Generatoare eoliene în Rusia: cum să alegeți, să instalați și să evitați dezamăgirea

Posibilitatea de a primi energie electrică gratuită de către vânt face apel la mulți proprietari de case individuale, dar o anumită parte din ele nu reușește, este dezamăgit de această metodă și scrie recenzii negative pe diverse forumuri. Însă puteți evita greșelile în crearea unor astfel de instalații și puteți profita la maximum de ele.

Generatorul eolian cu circuitul său electric și principiile de proiectare seamănă cu oricare altul generator electric. Principala diferență constă în metoda de rotire a rotorului său datorită energiei cinetice a fluxurilor de aer captate de lamele aerodinamice.

Condiții locale estimate

Viteza și puterea vântului ar trebui să rotească fiabil rotorul de motor, a cărui energie este consumată de generator. Dacă nu se face acest lucru, atunci veți rămâne fără energie electrică.

O estimare aproximativă a probabilității unui vânt activ va fi ajutată de programul mediu anual de distribuție a vântului. Doar rețineți că este proiectat pentru o înălțime de 50 de metri de suprafața pământului. Pentru condiții reale este necesar să se introducă corecții.

Diagrama medie anuală de distribuție a vânturilor pe teritoriul Rusiei, definită pentru înălțimi de 50 de metri (pentru creștere, faceți clic pe imagine):

Informații mai specifice pentru fiecare zonă pot fi clarificate cu angajații stației meteo regionale și să țină seama de înălțimea planificată a instalației. Nu este necesar să le solicitați direcții de vânt: generatorul de vânt se rotește automat.

Efectul terenului și sezonul

În funcție de sezon, vântul bate în diferite moduri. În unele zone poate exista o acalmie lungă.

În plus, presiunea vântului este redusă brusc:

• pădure și copaci din apropiere;

• case și clădiri învecinate;

• amplasarea structurii în câmpia joasă sau în spatele altitudinii.

Pentru instalarea instalațiilor electrice eoliene, cele mai bune potriviri sunt deschise din toate direcțiile. Este recomandabil să ridicați turbina eoliană la înălțimea maximă admisă. Este mai bine să folosiți o fundație separată, solidă și un turn cu extensii fixate sigur, care cresc stabilitatea: cu o presiune puternică a vântului se pot produce forțe de răsturnare uriașe.

Proprietarii individuali montează instalații eoliene pe acoperiș sau pe peretele casei. Aceasta nu este cea mai bună opțiune. Este aplicabil pentru motoarele cu putere redusă: structura clădirii va fi agitată în mod constant prin schimbarea încărcărilor dinamice, iar zgomotul unui rotor rotativ va fi transmis prin elementele de construcție în spații rezidențiale.

Exemplu: pe un acoperiș plat al clădirii unui depozit vecin - o clădire cu două etaje realizată din dale de beton armat timp de doi ani, a funcționat un turn cu o antenă a operatorului mobil MTS. După ce au apărut fisuri între panouri și acoperișul a început să se scurgă, antena a fost scoasă, iar clădirea a fost revizuită.

Alegerea proiectării roții de vânt

În întreaga istorie a omenirii, au fost testate un număr mare de dispozitive alimentate de energia eoliană. Eficiența maximă (eficiență ridicată) este inerentă structurilor care formează o forță de ridicare, cum ar fi palele curbe ale elicelor pentru motoare de aeronave (amintiți-vă de celebra expresie „De la elice”) sau a motoarelor pentru nave sau nave situate în unghi ascuțit pentru curgerea aerului / lichidului.

Pentru a alege un model de roată de vânt, este necesar nu numai să cunoașteți viteza vântului (V), ci și să determinați designul lamelor ventilatorului. Principalul indicator al acestora este zona suprafeței măturate (S), care este afectată de fluxul vântului.

Pentru a estima puterea (N) pe care ventilatorul o poate elimina, se folosește formula: N = (SρV³)/2.

Valoarea ρ este densitatea maselor de aer.

Unii vânzători susțin eficiența centralelor eoliene individuale la viteze ale aerului de până la 3 m / s sau dimensiunea lamelor care descriu un cerc cu o rază de ≤1,3 metri în timpul funcționării. Înlocuiți caracteristicile dispozitivelor lor în formula de mai sus: verificați fiabilitatea acestor declarații publicitare în conformitate cu legile elementare ale fizicii.

Vântul cu o viteză de ≤3m⁄sec nu poate transmite energie în mod fiabil unui generator eolian convențional. Dar, pentru astfel de condiții, puteți utiliza lame de suprafață mărită, care este creată prin creșterea dimensiunilor lor - în special lungimea de 2 metri. Totuși, astfel de structuri, datorită întinderii de patru metri, sunt mai potrivite pentru uzinele industriale.

Dacă revenim la orarul de distribuție a vânturilor și luăm în considerare efectul lor specific asupra roții de vânt (nu la o înălțime de 50 de metri), atunci dacă natura vânturilor se potrivește cu zona portocalie (de la 5 m / s) sau mai mare, Universitatea de Stat din Voronezh va justifica costurile de producție și instalare.

La viteze mari ale vântului, puterea generată crește brusc. În astfel de cazuri, doar orice generator eolian este configurat. În alte situații, s-ar putea să nu fie în conformitate cu așteptările sale.

Introducere în specificațiile producătorului

Testarea și verificarea puterii generatorului eolian se realizează în fabrică: un tunel eolian cu un debit de aer reglabil din ventilatoarele staționare. Aceasta verifică caracteristicile aerodinamice ale aeronavelor și ale tuturor caroseriei. Dar această metodă nu reflectă condițiile reale de funcționare ale unei instalații electrice eoliene.

