til termiske kraftverk, og reduserer klimagassutslippene.
Allsidighet. Vindkraftverk kan bygges nesten overalt: på sletter, i fjell, på jorder, på øyer og til og med på grunt vann. Vindenergi er spesielt verdifull på avsidesliggende steder hvor det er vanskelig å utvide konvensjonell elektrisk kommunikasjon. Vindgeneratorer i dette tilfellet gjør det mulig å etablere en energiforsyning for objekter, og sikrer dens uavhengighet fra tilfeldige faktorer (for eksempel drivstoff som ikke leveres i tide).
Effektivitet av bruk. Moderne modeller behandler energien til selv svak vind - minimumsgrensen er 3,5 m/s. På denne måten er det mulig å levere ekstra strøm til det sentraliserte nettverket, samt organisere strømforsyning til individuelle objekter (øy eller lokal) uavhengig av deres strøm.
Et verdig alternativ til tradisjonelle kilder. Stasjonære vindkraftverk kan fullstendig gi strøm til et boligbygg eller til og med et lite industrianlegg. I dette tilfellet vil turbinen akkumulere nødvendig tilførsel av elektrisitet i batterier, beregnet for bruk i rolige perioder.
Økonomisk. Sammenlignet med tradisjonelle kilder til elektrisk energi (gass, torv, kull, olje), kan sykkelturbiner redusere energikostnadene betydelig. I mange tilfeller er det billigere å bygge en vindpark enn å koble til eksisterende kraftsystemer.

Bruk av vindturbiner kan være et alternativ til bruk av dyre dieselgeneratorer, noe som ytterligere reduserer kostnadene for transport og lagring av drivstoff med opptil 80 %.

Gjennomsnittseffekten til en vindturbin skiller seg flere ganger fra topplasten. En vindgenerator er bare ansvarlig for mengden energi som produseres over en viss tidsperiode ved gjennomsnittlig månedlig vindhastighet som er karakteristisk for et gitt område.

For en mer nøyaktig vurdering av vindressurser kan du bruke spesielt utledede data (Weibull-parametere). Disse indikatorene gjenspeiler fordelingen av vinder med forskjellige styrker som er karakteristiske for et bestemt område. Det er viktig å ta hensyn til slik informasjon ved utbygging av vindparkprosjekter med en kapasitet på titalls MW.

Kraften som genereres av en vindturbin er proporsjonal med tredoblet vindhastigheten. Følgelig er denne indikatoren veldig liten når vindstrømmene er svake, men når de intensiveres, øker den kraftig. På grunn av variasjonen i vindretning og hastighet, må stabiliserende komponenter inkluderes i utformingen av en vindturbin.

Regler og formler for å beregne kraften til en vindgenerator, vi anbefaler at du gjør deg kjent med den svært nyttige informasjonen.

I små autonome systemer utføres deres funksjon av batterier, hvis ladning begynner å øke så snart kraften til vindgeneratoren overstiger belastningen.

Når belastningen øker, kan batteriet lades ut. Det er viktig å ta hensyn til denne funksjonen når du velger en husholdningsenhet; kraften må samsvare med den månedlige eller årlige strømforbruket

Det skal bemerkes at effektiv bruk av vindstrømmer forenkles av en rekke vindgeneratordesign.

Horisontale turbiner fungerer godt i flate områder der det er mye vind, mens vertikale turbiner fungerer bedre i regioner med turbulente strømninger som finnes lavt til bakken (øvre åser, fjellkjeder).

De viktigste ulempene med vindturbiner

Samtidig har vindturbiner også sine negative sider:

Størrelsen på vindstyrken er vanskelig å forutsi på forhånd, da den endres ofte. På grunn av dette er det tilrådelig å vurdere et sikkerhetsnett ved å tilby en reserveenergikilde (solcellepaneler, tilkobling til det elektriske nettverket).
Vertikale enheter risikerer å ødelegge propellbladene på grunn av effekten av sentrifugalkrefter når bladene roterer rundt hovedaksen. Som et resultat av denne effekten blir viktige strukturelle elementer deformert og ødelagt over tid, og mekanismen svikter.
Det er bedre å installere vindturbiner i ledig plass, siden bygninger i nærheten kan "dempe" vinden og danne en "død" luftsone.
For å spare overflødig energi fra vindturbiner, er det nødvendig å inkludere i designet bruken av batterier og andre tilleggsenheter som tjener til å konvertere generert elektrisitet til strøm med passende forbrukeregenskaper.
Ved drift produserer vindgeneratorer støy som kan forårsake ubehag for mennesker og skremme bort dyr. Bladene til installasjonene kan også forårsake død av fugler som flyr mot dem.
Ifølge noen eksperter kan vindturbiner forringe mottaket av radio- og fjernsynssendinger.

