Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Moderný kinetický veterný generátor vám umožní využiť výkon prúdenia vzduchu a premieňať ho na elektrinu. Pre tento účel existujú továrne a domáce modely zariadení, ktoré sa používajú v priemysle aj na súkromných farmách.

Budeme hovoriť o tom, ako sú usporiadané veterné mlyny tohto typu, oboznámime sa s vlastnosťami zariadenia a konštrukčnými možnosťami. Navrhovaný článok ukazuje silné a slabé stránky veternej elektrárne. Nezávislí majstri tu nájdu užitočné schémy a odporúčania pre zhromaždenie.

Princíp činnosti veterného generátora

Základom činnosti veterného generátora je transformácia kinetickej energie vetra na mechanickú energiu rotora, ktorá sa potom premieňa na elektrinu.

Princíp činnosti je celkom jednoduchý: rotácia lopatiek namontovaných na osi zariadenia vedie k kruhovým pohybom generátora rotora, čím sa vytvára elektrina.

Veterná energia je jedným z najsľubnejších odvetví výroby energie z obnoviteľných zdrojov. Moderné konštrukcie umožňujú nákladovo efektívne využitie sily prúdenia vzduchu a využívajú ho na výrobu elektriny

Výsledný nestabilný striedavý prúd "prúdi" do regulátora, kde sa premieňa na konštantné napätie, ktoré môže nabíjať batérie. Odtiaľ sa napája do meniča, kde sa transformuje na striedavé napätie s indikátorom 220/380 V, ktorý sa napája na spotrebiče.

Výkon veterného generátora priamo závisí od výkonu prúdenia vzduchu (N) vypočítaného podľa vzorca N = pSV 3/2, kde V je rýchlosť vetra, S je pracovná plocha, p je hustota vzduchu.

Zariadenie na generovanie vetra

Rôzne verzie veterných generátorov sa navzájom výrazne líšia.

Diagram znázorňuje vnútornú štruktúru klasického horizontálneho veterného generátora. Takéto modely sa najčastejšie používajú v priemysle iv každodennom živote.

Priemyselné zariadenia sú komplexné multi-meter design, ktorého inštalácia vyžaduje základ, zatiaľ čo domáci model môže pozostávať z minimálnych komponentov (elektromotor s jednosmerným prúdom 3-12V, elektrický kondenzátor 1000 μF 6V, silikónová usmerňovacia dióda).

Typická inštalácia zahŕňa nasledujúce komponenty:

  • alternátor (výkon závisí od rýchlosti vetra);
  • lopatky, ktoré prenášajú rotáciu na hriadeľ generátora (často sú navyše vybavené prevodovkami, stabilizátormi otáčok rotora);
  • stožiar veterného mlyna, ku ktorému sú pripevnené lopatky (čím vyššie sú tieto prvky, tým väčšie množstvo veternej energie môžu dostať);
  • batérie, ktoré akumulujú energiu, čo umožňuje jej použitie s malým prúdením vetra alebo jeho neprítomnosťou. Batéria tiež plní funkciu stabilizácie elektrickej energie z generátora;
  • regulátor - prevod striedavého napätia získaného z generátora na konštantu, ktorá sa používa na nabíjanie batérie. Regulátor je riadený otáčaním lopatiek, čo umožňuje zohľadniť miesto prúdenia vzduchu;
  • AVR - zariadenie automatického prepínania, ktoré spája veterný generátor s inými zdrojmi energie (solárne panely, elektrická sieť);
  • senzor smeru vetra - zariadenie, ktoré uľahčuje vyhľadávanie prietoku vetra;
  • menič na prevod jednosmerného prúdu z batérií na striedavé napätie, ktoré sa používa v elektrických komunikáciách.

Pre lepšie uspokojenie potrieb užívateľov môže byť zariadenie vybavené rôznymi typmi striedačov:

  • zariadenia s inverznou sínusovou vlnou, vydávajúce štvorcovú sínusovú vlnu. Zariadenia tohto typu sú vhodné pre vykurovacie telesá, žiarovky a iné zariadenia, ktoré sú nenáročné na kvalitu siete;
  • trojfázové meniče napätia určené pre trojfázové elektrické siete;
  • čisté sínusové rastliny, ktoré produkujú energiu pre citlivejšie zariadenia;
  • sieťové striedače schopné fungovať bez batérií. Takéto zariadenia sú určené pre obvody, ktoré zapájajú elektrickú energiu priamo do spoločnej siete.

Pri výbere modelov dávajte pozor na typ meniča.

Typy veterných generátorov

Klasifikácia veterných turbín môže zohľadňovať také charakteristiky, ako sú: \ t

  • menovanie;
  • konštrukčné prvky;
  • počet čepelí;
  • materiály, z ktorých sú vyrobené;
  • os rotácie;
  • rozstup skrutiek.

Pozrime sa podrobne na dve najčastejšie používané klasifikácie.

Klasifikácia veterných turbín podľa účelu

Existujú rôzne druhy veterných turbín, ktoré sa líšia v účele. Hlavné charakteristiky zariadení, napríklad výkon, závisia od toho.

Priemyselné veterné turbíny

Takéto zariadenia inštalujú veľké energetické spoločnosti alebo štát, aby dodávali elektrinu do priemyselných zariadení. Turbíny s kapacitou desiatok megawattov sa zvyčajne nachádzajú na veterných plochách (otvorené nadmorské výšky, pobrežia).

Veterné farmy, kde sú inštalované desiatky veterných turbín, sú rozbité nielen na zemi, ale aj v plytkej vode. Výsledná elektrina sa zvyčajne používa na priemyselné účely.

Generovaná elektrina spravidla ide priamo do siete, zatiaľ čo pre stabilitu a kontrolu frekvencie rotácie lopatiek veternej turbíny sú vybavené ďalšími mechanizmami.

Komerčné veterné generátory

Takéto zariadenia sa používajú na výrobu elektriny na predaj alebo na poskytovanie elektriny priemyselným odvetviam v regiónoch s nízkou energetickou sieťou (alebo s jej úplnou neprítomnosťou). Takéto veterné farmy sa skladajú z klastrov generátorov energie, ktoré môžu mať rôzne kapacity.

Energia komerčných zariadení môže prúdiť priamo do elektrickej komunikácie alebo sa môže použiť na nabíjanie veľkého množstva batérií, kde sa akumuluje a prevádza na napájanie do elektrickej siete.

Veterné prístroje pre domácnosť

Nízkoenergetické jednotky sa používajú na súkromné účely. Podľa pravidiel môžu byť veterné turbíny so stožiarmi menej ako 25 metrov inštalované prenajímateľmi bez súhlasu úradov, pre vyššie stožiare sa vyžaduje osobitné povolenie.

Veterné turbíny s nízkou a strednou silou môžu slúžiť ako zdroj elektrickej energie pre chaty, vily, vidiecke domy, farmy

Veterné generátory pre domácnosť sú vhodné na nabíjanie batérií s napätím 12/24 / 48V, ktorých energia sa transformuje na napätie 220 voltov. Takéto zariadenia umožňujú úplne alebo čiastočne vyriešiť problém dodávky elektriny malým objektom, ktoré sa nachádzajú mimo centrálnej rozvodnej siete.

S referenčnými bodmi výberu veterného generátora pre údržbu energiou súkromného domu sa bude venovať článok venovaný tejto zaujímavej otázke.

Odrody dizajnov veterného mlyna

Podľa dizajnérskych prvkov môže byť zariadenie tiež rozdelené do niekoľkých kategórií, hoci všetky typy sú redukované na dva hlavné typy: vertikálne a horizontálne.

