Větrné generátory v Rusku: jak vybrat, nainstalovat a vyvarovat se zklamání

Schopnost přijímat bezplatnou elektřinu větrem apeluje na mnoho majitelů jednotlivých domů, ale určitá část z nich selže, je touto metodou zklamána a píše negativní recenze na různých fórech. Při vytváření takových instalací se však můžete vyhnout chybám a získat z nich maximum.

Větrný generátor se svým elektrickým obvodem a konstrukčními principy připomíná jakýkoli jiný elektrický generátor. Hlavní rozdíl spočívá ve způsobu spřádání rotoru v důsledku kinetické energie proudů vzduchu zachycených aerodynamickými lopatkami.

Odhadované místní podmínky

Rychlost a výkon větru by měly spolehlivě otáčet oběžným kolem motoru, jehož energii spotřebuje generátor. Pokud tak neučiníte, zůstanete bez elektřiny.

Přibližnému odhadu pravděpodobnosti aktivního větru bude pomáhat průměrný roční rozvrh distribuce větru. Jen mějte na paměti, že je navržen pro výšku 50 metrů od povrchu Země. Pro skutečné podmínky je nutné zavést opravy.

Průměrná roční distribuční tabulka větru pro území Ruska, definovaná pro výšky 50 metrů (pro zvětšení klikněte na obrázek):

Konkrétnější informace o každé oblasti lze objasnit se zaměstnanci regionální meteorologické stanice a zohlednit plánovanou výšku instalace. Není nutné je žádat o směr větru: generátor větru se otáčí automaticky.

Vliv terénu a ročního období

V závislosti na ročním období vítr fouká různými způsoby. V některých oblastech může být dlouhý klid.

Kromě toho se výrazně snižuje tlak větru:

• les a blízké stromy;

• sousední domy a budovy;

• umístění struktury v nízké nebo zvýšené poloze.

Pro instalaci větrných elektrických instalací jsou nejvhodnější kopce otevřené ze všech směrů. Je vhodné zvednout větrnou turbínu do maximální přípustné výšky. Je lepší použít samostatný, pevný základ a věž s bezpečně připevněnými nástavci, které zvyšují stabilitu: při silném tlaku větru se mohou objevit obrovské převrácené síly.

Jednotliví majitelé montují větrné elektrárny na střechu nebo zeď domu. Toto není nejlepší volba. Je použitelný pro motory s nízkým výkonem: struktura budovy bude neustále otřesena změnou dynamického zatížení a hluk rotujícího rotoru bude přenášen prostřednictvím stavebních prvků do obytných prostor.

Příklad: na ploché střeše budovy sousedního obchodního domu - dvoupodlažní budovy z železobetonových desek po dobu dvou let, pracovala věž s anténou mobilního operátora MTS. Poté, co se mezi panely objevily praskliny a střecha začala unikat, byla anténa odstraněna a budova byla opravena.

Výběr konstrukce větrného kola

V celé historii lidstva bylo testováno velké množství zařízení poháněných větrnou energií. Maximální účinnost (vysoká účinnost) je vlastní strukturám, které vytvářejí zvedací sílu, jako jsou zakřivené lopatky vrtulí leteckých motorů (pamatujte na slavný výraz „Z vrtule“) nebo lodní / lodní motory umístěné pod ostrými úhly k přicházejícím proudům vzduchu / kapaliny.

Pro výběr modelu větrného kola je nutné znát nejen rychlost větru (V), ale také určit konstrukci lopatek ventilátoru. Jejich hlavním ukazatelem je plocha zametaného povrchu (S), která je ovlivněna proudem větru.

Pro odhad výkonu (N), který může ventilátor odstranit, se použije vzorec: N = (SρV³)/2.

Hodnota ρ je hustota vzduchových hmot.

Někteří prodejci tvrdí, že účinnost jednotlivých větrných elektráren při rychlostech vzduchu do 3 m / s nebo velikosti lopatek, které během provozu popisují kruh s poloměrem ≤ 1,3 metru. Nahraďte vlastnosti svých zařízení ve výše uvedeném vzorci: spolehlivost takových reklamních sdělení kontrolujete podle základních fyzikálních zákonů.

Vítr s rychlostí ≤ 3 m⁄sec nemůže spolehlivě přenášet energii do konvenčního větrného generátoru. Ale za takových podmínek můžete použít nože zvětšené plochy, která je vytvořena zvětšením jejich rozměrů - zejména délky 2 metry. Takové struktury jsou však díky rozpětí čtyř metrů vhodnější pro průmyslové závody.

Pokud se vrátíme k plánu rozložení větru a vezmeme v úvahu jejich specifický účinek na větrné kolo (ne ve výšce 50 metrů), pak pokud povaha větru odpovídá oranžové zóně (od 5 m / s) nebo vyšší, Voroněžská státní univerzita odůvodní náklady na její výrobu a instalaci.

Při vysokých rychlostech větru se generovaný výkon prudce zvyšuje. V takových případech je nakonfigurován pouze jakýkoli větrný generátor. V jiných situacích nemusí splnit jeho očekávání.

Úvod do specifikací výrobce

Testování a kontrola výkonu generátoru větru se provádí v továrně: větrný tunel s nastavitelným průtokem vzduchu ze stacionárních ventilátorů. Tím se kontrolují aerodynamické vlastnosti letadel a všech karoserií vozidel. Tato metoda však neodráží skutečné provozní podmínky větrné elektrické instalace.