Negative aspekter kan også inkludere de ganske høye kostnadene for slike enheter, men den lave kostnaden for energikilden oppveier i stor grad denne faktoren.

Koblingsskjemaer og metoder

Selv om en vindturbin kan operere autonomt, kan mye bedre resultater oppnås ved å bruke kombinerte ordninger som kombinerer en vindturbin med solcellepaneler, et sentralisert kraftnett, diesel- eller gassenergikilder.

Autonom drift. I dette tilfellet installeres en enkelt installasjon, ved hjelp av hvilken vindenergi fanges og akkumuleres, som deretter konverteres til den elektriske strømmen som forbrukerne trenger.

Diagrammet viser den enkleste måten å bruke en vindgenerator på, som er tilrådelig å bruke i områder der det blåser sterk vind konstant

Kombinere en vindgenerator med solcellepaneler. Det kombinerte alternativet anses som pålitelig og effektiv måte strømforsyning I fravær av vind opererer batteriet fra, og i overskyet vær og om natten, oppstår lading fra en vindturbin.

Et ideelt alternativ for et privat hjem eller gård som ligger langt fra et sentralisert strømnett. Denne kombinerte ordningen tillater bruk av to typer fornybar energi

Kombinert drift av vindgenerator og strømnett. En vindturbin kan kombineres med elektrisk kommunikasjon.

Dette arrangementet er typisk for industrielle og kommersielle enheter. Tilkobling til elektrisk kommunikasjon er også gitt for noen modeller av husholdningsvindgeneratorer

Hvis det er et overskudd av produsert elektrisitet, går det til det sentraliserte nettet, og hvis det er mangel, er det mulig å bruke elektrisk strøm fra det generelle energisystemet.

Nyanser ved bruk av vindgeneratorer

For tiden brukes vindturbiner i ulike sektorer av den nasjonale økonomien. Industrielle modeller med ulik kapasitet brukes av olje og gass, telekommunikasjonsselskaper, bore- og geologiske letestasjoner, produksjonsanlegg og offentlige etater.

Vindturbinen kan brukes som en ekstra energikilde på sykehus og andre institusjoner for å sikre kontinuerlig strømforsyning i nødssituasjoner

Spesielt bemerkelsesverdig er viktigheten av å bruke vindturbiner for rask restaurering av skadet elektrisitet under katastrofer og naturkatastrofer. Til dette formål brukes vindgeneratorer ofte av enheter i departementet for nødsituasjoner.

Husholdningsvindmøller er perfekte for å organisere belysning og oppvarming i hyttesamfunn og private hus, samt for økonomiske formål på gårder.

Det er noen punkter å vurdere:

Enheter opp til 1 kW kan gi tilstrekkelig mengde strøm bare på vindfulle steder. Vanligvis er energien de genererer bare nok til LED-belysning og strømforsyning for små elektroniske enheter.
For å fullt ut gi strøm til en dacha (landhus), trenger du en vindgenerator med en effekt på over 1 kW. Denne indikatoren er tilstrekkelig for ernæring lysarmaturer, samt en datamaskin og en TV, men kraften er ikke nok til å levere strøm til et moderne kjøleskap som går døgnet rundt.
For å gi energi til en hytte trenger du en vindturbin med en kapasitet på 3-5 kW, men selv dette tallet vil ikke være nok til å varme opp hus. For å bruke denne funksjonen trenger du et kraftig alternativ, fra 10 kW.

Når du velger en modell, bør du ta hensyn til at strømindikatoren som er angitt på enheten kun oppnås ved maksimal vindhastighet. Dermed vil en 300V installasjon kun produsere den angitte energimengden ved en luftstrømhastighet på 10-12 m/s.