Klasické horizontálne veterné generátory

Takéto inštalácie (nazývajú sa tiež vrtuľa alebo krídlo) majú zvyčajne 3-5 lopatiek namontovaných na horizontálnej osi. Tieto prvky umožňujú otáčaním s vysokou rýchlosťou dosiahnuť maximálne množstvo energie (KIEV až 0, 4).

Zároveň množstvo vyrobenej elektriny do značnej miery závisí od výšky zariadenia (čím vyššie je, tým väčší je výsledok).

Horizontálny veterný generátor využíva zdvíhaciu silu, ktorá sa vyskytuje, keď sa tlak zvyšuje v bode, kde priamy prúd vzduchu prechádza cez lopatky, čo odráža tieto prvky.

Takéto zariadenia sa zvyčajne inštalujú vo veterných farmách, kde sa energia vytvára na priemyselné a komerčné účely, ale sú tiež vhodné na domáce použitie.

Vertikálne veterné turbíny

Ovládacím prvkom takýchto zariadení je rotujúce veterné koleso. Vzhľadom na konštrukčné vlastnosti sa takéto konštrukcie líšia v typoch („Barrel“, „Savonius“).

Napriek nízkemu KIEV (0, 1-0, 2) sú široko používané: vertikálne inštalácie pôsobia na turbulentné prúdenie vzduchu, takže môžu byť umiestnené aj v oblastiach, kde silný vietor len zriedka fúka.

Práca vertikálnych veterných turbín nezávisí od smeru vetra. Ľahko sa inštalujú a prevádzkujú, okrem takýchto zariadení je možné ich umiestniť v blízkosti zeme

Na zlepšenie výkonu vertikálnych veterných mlynov výrobcovia často zvyšujú svoje rozmerové parametre, čo vedie k výraznému zvýšeniu nákladov. Keďže takéto inštalácie sú dosť krehké, vyžadujú zvýšenú ochranu pred hurikánmi a inými prírodnými javmi.

Veterné generátory "Rotor Daria"

Takéto zariadenia patria do kategórie vertikálnych veterných turbín, majú však výrazné rozdiely v dizajne. Vďaka podobným vlastnostiam sa dosahuje redukcia šumu a rastie aj KIEV, čo je blízko výkonu horizontálnych modelov.

Nízkotlaková turbína, navrhnutá v roku 1931 francúzskym návrhárom lietadiel Georgesom Daryetom, s osou otáčania kolmou na vzduchové prostredie, našla široké uplatnenie vo veternej energetike.

Nevýhoda takýchto štruktúr je nízky východiskový bod (kvôli prítomnosti iba dvoch lopatiek, je pre zariadenie ťažké samostatne spúšťať). Na vyriešenie problému sa často používa hybrid "Savonius + Darya".

Inštalácie vetra

Pre takéto inštalácie je možné použiť princíp vertikálnych aj horizontálnych veterných turbín. Hlavným dizajnovým prvkom je veterné koleso, ktoré je pokryté viacerými lopatkami alebo plachtami, zatiaľ čo aerodynamický profil takýchto modelov chýba.

Existuje mnoho modelov veterných generátorov, ktoré sa líšia počtom nožov, hmotnosťou, výkonom. Pri výbere zariadenia je potrebné zvážiť všetky tieto parametre.

Napriek tomu, že plachetnice sa vyznačujú nízkou rýchlosťou a nízkou účinnosťou, často sa používajú v národnom hospodárstve. Takéto konštrukcie sa ľahko inštalujú a prevádzkujú a kombinácia vysokého krútiaceho momentu s nízkymi otáčkami umožňuje priamo uviesť do pohybu rôzne užitočné mechanizmy, napríklad čerpadlo na čerpanie vody.

Generátor veternej turbíny

Pre prevádzku veterných mlynov potrebujú obvyklé trojfázové generátory. Konštrukcia takýchto zariadení je podobná modelom používaným na vozidlách, ale má veľké parametre.

