Szélgenerátorok Oroszországban: hogyan válasszuk ki, telepítsük és kerüljük a csalódást

Az a lehetőség, hogy a szél ingyenes villamos energiát kapjon, vonzza az egyes házak sok tulajdonosát, ám ezek egy része nem sikerül, csalódott ebben a módszerben, és negatív véleményeket ír különféle fórumokon. De elkerülheti az ilyen installációk létrehozása során elkövetett hibákat, és a legtöbbet hozhatja ki belőle.

A szélgenerátor elektromos áramköre és tervezési alapelvei hasonlóak minden máshoz elektromos generátor. A fő különbség a forgórész forgási módszerében rejlik, mivel az aerodinamikai lapátok által megragadott légáramok kinetikus energiája miatt.

Becsült helyi feltételek

A szél sebességének és teljesítményének megbízhatóan el kell forgatnia a motor járókerékét, amelynek energiáját a generátor fogyasztja el. Ha ez nem történik meg, akkor áram nélkül marad.

Az aktív szél valószínűségének hozzávetőleges becslését az éves átlagos széleloszlási ütemterv segíti. Csak ne feledje, hogy 50 méter magasságra tervezték a föld felszínétől. A valós körülményekhez javításokat kell bevezetni.

Oroszország területén a szelek átlagos éves megoszlási diagramja 50 méter magassághoz meghatározva (a növekedéshez kattintson a képre):

Az egyes területekre vonatkozó pontosabb információk a regionális meteorológiai állomás alkalmazottaival tisztázhatók, és figyelembe veszik a tervezett beépítési magasságot. Nem szükséges szélirányt kérni tőlük: a szélgenerátor automatikusan forog.

A terep és az évszak hatása

Az évadtól függően a szél különböző módon fúj. Bizonyos területeken hosszú a szünet.

Ezen felül a szélnyomás jelentősen csökken:

• erdő és a közeli fák;

• szomszédos házak és épületek;

• a szerkezet elhelyezkedése az alföldön vagy a magasság mögött.

Szél elektromos berendezések telepítéséhez a minden irányból nyitott dombtetők a legmegfelelőbbek. Javasoljuk, hogy a szélturbinát emelje fel a megengedett legnagyobb magasságra. Sokkal jobb, ha külön erős alapot és egy tornyot helyezünk biztonságosan rögzített kiterjesztésekkel, amelyek növelik a stabilitást: erős szélnyomás esetén hatalmas billenőerők fordulhatnak elő.

Az egyéni tulajdonosok szélerőműszereket szerelnek a ház tetőjére vagy falára. Ez nem a legjobb megoldás. Alkalmazható kis teljesítményű motorok esetén: az épület szerkezetét állandóan megrázza a dinamikus terhelések megváltoztatása, és a forgó forgórész zaja az épületelemeken keresztül továbbad a lakóhelyiségbe.

Példa: egy szomszédos áruház épületének lapos tetőjén - két emeletes épület vasbeton födémekből két évig, az MTS mobilszolgáltató antennájával ellátott torony működött. Miután repedések jelentek meg a panelek között és a tető szivárogni kezdett, az antennát eltávolítottuk, és az épület nagyjavításra került.

A szélkerék kialakításának kiválasztása

Az emberiség teljes története során hatalmas számú szélenergia-hajtású készüléket teszteltünk. A maximális hatékonyság (nagy hatékonyság) az emelőerőt képező struktúrákban rejlik, mint például a repülőgép hajtócsavarjainak ívelt pengei (emlékezzenek a híres „a propellertől” kifejezésre) vagy a hajó / hajó motorjai, amelyek éles szögben helyezkednek el a közeledő levegő / folyadék áramlásához.

A szélkerék modelljének kiválasztásához nemcsak a szélsebességet (V) kell megismerni, hanem a ventilátorlapátok kialakítását is meg kell határozni. Fő mutatójuk a söpört felület (S) területe, amelyet a szél áramlása befolyásol.

A ventilátor által eltávolítható teljesítmény (N) becsléséhez a következő képletet kell használni: N = (SρV³)/2.

A ρ érték a légtömeg sűrűsége.

Néhány eladó azt állítja, hogy az egyes szélerőművek hatékonysága legfeljebb 3 m / s levegő sebességen vagy olyan lapátok méretén alapul, amelyek működés közben ≤1,3 méter sugarú kört írnak le. Cserélje ki eszközük jellemzőit a fenti képletben: ellenőrizze az ilyen hirdetési nyilatkozatok megbízhatóságát a fizika alapvető törvényei szerint.

≤3m⁄sec sebességű szél nem képes megbízhatóan továbbítani az energiát a hagyományos szélgenerátorhoz. De ilyen körülmények között használhatja a megnövelt területű pengéket, amelyeket méretük - különösen a 2 méter hosszúságának - növelésével hoznak létre. Az ilyen szerkezetek azonban a négy méteres távolság miatt jobban alkalmazhatók ipari üzemekben.

Ha visszatérünk a szél eloszlási ütemtervéhez, és figyelembe vesszük a szélkerékre kifejtett sajátos hatásaikat (nem 50 méteres magasságon), akkor ha a szelek jellege megegyezik a narancssárga zónával (5 m / s-tól vagy annál magasabb), a Voroneži Állami Egyetem meg fogja igazolni gyártásának és beépítésének költségeit.

Nagy szélsebességnél a generált teljesítmény hirtelen növekszik. Ilyen esetekben csak bármely szélgenerátor van konfigurálva. Más helyzetekben előfordulhat, hogy nem felel meg elvárásainak.

Bevezetés a gyártó műszaki adataiba

A szélgenerátor teljesítményének tesztelését és ellenőrzését a gyárban végzik: állítható ventilátorok állítható légárammal rendelkező szélcsatorna. Ez ellenőrzi a repülőgépek és az összes karosszéria aerodinamikai jellemzőit. De ez a módszer nem tükrözi a szélenergia-berendezések tényleges működési feltételeit.

A szélcsatornában a szél állandó irányban fúj egy irányba, de a valóságban mindig változik valamivel a sebesség és az irány is. Vegye figyelembe a szokásos időjárási lapát viselkedését. A szélgenerátor nagyon eltér a gyorsulás és a fékezés hatásától.

Ennek megértéséhez elegendő megkísérelni egy kézzel kinyomtatni egy egyszerű csapágyat (lapátlapátokat), majd egy elektromágneses generátor (vagy motor) forgórészét, amelyet elektromágneses mezők körül tekercsek töltöttek el. A létrehozott ellenállást még alapjáratban is le kell győzni. A rakomány csatlakoztatásakor (ennek érdekében minden megtörtént) több energiát kell felhasználni.

A szélnyomás változása

Az enyhe (erős / gyengébb) széllökések csekély hatással vannak a forgórész sebességére, a szél sokkjai pedig - jelentősen. A küzdelem érdekében különféle csillapítási sémákat alkalmaznak, beleértve a fékezést és a szerkezeti elemek hajtogatását.

Példa erre a magas tengelyű szélgenerátorok (farokvég). Vihar ütésekor az egész szerkezet hirtelen visszafordul egy meglehetősen nagy súlyhoz.

A nyomás csökkentése után visszatér a helyére. Az egyik szélszélben a torony tornyai megkettőzik a vihar energiáját. És ha egy ilyen szélgenerátor van rögzítve az épületre, akkor érzékeli az ilyen ütéseket. Csak hogyan?

Az elektromágneses fékrendszer jobban és lágyabban működik, amely kritikus sebességnél zárja le a tekercset. De sokkal bonyolultabb és drágább.

A szél irányának megváltozása

A szél vízszintes síkban különféle oldalaktól hozhat létre széllökéseket. Szélgenerátorok sok kivitele nagyon érzékenyen reagál az ilyen terhelésekre, a munkalapátok söpört felületének nagy területe miatt.

A szélgenerátorok megismételik a szélterhelés mozgását, de ha jelentős tömege van, akkor a szélirány tengelye inercián halad át, és sokkal nagyobb eltérítési szögekhez megy.

Jelentős széllökések esetén merőleges irányba juthat, átcsúszhat rajta és megállhat a szél ellenkező állapotában. A szélkerék leáll, visszatér az eredeti helyzetbe és kilép az üzemmódba. Ezekben a helyzetekben a rezgéscsillapító rendszer (ha van) nem működik jól.

A szélvédő-lapátot nem azonnal építik be az irányba, de tömege sokkal kisebb, és az elektromágneses folyamatokra fordított erőfeszítéseket nem alkalmazzák.

Villámvédelem

Valamilyen okból elfelejtik, vagy utoljára emlékeznek rá. De hiába. A fémszerkezetek nagy magasságban való elhelyezkedése, és még a zivatarok során áramtermelés is elősegíti a villámpotenciál vonzását.

Egyszerűbb átgondolni a villámvédelem kialakítását és létrehozni azt egy szélerőmű telepítésével együtt, mint később elvégezni a módosításokat.

Tipikus otthoni állomás szélerőmű

Meg kell határozni a szélgenerátor végleges tervét, figyelembe véve az elektromos energiafogyasztás feladatait. A terhelés-kapcsolási rajznak segítséget kell nyújtania.

Napelemes és szélgenerátoros otthoni erőmű egyszerűsített vázlata (kattintson a képre a nagyításhoz):

A cikkben leírt elvek alapján el kell kezdeni a szélerőmű kiválasztását a generált teljesítmény alapján „Napenergia erőművek otthoni használatra”. Olvassa el ezt a cikket, és megérti, hogy a szél- és a napenergia állomások ugyanazon algoritmusokon működnek.

Felhívjuk figyelmét, hogy az ilyen állomások tökéletesen illeszkednek az általános rendszerbe és kiegészítik egymást, ugyanabban az energiaellátó berendezésben működnek együtt: inverter, a vezérlő és akkumulátorok bármilyen forrásból működhet: napelemek, szél.

Bizonyos feltételek mellett ez gazdaságilag megvalósítható. Bár elhagyhatja a napelemet és csak szélgenerátorral dolgozhat. A választás a tiéd.

Egyes források azt javasolják, hogy szélgenerátort vezérlő és elemek nélkül használjon a kazánok vagy izzólámpák vizét melegítő fűtőelemek táplálására. Van egy érett gabona ebben az ötletben: a rendszer jelentősen egyszerűsödik. A hideg állapotban levő nikróm filamentumok azonban alacsony aktív ellenállással rendelkeznek, ami egyszerűen elkerüli a generátor kimeneti csatlakozóit. Ezt a pontot figyelembe kell venni egy ilyen áramkör minden indításakor: kapcsolja be az előmelegítőt.

Lehetséges problémák

Szélgenerátor üzemeltetésekor:

• az alapzat rögzítésének vagy a mechanikus nyújtószilárdságok megsértése. Időnként ellenőrizni kell őket;

• A test és a pengék hideg időben történő jegesedése további súly megjelenéséhez vezet, ami megnöveli a terheléseket és csökkenti a rendszer hatékonyságát;

• a stabilitás romlása a forgási sebesség (változó szélsebesség) megsértése miatt, ami az aszinkron generátorokra leginkább jellemző;

• tűz az elektromos áramkörben szigetelési károkkal

A szélerőművek globális legjobb gyártói

Ezen társaságok felszerelése megbízhatóan bizonyította magát, ezért magas költségekkel jár. A szélenergia fejlesztésének kezdeti szakaszában azonban megpróbálhat saját kezével hasonló képet készíteni. A megvalósításból megszerzett készségek elősegítik a szélterhelés potenciáljának felmérését a térségben, jelentős pénzügyi költségek nélkül.