De som ønsker å bygge en vindgenerator med mine egne hender vi tilbyr, som gir nyttig informasjon i detalj.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Videoen nedenfor gir detaljert informasjon om driftsprinsippet og utformingen av en husholdningsmodell av en vindgenerator:

En vindgenerator er en utmerket kilde til elektrisk energiproduksjon, som vil bli spesielt verdsatt av innbyggere i avsidesliggende områder. Ulike russiske og utenlandske virksomheter tilbyr et bredt spekter av vindstrukturer; i tillegg kan husholdningsmodeller lages med egne hender.

Skriv kommentarer i blokken nedenfor. Fortell oss om hvordan du bygde en vindgenerator på eiendommen din, eller om hvordan naboens vindturbin fungerer. Still spørsmål, del nyttig informasjon og bilder om emnet.

Før vi begynner å velge en vindgenerator, la oss finne ut hva de er. Så de er betinget delt inn i:

Karusell - de har en vertikal rotasjonsakse;
Bevinget - har en horisontal rotasjonsakse;

Karusell vindturbiner

Den største fordelen er at denne typen installasjon, når vindhastigheten øker, raskt får trekkraft, hvoretter rotasjonshastigheten nesten alltid er konstant og ikke endres. Hun krever ingen ekstra enheter eller systemer, siden hun selv er i stand til å bestemme "hvor vinden blåser fra." Karusell vindturbiner er lavhastighets, noe som tillater bruk av ganske enkel elektriske kretser koblinger, for eksempel en krets med en asynkron generator.

Men i de fleste tilfeller bruker karusellinstallasjoner også step-up girkasser - multipleksere, noe som reduserer effektiviteten betydelig. Drift uten multiplekser er ganske problematisk, siden lavhastighets flerpolede generatorer ikke er veldig vanlige.

Vindmøller

De har en ganske høy rotasjonshastighet, noe som gjør at de kan kobles til elektriske strømgeneratorer uten girkasser (multipleksere).

Bladene til denne enheten er plassert vertikalt vinkelrett på luftstrømmen. For å oppnå dette brukes spesielle enheter - stabilisatorer. Dessuten har løpehjulsvindmøller en høyere utnyttelsesgrad for vindenergi. Som regel brukes ikke installasjoner med mer enn tre blader i praksis, dette skyldes at deres rotasjonshastighet er omvendt proporsjonal med antall blader.

Enkel produksjon, samt en rotasjonshastighet som fremmer direkte kontakt vindmøller med elektrisk generator har ført til ganske utbredt bruk av vingevindgeneratorer.

Den uuttømmelige energien som luftmasser bærer med seg har alltid tiltrukket seg folks oppmerksomhet. Våre oldefedre lærte å bruke vinden til seilene og hjulene til vindmøller, hvoretter den suste målløst over jordens store vidder i to århundrer.

I dag er det funnet nyttig arbeid for ham igjen. En vindgenerator for et privat hjem går fra å være en teknisk nyhet til en reell faktor i hverdagen vår.

La oss se nærmere på vindkraftverk, vurdere betingelsene for lønnsom bruk og vurdere eksisterende varianter. I vår artikkel vil hjemmehåndverkere motta informasjon å tenke på om emnet selvmontering av en vindmølle og enhetene som er nødvendige for effektiv drift.

Hva er en vindgenerator?

Driftsprinsippet til et innenlandsk vindkraftverk er enkelt: luftstrømmen roterer rotorbladene montert på generatorakselen og skaper vekselstrøm i viklingene. Den genererte strømmen lagres i batterier og brukes av husholdningsapparater etter behov. Selvfølgelig er dette et forenklet diagram over hvordan en vindmølle fungerer. Rent praktisk kompletteres det med enheter som konverterer strøm.

Umiddelbart bak generatoren i energikjeden er det en kontroller. Den konverterer trefaset vekselstrøm til likestrøm og dirigerer den til å lade batteriene. De fleste husholdningsapparater kan ikke fungere på konstant strøm, så en annen enhet er installert bak batteriene - en omformer. Den utfører omvendt operasjon: den konverterer likestrøm til husholdningsvekselstrøm med en spenning på 220 volt. Det er klart at disse transformasjonene ikke passerer uten å etterlate et spor og tar bort en ganske anstendig del av den opprinnelige energien (15-20%).

Hvis vindmøllen er sammenkoblet med et solcellebatteri eller en annen strømgenerator (bensin, diesel), blir kretsen supplert effektbryter(AVR). Når hovedstrømkilden er slått av, aktiverer den backup-en.

