Tuulivoimalat Venäjällä: kuinka valita, asentaa ja välttää pettymyksiä

Mahdollisuus vastaanottaa ilmaista sähköä tuulen mukaan houkuttelee monia yksittäisten talojen omistajia, mutta osa heistä epäonnistuu, on pettynyt tähän menetelmään ja kirjoittaa negatiivisia arvosteluja eri foorumeilla. Mutta voit välttää virheitä tällaisten asennusten luomisessa ja saada niistä kaiken hyödyn.

Tuuligeneraattori sähköpiirillä ja suunnitteluperiaatteilla muistuttaa mitä tahansa muuta sähkögeneraattori. Suurin ero on roottorin kehräysmenetelmässä johtuen ilmavirran kineettisestä energiasta, jonka aerodynaamiset terät vangitsevat.

Arvioidut paikalliset olosuhteet

Tuulen nopeuden ja tehon tulisi pyörittää luotettavasti moottorin juoksupyörää, jonka energian generaattori kuluttaa. Jos tätä ei tehdä, sinut jää ilman sähköä.

Arvioitua arviota aktiivisen tuulen todennäköisyydestä avustaa keskimääräinen vuotuinen tuulenjakauma. Muista vain, että se on suunniteltu 50 metrin korkeudelle maan pinnasta. Oikeita olosuhteita varten on tarpeen tehdä korjauksia.

Tuulen keskimääräinen vuotuinen jakelukaavio Venäjän alueella 50 metrin korkeudelle määriteltynä (suurenna napsauttamalla kuvaa):

Kunkin alueen tarkempia tietoja voidaan selventää alueellisen sääaseman työntekijöiden kanssa ja ottaa huomioon suunniteltu asennuskorkeus. Niitä ei tarvitse kysyä tuulen suunnista: tuulengeneraattori pyörii automaattisesti.

Maaston ja vuodenajan vaikutus

Vuodenajasta riippuen tuuli puhaltaa eri tavoin. Joillakin alueilla saattaa olla pitkä tuulenpito.

Lisäksi tuulen paine laskee jyrkästi:

• metsä ja lähellä olevat puut;

• naapuritalot ja rakennukset;

• rakenteen sijainti ala-alueella tai korkeuden takana.

Tuulen sähköasennusten asennukseen sopivat parhaiten kaikista suunnista avoimet rinteet. On suositeltavaa nostaa tuuliturbiini suurimpaan sallittuun korkeuteen. On parempi käyttää erillistä vahvaa perustaa ja tornia, jossa on tukevasti kiinnitetyt jatkeet, jotka lisäävät vakautta: voimakkaalla tuulenpaineella voi tapahtua valtavia kaatovoimia.

Yksittäiset omistajat asentavat tuulivoimalaitokset talon katolle tai seinälle. Tämä ei ole paras vaihtoehto. Sitä voidaan käyttää pienitehoisissa moottoreissa: rakennusrakennetta ravistetaan jatkuvasti muuttamalla dynaamisia kuormituksia, ja pyörivän roottorin melu siirtyy rakennuselementtien kautta asuintiloihin.

Esimerkki: naapurikaupan rakennuksen tasaisella katolla - kaksikerroksinen teräsbetonilevyistä tehty rakennus kahden vuoden ajan, matkapuhelinoperaattorin MTS-antennilla varustettu torni toimi. Kun paneelien väliin ilmaantui halkeamia ja katto alkoi vuotaa, antenni poistettiin ja rakennusta uudistettiin.

Tuulipyörän suunnittelun valinta

Koko ihmiskunnan historian aikana on testattu valtava määrä tuulivoimalla toimivia laitteita. Suurin hyötysuhde (korkea hyötysuhde) on ominaista rakenteille, jotka muodostavat nostovoiman, kuten lentokoneiden potkurien kaarevat terät (muista kuuluisa lause "Potkurista") tai veneiden / alusten moottorit, jotka sijaitsevat terävässä kulmassa lähestyviin ilma- / nestevirtauksiin.

Tuulenpyörän mallin valitseminen edellyttää paitsi tuulen nopeuden (V) tuntemista myös tuulettimen siipien suunnittelun määrittämistä. Niiden pääindikaattori on pyyhkäisen pinnan alue (S), johon tuulen virtaus vaikuttaa.

Tehon (N) arvioimiseksi, jonka tuuletin voi poistaa, käytetään kaavaa: N = (SρV³)/2.