V aerodynamickém tunelu vítr fouká jedním směrem s konstantním úsilím, ale ve skutečnosti se vždy trochu mění jak v rychlosti, tak ve směru. Sledujte chování pravidelné korouhvičky. A generátor větru se od něj velmi liší od účinků zrychlení a brzdění.

Abychom tomu porozuměli, stačí se pokusit rukou uvolnit jednoduché ložisko (lopatky lopatky) a poté rotor elektrického generátoru (nebo motoru) naplněný vinutími obklopenými elektromagnetickými poli. Vytvořená opozice bude muset být překonána i při volnoběhu. Při připojování zátěže (kvůli tomu je vše hotovo) je nutné vyvinout více energie.

Změna tlaku větru

Mírné poryvy větru (silnější / slabší) mají malý vliv na rychlost rotoru a vítr šokuje - výrazně. K jejich čelení se používají různá schémata tlumení, včetně brzdění a skládání konstrukčních prvků.

Příkladem jsou větrné generátory s vysokou polohou kýlu (zadní konec). Během nárazu bouře je celá struktura náhle nakloněna zpět na poměrně velkou hmotnost.

Po snížení tlaku se vrací na své místo. Věže věže v jednom nárazu větru zdvojnásobily energii bouře. A pokud je takový větrný generátor upevněn na budově, pak takové šoky vnímá. Jak na to?

Elektromagnetický brzdový systém pracuje lépe a měkčí, což uzavírá vinutí při kritických rychlostech. Ale je to mnohem složitější a nákladnější.

Změna směru větru

Vítr může vytvářet nárazy z různých stran ve vodorovné rovině. Mnoho návrhů větrných generátorů je velmi citlivých na taková zatížení kvůli velké ploše zametaného povrchu pracovních lopatek.

Generátory větru začínají opakovat pohyb zatížení větrem, ale s významnou hmotností osa směru větru prochází setrvačností a jde o mnohem větší úhly vychýlení.

S výraznými nárazy větru může dosáhnout kolmého směru nebo proklouznout skrz a zastavit se v opačném stavu než vítr. Větrné kolo se zastaví, vrátí se do původní polohy a vrátí se do provozního režimu. V těchto situacích funguje systém tlumení vibrací (pokud existuje) špatně.

Větrná korouhvička také není okamžitě instalována ve směru, ale její hmotnost je mnohem menší a úsilí vynaložené na elektromagnetické procesy se nepoužívá.

Ochrana před bleskem

Z nějakého důvodu na to zapomenou nebo si to pamatují jako poslední. Ale marně. Umístění kovových struktur ve vysokých nadmořských výškách a dokonce i výroba elektřiny během bouřky vytváří předpoklady pro přilákání bleskových potenciálů.

Je jednodušší přemýšlet o konstrukci ochrany před bleskem a vytvořit ji společně s instalací generátoru větru než později provést změny.

Typické větrné obvody domácí stanice

Je třeba určit konečnou konstrukci větrného generátoru s přihlédnutím k úkolům spotřeby elektrické energie. Pomáhá schéma zapojení zátěže.

Zjednodušené schéma domácí elektrárny se solární baterií a větrným generátorem (kliknutím obrázek zvětšíte):

Je třeba zahájit výběr větrného generátoru podle generovaného výkonu na principech popsaných v článku „Solární elektrárny pro domácnost“. Přečtěte si tento článek a pochopíte, že větrné a solární stanice pracují na stejných algoritmech.

Vezměte prosím na vědomí, že takové stanice se dokonale hodí do celkového schématu a vzájemně se doplňují, pracují společně ve stejném energetickém zařízení: střídač, ovladač a baterie může pracovat z jakéhokoli zdroje: solární panely, vítr.

Za určitých podmínek je to ekonomicky proveditelné. I když můžete opustit sluneční baterii a pracovat pouze z větrného generátoru. Volba je na vás.

Některé zdroje doporučují použití větrného generátoru bez ovladače a baterií k napájení topných článků, které ohřívají vodu z kotlů nebo žárovek. V této myšlence je zralé zrno: schéma je výrazně zjednodušeno. Ale nichromová vlákna v chladném stavu mají nízký aktivní odpor, který jednoduše posunuje výstupní svorky generátoru. Tento bod je třeba vzít v úvahu při každém spuštění takového okruhu: zapněte předehřívací zařízení.

Možné problémy

Při provozu větrného generátoru můžete zažít:

• porušení pevnosti upevnění základu nebo mechanických úsekových značek. Měly by být pravidelně kontrolovány;

• námraza těla a lopatek za chladného počasí vede ke vzniku další váhy, která vytváří zvýšené zatížení a snižuje účinnost systému;

• zhoršení stability v důsledku porušení rychlosti otáčení (měnící se rychlost větru), což je nejtypičtější pro asynchronní generátory;

• požár v elektrickém obvodu s poškozením izolace.

Nejlepší světoví výrobci větrných generátorů

Vybavení těchto společností se spolehlivě osvědčilo, a proto má vysoké náklady. V počáteční fázi vývoje větrné energie se však můžete pokusit vytvořit podobný design vlastními rukama. Dovednosti získané z jeho implementace pomohou posoudit potenciál zatížení větrem ve vaší oblasti bez velkých finančních nákladů.