For å oppnå maksimal effekt må vindgeneratoren plasseres langs vindstrømmen. I enkle systemer implementeres værvingeprinsippet. For å gjøre dette er et vertikalt blad festet til den motsatte enden av generatoren, og dreier det mot vinden.

Kraftigere installasjoner har en roterende elektrisk motor styrt av en retningssensor.

Hovedtyper av vindgeneratorer og deres funksjoner

Det finnes to typer vindgeneratorer:

Med horisontal rotor.
Med vertikal rotor.

Den første typen er den vanligste. Den er preget av høy effektivitet (40-50%), men har et økt nivå av støy og vibrasjoner. I tillegg krever installasjonen en stor ledig plass (100 meter) eller en høy mast (fra 6 meter).

Generatorer med vertikal rotor er mindre energieffektive (effektiviteten er nesten 3 ganger lavere enn horisontale).

Fordelene deres inkluderer enkel installasjon og pålitelig design. Lav støy gjør det mulig å installere vertikale generatorer på hustak og til og med på bakkenivå. Disse installasjonene er ikke redde for ising og orkaner. De skytes ut fra en svak vind (fra 1,0-2,0 m/s) mens en horisontal vindmølle trenger en luftstrøm med middels styrke (3,5 m/s og over). Vertikale vindgeneratorer er svært forskjellige i form av løpehjulet (rotoren).

Rotorhjul på vertikale vindturbiner

På grunn av den lave rotorhastigheten (opptil 200 rpm), overskrider den mekaniske levetiden til slike installasjoner betydelig den til horisontale vindgeneratorer.

Hvordan beregne og velge en vindgenerator?

Vind er ikke naturgass som pumpes gjennom rør eller elektrisitet som uavbrutt strømmer gjennom ledninger inn i hjemmet vårt. Han er lunefull og ustadig. I dag river en orkan tak og knekker trær, og i morgen gir den plass til fullstendig ro. Derfor, før du kjøper eller egenproduksjon vindturbin, må du vurdere potensialet til luftenergi i ditt område. For å gjøre dette må gjennomsnittlig årlig vindstyrke bestemmes. Denne verdien kan bli funnet på Internett ved forespørsel.

Etter å ha mottatt en slik tabell, finner vi området av boligen vår og ser på intensiteten til fargen, sammenligner den med vurderingsskalaen. Hvis gjennomsnittlig årlig vindhastighet er mindre enn 4,0 meter per sekund, er det ingen vits i å installere en vindmølle. Det vil ikke gi den nødvendige mengden energi.

Hvis vindstyrken er tilstrekkelig til å installere et vindkraftverk, kan du fortsette til neste trinn: velge generatorkraft.

Hvis vi snakker om autonom energiforsyning hjemme, tas det gjennomsnittlige statistiske strømforbruket til 1 familie i betraktning. Den varierer fra 100 til 300 kWh per måned. I regioner med lavt årlig vindpotensial (5-8 m/sek) kan en vindturbin med en effekt på 2-3 kW generere denne mengden elektrisitet. Det bør tas i betraktning at om vinteren er gjennomsnittlig vindhastighet høyere, så energiproduksjonen i denne perioden vil være større enn om sommeren.

Velge en vindgenerator. Omtrentlig priser

Prisene for vertikale innenlandske vindgeneratorer med en kapasitet på 1,5-2,0 kW er i området fra 90 til 110 tusen rubler. Pakken til denne prisen inkluderer kun en generator med blader, uten mast og tilleggsutstyr (kontroller, omformer, kabel, batterier). Et komplett kraftverk inkludert installasjon vil koste 40-60 % mer.

Kostnaden for kraftigere vindturbiner (3-5 kW) varierer fra 350 til 450 tusen rubler (med tilleggsutstyr og installasjonsarbeid).

DIY vindmølle. Moro eller ekte sparing?

La oss si med en gang at det ikke er lett å lage en vindgenerator med egne hender som er komplett og effektiv. Riktig beregning av vindhjul, overføringsmekanisme, valg av generator egnet for kraft og hastighet er et eget tema. Vi vil bare gi korte anbefalinger i henhold til hovedstadiene i denne prosessen.

Generator

Automotive generatorer og elektriske motorer fra vaskemaskiner med direkte drift er ikke egnet for dette formålet. De er i stand til å generere energi fra vindhjulet, men det vil være ubetydelig. For å fungere effektivt trenger selvgeneratorer svært høye hastigheter, som en vindmølle ikke kan utvikle.