Arvo ρ on ilmamassien tiheys.

Jotkut myyjät väittävät yksittäisten tuulivoimalaitosten hyötysuhteen jopa 3 m / s ilman nopeudella tai niiden siipien koon kanssa, jotka kuvaavat ympyrää, jonka säde on ≤1,3 metriä käytön aikana. Korvaa heidän laitteidensa ominaisuudet yllä olevassa kaavassa: tarkistat tällaisten mainoslausekkeiden luotettavuuden fysiikan peruslakien mukaisesti.

Tuuli nopeudella ≤3m⁄sek ei voi luotettavasti siirtää energiaa tavanomaiseen tuuligeneraattoriin. Mutta tällaisissa olosuhteissa voit käyttää suurennetun pinnan lapoja, jotka luodaan lisäämällä niiden mittoja - etenkin 2 metrin pituutta. Tällaiset rakenteet ovat kuitenkin neljän metrin jyrän takia sopivimpia teollisuuslaitoksille.

Jos palaamme tuulien jakeluaikatauluun ja otamme huomioon niiden spesifisen vaikutuksen tuulipyörään (ei 50 metrin korkeudella), niin jos tuulien luonne vastaa oranssia vyöhykettä (5 m / s) tai enemmän, Voronežin osavaltion yliopisto perustelee tuotannon ja asennuksen kustannukset.

Suurilla tuulennopeuksilla syntyvä teho kasvaa voimakkaasti. Tällaisissa tapauksissa mikä tahansa tuuligeneraattori on määritetty. Muissa tilanteissa hän ei välttämättä vastaa odotuksiaan.

Johdanto valmistajan eritelmiin

Tuulengeneraattorin tehon testaaminen ja tarkastaminen suoritetaan tehtaalla: tuuletunneli, jossa on säädettävä ilmavirta kiinteistä tuulettimista. Tämä tarkistaa ilma-alusten ja kaikkien korien aerodynaamiset ominaisuudet. Mutta tämä menetelmä ei heijasta tuulivoimalaitoksen todellisia käyttöolosuhteita.

Tuulitunnelissa tuuli puhaltaa yhteen suuntaan jatkuvalla vaivalla, mutta todellisuudessa se muuttuu aina jonkin verran sekä nopeudella että suunnalla. Tarkkaile tavallisen sääsiipin käyttäytymistä. Ja siitä tuleva tuuligeneraattori eroaa suuresti kiihtyvyyden ja jarrutuksen vaikutuksista.

Tämän ymmärtämiseksi riittää, kun yrität kelata kädelläsi yksinkertaista laakeria (siipien terät) ja sitten sähkögeneraattorin (tai moottorin) roottorin, joka on täytetty käämityksillä, joita ympäröivät sähkömagneettiset kentät. Luotu oppositio on voitettava jopa tyhjäkäynnillä. Kuormaa kytkettäessä (tämän vuoksi kaikki on tehty) vaaditaan käyttämään enemmän virtaa.

Tuulenpaineen muutos

Vähäisillä tuulen puuskilla (voimakkaammilla / heikommilla) on vähän vaikutusta roottorin nopeuteen ja tuulen iskuilla - merkittävästi. Niiden torjumiseksi käytetään erilaisia ​​vaimennusmalleja, mukaan lukien jarru ja rakenneosien taittaminen.

Esimerkki on tuuligeneraattorit, joiden kölin sijainti on korkea (hännän pää). Myrskyn aikana koko rakenne kallistuu äkillisesti takaisin melko suureen painoon.

Paineen vähentämisen jälkeen se palaa paikoilleen. Yhdessä tuulenpuhdistuksessa tornin tornit kaksinkertaistavat myrskyn energian. Ja jos tällainen tuuligeneraattori on kiinnitetty rakennukseen, se havaitsee tällaiset iskut. Kuinka?

Sähkömagneettinen jarrujärjestelmä toimii paremmin ja pehmeämmin, mikä sulkee käämit kriittisillä nopeuksilla. Mutta se on paljon monimutkaisempaa ja kalliimpaa.

Tuulen suunnan muutos

Tuuli voi luoda puuskioita eri puolilta vaakatasossa. Monet tuuligeneraattorien mallit reagoivat erittäin herkästi sellaisiin kuormiin, koska työlapojen pyyhkäisyn pinta on suuri.