Într-un tunel de vânt, vântul bate într-o direcție cu efort constant, dar în realitate se schimbă întotdeauna oarecum atât în ​​ceea ce privește viteza, cât și direcția. Respectați comportamentul unei palete meteorologice obișnuite. Și generatorul eolian de la acesta este foarte diferit de efectele accelerației și frânării.

Pentru a înțelege acest lucru, este suficient să încercați să desfaceți cu mâna un simplu rulment (palete cu palete), iar apoi rotorul unui generator electric (sau motor) umplut cu înfășurări înconjurate de câmpuri electromagnetice. Opoziția creată va trebui să fie depășită chiar și la ralanti. La conectarea încărcăturii (pentru aceasta, totul este făcut), este necesar să se aplice mai multă putere.

Schimbarea presiunii vântului

Rafurile mai mici de vânt (mai puternice / mai slabe) au un efect redus asupra vitezei rotorului, iar șocurile vântului - semnificativ. Pentru a le contracara, sunt utilizate diferite scheme de amortizare, inclusiv frânarea și plierea elementelor structurale.

Un exemplu sunt generatoarele eoliene cu o poziție ridicată a chilei (capătul cozii). În timpul impactului furtunilor, întreaga structură este înclinată brusc spre o greutate destul de mare.

După reducerea presiunii, se întoarce la locul său. Într-o rafală de vânt, turnurile turnului dublează energia furtunii. Și dacă un astfel de generator eolian este fixat pe clădire, atunci percepe astfel de șocuri. Doar cum?

Sistemul de frânare electromagnetic funcționează mai bine și mai moale, ceea ce închide înfășurările la viteze critice. Dar este mult mai complicat și mai scump.

Se schimbă direcția vântului

Vântul poate crea rafale din diferite părți într-un plan orizontal. Multe proiecte ale generatoarelor eoliene reacționează foarte sensibil la astfel de încărcături datorită suprafeței mari a suprafeței măturate a lamelor de lucru.

Generatoarele eoliene încep să repete mișcarea încărcăturii vântului, dar, având o masă semnificativă, axa direcției vântului trece prin inerție și merge până la unghiuri de deviere mult mai mari.

Cu rafale semnificative de vânt, poate atinge o direcție perpendiculară sau poate aluneca prin ea și se poate opri în starea opusă vântului. Roata de vânt se va opri, va reveni la poziția inițială și va ieși în modul de funcționare. În aceste situații, sistemul de amortizare a vibrațiilor (dacă există) nu funcționează bine.

De asemenea, paleta meteorologică nu este imediat instalată în direcție, dar masa acesteia este mult mai mică, iar eforturile petrecute în procesele electromagnetice nu sunt aplicate.

Protecție împotriva trăsnetului

Din anumite motive, ei uită de el sau își aduc aminte ultima dată. Dar degeaba. Amplasarea structurilor metalice la o altitudine mare, și chiar generarea de energie electrică în timpul furtunii, creează condițiile necesare pentru atragerea potențialelor de trăsnet.

Este mai simplu să vă gândiți la proiectarea protecției împotriva trăsnetului și să o creați împreună cu instalarea unui generator eolian decât mai târziu pentru a face modificările.

Circuite eoliene tipice pentru acasă

Este necesar să se stabilească proiectarea finală a generatorului eolian, ținând cont de sarcinile consumului de energie electrică. Diagrama conexiunii de încărcare ar trebui să ajute.

O diagramă simplificată a unei centrale electrice de acasă cu o baterie solară și un generator eolian (faceți clic pe imagine pentru a mări):

Este necesar să începeți selectarea unui generator eolian în funcție de puterea generată pe principiile descrise în articol „Centrale solare pentru casă”. Citiți acest articol și veți înțelege că stațiile eoliene și solare funcționează pe aceiași algoritmi.

Vă rugăm să rețineți că aceste stații se pot încadra perfect în schema de ansamblu și se pot completa reciproc, funcționând împreună cu același echipament electric: invertor, controlerul și baterii poate funcționa din orice sursă: panouri solare, vânt.

În anumite condiții, este viabil din punct de vedere economic. Deși puteți abandona bateria solară și să lucrați doar de la un generator eolian. Alegerea este a ta.

Unele surse recomandă utilizarea unui generator eolian fără controler și baterii pentru a alimenta elementele de încălzire care încălzesc apa cazanelor sau becurile incandescente. În această idee există un bob copt: schema este simplificată mult. Însă filamentele de nichrom în stare rece au o rezistență activă scăzută, ceea ce pur și simplu evită terminalele de ieșire ale generatorului. Acest punct trebuie luat în considerare la fiecare pornire a unui astfel de circuit: porniți dispozitivul de preîncălzire.

Probleme posibile

Când funcționați un generator eolian, puteți prezenta:

• încălcarea rezistenței fixării fundației sau a vergeturilor mecanice. Trebuie inspectate periodic;

• înghețarea corpului și a lamelor pe vreme rece conduce la apariția unei greutăți suplimentare, ceea ce creează sarcini crescute și reduce eficiența sistemului;

• deteriorarea stabilității din cauza unei încălcări a vitezei de rotație (schimbarea vitezei vântului), ceea ce este cel mai tipic pentru generatoarele asincrone;

• incendiu în circuitul electric cu deteriorare a izolației.

Cei mai buni producători la nivel mondial de generatoare eoliene

Echipamentele acestor companii s-au dovedit în mod fiabil, de aceea au un cost ridicat. Cu toate acestea, în faza inițială a dezvoltării energiei eoliene, puteți încerca să faceți un design similar cu propriile mâini. Abilitățile obținute în urma implementării sale vă vor ajuta să evaluați potențialul încărcărilor eoliene din zona dvs. fără costuri financiare mari.