Motorer for vaskemaskiner har et annet problem. Det er ferrittmagneter der, men vindgeneratoren trenger mer effektive - neodym. Prosessen med selvinstallasjon og vikling av strømførende viklinger krever tålmodighet og høy presisjon.

Kraften til en enhet som er satt sammen av deg selv, overstiger som regel ikke 100-200 watt.

Nylig har motorhjul for sykler og scootere blitt populært blant gjør-det-selv-menn. Fra et vindenergisynspunkt er dette kraftige neodymgeneratorer som er optimalt egnet for arbeid med vertikale vindhjul og lading av batterier. Fra en slik generator kan du hente ut opptil 1 kW vindenergi.

Motorhjul - en ferdig generator for et hjemmelaget vindkraftverk

Skru

De enkleste å produsere er seil- og rotorpropeller. Den første består av lette, buede rør montert på en sentral plate. Blader laget av slitesterkt stoff trekkes over hvert rør. Den store vindstyrken på propellen krever hengslet festing av bladene slik at de under en orkan folder seg og ikke blir deformert.

Den roterende vindhjuldesignen brukes til vertikale generatorer. Den er enkel å produsere og pålitelig i drift.

Hjemmelagde vindgeneratorer med horisontal rotasjonsakse drives av en propell. Hjemmehåndverkere henter det fra PVC-rør diameter 160-250 mm. Bladene er montert på en rund stålplate med monteringshull for generatorakselen.

Elektrisitet i dag regnes som noe vanlig, fordi det er i alle hjem. Og ingen lurer på hvor det kommer fra. Elektrisitet produseres for det meste av oljefyrte kraftverk. naturgass, kjernebrensel eller kull. Disse tradisjonelle kildene utgjør en viss fare for miljøet, som et resultat av at det rettes mer og mer oppmerksomhet mot alternative energityper. Sistnevnte inkluderer vindgeneratorer, som kun trenger vind for å generere strøm.

Enhet

Strukturelt krever vindgeneratorer i de fleste tilfeller tilstedeværelsen av følgende elementer:

Turbinblader (propell).
Turbin (roterende del).
Elektrisk generator.
Elektrisk generator akse.
En omformer som konverterer vekselstrøm til likestrøm for å tillate lading av batteriet.
Bladrotasjonsmekanisme.
Turbinrotasjonsmekanisme.
Mast.
Rotasjonskontroller (vindmåler).
Spjeld.
Vindsensor og anemoskop.
Anemoskopskaft.
Gondol og en rekke andre elementer.

Avhengig av type vindgenerator, kan design og elementer som er inkludert i den variere. f.eks. industrielle enheter sørger også for et lynbeskyttelsessystem, et strømskap, en roterende mekanisme, et pålitelig fundament, et brannslokkingssystem, et system for å endre angrepsvinkelen til bladet, et telekommunikasjonssystem for å overføre informasjon om driften av vindgeneratoren , og så videre.

Driftsprinsipp

En vindgenerator er en enhet som konverterer vindenergi til elektrisk energi. Forfedre moderne arter Vindgeneratorer er vindmøller som ble brukt til å produsere mel fra korn. Og prinsippet for deres operasjon har ikke endret seg mye: bladene roterer akselen, som overfører den nødvendige energien til andre elementer.

Vinden roterer bladene, og overfører dreiemoment gjennom girkassen til generatorakselen.
Når rotoren roterer, genereres en trefaset vekselstrøm.
Den resulterende strømmen sendes til batteriet gjennom kontrolleren. Batterier brukes til å skape stabil drift av en vindgenerator. Generatoren lader batteriene når det er vind. I fravær kan du alltid ta energi fra batteriet slik at forbrukeren ikke slutter å motta strøm.
For å beskytte mot orkaner bruker vindgeneratorer et system som flytter vindhjulet vekk fra vinden ved å folde halen eller bremse vindhjulet med en elektrisk brems.
For å lade batteriene plasseres en kontroller mellom vindmøllen og batteriet. Den overvåker batterilading for ikke å skade batteriene. Om nødvendig kan den dumpe overflødig energi på en bestemt ballast, for eksempel en stor motstand eller varmeelementer.
Batteriene har kun en konstant lavspenning på 12/24/48 volt. Forbrukeren trenger imidlertid en spenning på 220 volt, derfor er det installert en omformer. Denne enheten konverterer likespenning til vekselspenning, og skaper en spenning på 220 volt. Naturligvis kan du klare deg uten en omformer, men du må bruke elektriske enheter spesielt designet for lavspenning.
Den konverterte strømmen sendes til forbrukeren for å drive oppvarmingsbatterier, belysning, TV og andre enheter.