Tuulengeneraattorit alkavat toistaa tuulen kuorman liikettä, mutta, jolla on merkittävä massa, tuulen suunnan akseli ohittaa hitauden ja menee paljon suurempiin taipumakulmiin.

Merkittävillä tuulenpuuskeilla se voi saavuttaa kohtisuoran suunnan tai luistaa sen läpi ja pysähtyä tuuleen vastakkaisessa tilassa. Tuulipyörä pysähtyy, palaa alkuperäiseen asentoonsa ja poistuu toimintatilaan. Näissä tilanteissa tärinänvaimennusjärjestelmä (jos sellainen on) ei toimi hyvin.

Sääsiiipiä ei myöskään asenneta heti suuntaan, mutta sen massa on paljon pienempi, eikä sähkömagneettisiin prosesseihin käytettyjä ponnisteluja käytetä.

Ukkossuojaus

Jostain syystä unohtaa sen tai muistaa sen viimeksi. Mutta turhaan. Metallirakenteiden sijainti korkealla korkeudella ja jopa sähkön tuottaminen ukonilman aikana luo edellytykset salaman potentiaalin houkuttelemiseen.

Ukkossuojauksen suunnittelusta on yksinkertaisempaa miettiä ja luoda se yhdessä tuuligeneraattorin asennuksen kanssa kuin myöhemmin tehdä muutoksia.

Tyypillinen kotiaseman tuulipiiri

On tarpeen määrittää tuuligeneraattorin lopullinen rakenne ottaen huomioon sähkönkulutuksen tehtävät. Kuorman kytkentäkaavion pitäisi auttaa.

Yksinkertaistettu kaavio kodin voimalaitoksesta, jossa on aurinkoakku ja tuuligeneraattori (klikkaa kuvaa suurentaaksesi):

On tarpeen aloittaa tuuligeneraattorin valitseminen tuotetun tehon perusteella artikkelissa kuvattujen periaatteiden mukaisesti ”Aurinkovoimalat kotiin”. Lue tämä artikkeli ja ymmärrät, että tuuli- ja aurinkoasemat toimivat samoilla algoritmeilla.

Huomaa, että tällaiset asemat sopivat täydellisesti kokonaissuunnitelmaan ja täydentävät toisiaan, toimivat yhdessä samojen voimalaitteiden kanssa: invertteri, ohjain ja akut voi toimia mistä tahansa lähteestä: aurinkopaneelit, tuuli.

Tietyissä olosuhteissa se on taloudellisesti toteutettavissa. Vaikka voit hylätä aurinkoakun ja työskennellä vain tuuligeneraattorilla. Valinta on sinun.

Jotkut lähteet suosittelevat tuuligeneraattorin käyttöä ilman säädintä ja paristoja kattiloiden tai hehkulamppujen vettä lämmittävien lämmityselementtien syöttämiseen. Tässä ideassa on kypsä vilja: järjestelmää yksinkertaistetaan huomattavasti. Mutta kylmässä tilassa olevilla nikromifilamenteilla on alhainen aktiivinen vastus, joka yksinkertaisesti ohjaa generaattorin lähtöliittimiä. Tämä kohta tulee ottaa huomioon jokaisessa tällaisen piirin käynnistyksessä: kytke esilämmityslaite päälle.

Mahdolliset ongelmat

Tuulengeneraattoria käytettäessä voi kokea:

• perustuskiinnitysten tai mekaanisten venytysmerkkien lujuuden rikkominen. Ne on tarkastettava määräajoin;

• rungon ja siipien jäätyminen kylmällä säällä johtaa lisäpainoon, joka lisää kuormitusta ja vähentää järjestelmän tehokkuutta;

• vakauden heikkeneminen pyörimisnopeuden (muuttuvan tuulen nopeuden) rikkomisesta, mikä on tyypillisin asynkronisille generaattoreille;

• tulipalo sähköpiirissä eristysvaurioilla.

Paras maailmanlaajuinen tuulivoimaloiden valmistaja

Näiden yritysten laitteet ovat todistaneet itsensä luotettavasti, joten niiden kustannukset ovat korkeat. Tuulienergian kehityksen alkuvaiheessa voit kuitenkin yrittää tehdä samanlaisen suunnittelun omilla käsillä. Sen toteuttamisesta saadut taidot auttavat arvioimaan tuulikuormituksen potentiaalia alueellasi ilman suuria taloudellisia kustannuksia.