Zariadenia veterných turbín majú trojfázové vinutie statora (pripojenie typu hviezda), z ktorého tri vodiče idú do regulátora, kde sa striedavé napätie transformuje na konštantné napätie.

Rotor generátora pre veternú turbínu sa vyrába na neodymových magnetoch: v takýchto konštrukciách je nepraktické používať elektrickú excitáciu, pretože cievka spotrebuje veľa energie

Na zvýšenie rýchlosti sa často používa multiplikátor. Takéto zariadenie umožňuje zvýšiť výkon súčasného generátora alebo použiť menšie zariadenie, čo znižuje náklady na inštaláciu.

Multiplikátory sa častejšie používajú vo vertikálnych veterných generátoroch, v ktorých je proces otáčania veterného kolesa pomalší. Pre horizontálne zariadenia s vysokou rýchlosťou otáčania lopatiek nie sú potrebné multiplikátory, čo zjednodušuje a znižuje náklady na konštrukciu.

Špecifiká montáže a inštalácie veterného generátora z práčky a veternej turbíny z generátora automobilov sú podrobne opísané v našich odporúčaných výrobkoch.

Výhody a nevýhody veterného generátora

Pozrime sa podrobne na výhody a nevýhody veterných turbín, pretože je na nich, či sa rozhodnú, či si kúpia veternú turbínu.

Výhody veterných turbín

Medzi výhody zariadení využívajúcich veternú energiu patria:

  • Environmentálna šetrnosť. Zariadenia využívajú obnoviteľný zdroj energie, ktorý je možné používať nepretržite, bez toho, aby došlo k poškodeniu životného prostredia. Elektrina vyrobená veternými generátormi nahrádza energiu tepelných elektrární a znižuje emisie skleníkových plynov.
  • Všestrannosť . Veterná energia sa dá stavať takmer všade: na rovinách, v horách, na poliach, na ostrovoch a dokonca aj v plytkej vode. Veterná energia sa obzvlášť oceňuje na vzdialených miestach, kde je ťažké natiahnuť obvyklú elektrickú komunikáciu. V tomto prípade veterné generátory umožňujú nastaviť napájanie zariadenia, čím sa zabezpečí, že je nezávislý od náhodných faktorov (napríklad od paliva nedodaného včas).
  • Účinnosť použitia . Moderné modely recyklujú energiu aj slabé vetry - minimálny limit je 3, 5 m / s. Podobne je možné vykonať dodatočnú dodávku elektriny do centralizovanej siete, ako aj organizovať napájanie jednotlivých objektov (ostrovných alebo miestnych) bez ohľadu na ich kapacitu.
  • Dobrá alternatíva k tradičným zdrojom. Stacionárne veterné farmy môžu plne zabezpečiť obytný dom alebo dokonca malé výrobné zariadenie s elektrinou. V tomto prípade sa bude turbína hromadiť v batériách s potrebným prívodom elektriny na použitie v obdobiach bez vetru.
  • Economy. V porovnaní s tradičnými zdrojmi elektrickej energie (plyn, rašelina, uhlie, ropa) môžu cyklické turbíny výrazne znížiť náklady na energiu. V mnohých prípadoch je výstavba veternej farmy lacnejšia ako pripojenie k existujúcim energetickým systémom.

Použitie veterných turbín môže byť alternatívou k používaniu drahých dieselových generátorov, čo ďalej znižuje náklady na prepravu a skladovanie paliva až na 80%.

Priemerný výkon veternej turbíny je niekoľkokrát odlišný od špičkového zaťaženia. Veterný generátor je zodpovedný iba za množstvo výroby energie za určité časové obdobie s priemernou mesačnou charakteristikou rýchlosti vetra.

Pre presnejšie posúdenie veterných zdrojov môžete použiť špeciálne odvodené údaje (Weibullove parametre). Tieto údaje odrážajú charakteristickú distribúciu vetra s rôznou silou pre danú lokalitu. Tieto informácie je dôležité zvážiť pri príprave projektov pre veterné farmy s kapacitou desiatok MW.

Výkon generovaný veternou turbínou je úmerný trojnásobnej rýchlosti vetra. V dôsledku toho je tento ukazovateľ veľmi malý v prípade slabých prúdov vetra, avšak keď sa zvýšia, dramaticky sa zvýši. Kvôli variabilite smeru vetra a ich rýchlosti je potrebné zabezpečiť stabilizačné komponenty v konštrukcii veternej turbíny.

Tu sú uvedené pravidlá a vzorce pre výpočet výkonu veterného generátora, odporúčame, aby ste sa zoznámili s veľmi užitočnými informáciami.

V malých autonómnych systémoch je ich funkcia vykonávaná batériami, ktorých náboj sa začína zvyšovať, akonáhle výkon veterného generátora prekročí indikátor zaťaženia.

Keď sa záťaž zvyšuje, batéria sa môže vybiť. Táto vlastnosť práce je dôležitá pri výbere jednotky domácnosti, jej výkon by sa mal zhodovať s mesačnou alebo ročnou mierou spotreby elektriny

Treba poznamenať, že efektívne využívanie prúdenia vetra prispieva k rôznym návrhom veterných generátorov.

Horizontálne turbíny produkujú vysoké rýchlosti v plochých oblastiach, kde je veľký vietor, zatiaľ čo vertikálne turbíny pracujú najlepšie v oblastiach s turbulentnými prúdmi pozorovanými nízko od zeme (v hornej časti kopcov, pohoria).

Hlavné nevýhody veterných turbín

Veterné turbíny majú zároveň svoje negatívne stránky:

  • Veľkosť sily vetra je ťažké vopred predvídať, pretože sa často mení. Z tohto dôvodu je vhodné uvažovať o bezpečnostnej sieti, ktorá poskytuje záložný zdroj energie (solárne panely, elektrické pripojenie).
  • Vertikálne zariadenia sú vystavené riziku zničenia lopatiek vrtule v dôsledku odstredivých síl počas otáčania lopatiek okolo hlavnej osi. Vďaka tomuto efektu sú dôležité prvky štruktúry v priebehu času deformované a zničené a mechanizmus zlyhá.
  • Je lepšie inštalovať veterné turbíny vo voľnom priestore, pretože priľahlé budovy môžu „uhasiť“ vietor a vytvoriť „mŕtvu“ vzdušnú zónu.
  • Aby sa ušetrila prebytočná energia veterných turbín, je potrebné pri projektovaní predpokladať použitie batérií a ďalších prídavných zariadení, ktoré slúžia na premenu výslednej elektriny na prúd s vhodnými vlastnosťami pre spotrebiteľov.
  • Keď pracujú, veterné generátory vydávajú hluk, ktorý môže spôsobiť nepohodlie ľuďom, vystrašiť zvieratá. Lopatky zariadení môžu tiež spôsobiť smrť vtákov, ktoré na ne lietajú.
  • Podľa niektorých odborníkov môžu veterné turbíny zhoršiť príjem rozhlasového a televízneho vysielania.

Negatívne aspekty možno pripísať aj relatívne vysokým nákladom takýchto jednotiek, avšak lacnosť zdroja energie tento faktor do značnej miery eliminuje.

Schémy a metódy pripojenia

Hoci veterná turbína môže pracovať samostatne, oveľa lepšie výsledky sa dajú dosiahnuť pomocou kombinovaných okruhov zahŕňajúcich kombináciu veterného zariadenia so solárnymi panelmi, centralizovanej elektrickej siete, naftových alebo plynových zdrojov energie.

Samostatná práca . V tomto prípade sa umiestni jedno zariadenie, pomocou ktorého sa zachytáva a akumuluje veterná energia, ktorá sa potom premieňa na elektrický prúd vyžadovaný spotrebiteľmi.

Schéma ukazuje najjednoduchší spôsob použitia veterného generátora, ktorý sa odporúča použiť v oblastiach, kde silný vietor neustále fúka

Kombinácia veterného generátora so solárnymi panelmi . Kombinovaná možnosť sa považuje za spoľahlivý a efektívny spôsob dodávky energie. V prípade neprítomnosti vetra sa batéria napája zo solárnych panelov a v oblačnom počasí a počas noci prebieha nabíjanie z veternej inštalácie.

Ideálna voľba pre súkromný dom alebo ekonomiku nachádzajúcu sa vo vzdialenosti centralizovanej siete. Takáto kombinovaná schéma umožňuje použitie dvoch typov obnoviteľnej energie.

Kombinovaná práca veterného generátora a elektrickej siete . Veterná turbína môže byť kombinovaná s elektrokomunikáciou.

Takáto schéma je typická pre priemyselné a komerčné zariadenia. Pripojenie k elektrickej komunikácii zahŕňa aj niektoré modely domácich veterných generátorov.

Pri prebytku vyrobenej elektriny vstupuje do centralizovanej siete a so svojím nedostatkom je možné využiť elektrický prúd zo spoločnej rozvodnej siete.

Nuance používania veterných turbín

V súčasnosti sa veterné turbíny používajú v rôznych oblastiach národného hospodárstva. Priemyselné modely rôznych kapacít využívajú ropa a plyn, telekomunikačné spoločnosti, vrtné a geologické prieskumné stanice, výrobné zariadenia a vládne agentúry.

Veterný mlyn môže byť použitý ako dodatočný zdroj energie v nemocniciach a iných inštitúciách na zabezpečenie neprerušeného napájania v núdzových situáciách.

Osobitnú pozornosť si zasluhuje význam využívania veterných turbín na rýchlu obnovu narušenej elektriny počas katastrof a prírodných katastrof. Veterinárne turbíny často využívajú jednotky ministerstva pre núdzové situácie.

Veterné turbíny pre domácnosť sú ideálne pre organizovanie osvetlenia a vykurovania chatových dedín a súkromných domov, ako aj pre hospodárske účely na farmách.

Mala by zohľadniť niektoré body:

  • Zariadenia do 1 kW môžu poskytovať dostatočné množstvo elektrickej energie len na veterných miestach. Zvyčajne je energia, ktorú produkujú, dostatočná len na osvetlenie LED a napájanie malých elektronických zariadení.
  • Чтобы полностью обеспечить электричеством дачу (загородный домик) понадобится ветряной генератор мощностью свыше 1 кВт. Такого показателя достаточно для питания осветительных приборов, а также компьютера и телевизора, однако его мощности недостаточно, чтобы снабдить электричеством круглосуточно работающий современный холодильник.
  • Для обеспечения энергией коттеджа понадобится ветряк мощностью 3-5 кВт, однако даже такого показателя не хватит для отопления домов. Чтобы воспользоваться подобной функцией необходим мощный вариант, начиная от 10 кВт.

При выборе модели следует учесть, что показатель мощности, указанный на устройстве, достигается лишь при максимальной скорости ветра. Так, установка в 300В будет вырабатывать указанное количество энергии лишь при скорости потоков воздуха в 10-12 м/с.

Желающим соорудить ветрогенератор собственными руками мы предлагаем следующую статью, в которой детально изложена полезная информация.

Závery a užitočné video na túto tému

На представленном ниже видеоролике дается подробная информация о принципе работы и устройстве бытовой модели ветряного генератора:

Ветрогенератор – отличный источник производства электрической энергии, который особенно оценят жители отдаленных мест. Различные российские и зарубежные предприятия предлагают большой ассортимент ветряных конструкций, кроме того, бытовые модели можно сделать и своими руками.

Napíšte poznámky do poľa nižšie. Расскажите о том, как сооружали ветряной генератор на вашем участке, или о том, как работает ветряк у ваших соседей. Задавайте вопросы, делитесь полезной информацией и фото по теме.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Stavba