Industrielle vindmøller kan også bruke andre elementer som sikrer autonom drift av enheten.

Typer og typer vindgeneratorer

Vindmøller kan klassifiseres etter materialer, antall blader, propellstigning og rotasjonsakse.

Det er to hovedtyper av vindgeneratorer langs rotasjonsaksen:

Med en horisontal akse for sirkulær rotasjon, det vil si vingeformet.
Med en vertikal rotasjonsakse, det vil si "blad" ortogonal, "karusell".

Horisontale klassiske vindgeneratorer har en propell (i de fleste tilfeller trebladet), og vertikale vindturbiner har et vindhjul som roterer vertikalt.

Basert på antall blader kan vindmøller være:

Tre-blad og to-blad.
Flerfliket.

Flerblads vindturbiner begynner å snu i lett vind, mens to- og treblads enheter krever sterkere vind. Imidlertid hver
et ekstra blad skaper ekstra
motstanden til vindhjulet, som et resultat av at det blir vanskeligere å oppnå driftshastigheten til generatoren.

Basert på bladmaterialer kan vindmøller være:

Seilgeneratorer.
Stive vindgeneratorblader.

Seilblader er billigere og enklere å produsere, men når stabil og pålitelig drift kreves for autonom strømforsyning, er de ikke egnet.

Etter skruestigning:

Variabel propellstigning.
Fast propellstigning.

Variabel propellstigning gjør det mulig å øke rekkevidden av effektive driftshastigheter. Samtidig er denne mekanismen uunngåelig:

Kompliserer bladdesign.
Reduserer den generelle påliteligheten til vindgeneratoren.
Gjør vindhjulet tyngre og krever ytterligere strukturell forsterkning.

applikasjon

Enhetene kan brukes i ulike steder. I de fleste tilfeller, i åpne områder der det er stort potensial for vind:

Fjell.
Grunt vann.
Øyer.
Enger.

Samtidig gjør vindgeneratorer av moderne design det mulig å bruke energien til selv svak vind - fra 4 m/s. Takket være dem er det mulig å løse problemer med strømforsyning og energisparing av gjenstander av enhver kraft.

Stasjonære vindkraftverk i form av alternative energikilder er de i stand til fullstendig å levere elektrisk energi til et lite produksjonsanlegg eller boligbygg. I perioder med vindstille vil den nødvendige strømforsyningen hentes fra batteriene. De kan perfekt kombineres med fotovoltaiske batterier, en gass- eller dieselgenerator.
Vindgeneratorer kan også brukes for å spare penger dersom det er sentralt strømnett.
Vindturbiner med middels og lav effekt brukes ofte av eiere av gårder og hus fjernt fra sentraliserte strømnett som en autonom kilde.

Fordeler og ulemper

Fordelene inkluderer:

Vindenergi er en fornybar energi. Vind skapes fritt og kontinuerlig, uten å skade miljøet. Vindenergi er tilgjengelig hvor som helst på planeten.
Vindenergi er ganske billig.
Vindturbiner er plassert på master og krever minimalt med plass. Takket være dette kan de installeres sammen med andre gjenstander og bygninger.
Vindgeneratorer produserer ikke skadelige utslipp under drift.
Vindenergi er spesielt nødvendig på avsidesliggende steder hvor det er vanskelig å levere strøm på andre konvensjonelle måter.

Ulempene inkluderer:

Vindstyrken er veldig variabel og uforutsigbar, som et resultat av at det kreves en ekstra buffer for å akkumulere elektrisitet eller duplisere kilden.
Høy startkostnad for å lage og installere vindgeneratorer.
Vindturbiner lager støy som kan sammenlignes med en bil som kjører i 70 km/t. Dette skremmer bort dyr og skaper noe ubehag for folk.
Roterende kniver utgjør en potensiell fare for fugler.

Det kan være nyttig å lese: