Вятърна турбина за частна къща: видове агрегати и техните характеристики, правила за избор, изчисления за изплащане + преглед на най-добрите марки

Вятърните турбини за частно ползване вече не се позиционират като технически иновации на пазара на алтернативна енергия. Днес вятърните мелници се считат за една от възможните възможности за спестяване.

Въздушните потоци над земната повърхност носят огромно количество енергия, която сега успешно се използва в промишлени вятърни турбини и малки вятърни електроцентрали за домашна употреба.

И тъй като ключовите показатели за битовите потребители остават надеждни, както и стабилността на доставките на електроенергия, много собственици на земя решават да закупят и инсталират вятърен генератор за частен дом.

Съдържание
  1. Конструкция и принцип на действие на вятърната турбина
  2. Видове вятърни електроцентрали
  3. Полезност на инсталирането на вятърна турбина
  4. Правила за избор на оборудване
  5. Приблизителни цени и изплащане на вятърни турбини
  6. Преглед на най-добрите марки и инсталации
  7. №1 - вятърни турбини Condor Home (Русия)
  8. No.2 - мини електроцентрали Falcon Euro (Русия)
  9. No. 3 - вятърни турбини Sokol Air Vertical (Русия)
  10. №4 - вятърни турбини Енергия Вятър (Русия)
  11. No. 5 - Вятърните мелници Altek EW (Китай)
  12. Полезни клипове по темата

Проектиране и експлоатация на вятърната турбина

Вятърните генератори са специални устройства, които превръщат кинетичната енергия на вятъра в електрическа.

Това са независими източници на електроенергия, които са напълно подходящи за инсталиране в частни жилища, намалки и средни ферми, производствени бази.

Проектирането на стандартна мини-електроцентрала за домашна употреба включва следните функционални елементи:

  • Аеродинамични лопатиза улавяне на вятъра.
  • Генераторза производство на електроенергия с променлив ток.
  • Контролерза автоматично управление на вятърната станция. Позволява ви да регулирате презареждането на батериите, разпределя енергийните потоци между устройствата.
  • Устройство за съхранение . Специални акумулаторни батерии за натрупване на електричество.
  • Инверторза привеждане на параметрите на произведената енергия към мрежовите стандарти.
  • Мачтаповдига острието до определена височина над нивото на земята.
  • Мачовете са различни: свободностоящи без стрии, твърдо фиксирани и включващи стрии. Последните могат да се качват нагоре и надолу за обслужване, както и ремонтни и възстановителни работи.

    Под въздействието на вятърни лопатки, засадени на вала на генератора, започват да се въртят, помагайки да се задейства роторът. В резултат на това кинетичната енергия на въздуха се влива в механична, а след това и в електрическа енергия, която се трансформира. Това изглежда като много опростена схема за вятърна енергия

    Всъщност енергията от вятърната електроцентрала не идва пряко от потребителя. Системата трябва непременно да бъде свързана със специални устройства за преобразуване на електрическия ток.

    В веригата след генератора се поставя контролер. Той се обръщапроменлив ток в постоянен. В тази форма електричеството се акумулира и съхранява в батериите, а след това от тях през инвертора, който превръща постоянния ток в променливо, енергията се подава в частна електрическа мрежа.

    Такава схема позволява да се изглади нестабилността на напрежението, както и да се акумулира енергия в периоди на пълна липса на консумация. А това, от своя страна, позволява използването на вятърни генератори с по-малка мощност от общата мощност на битовите електроуреди.

    В процеса на преобразуване на електрически ток в схема с променливо индуцирана загуба на енергия с променлива, постоянна, възникват приблизително 20%

    .

    Заедно с автономната вятърна станция могат да бъдат инсталирани и соларни модули и генератори на горива.

    Ако за производството на електроенергия се използват няколко устройства, схемата се допълва от друг елемент - автоматичен превключвател (ABP). Необходимо е за изключване на един източник на алтернативна енергия да задейства друг - резервен.

    Като част от модерните вятърни мелници се използват различни конструкции на ротори - въртящи се части. Те имат своите предимства и недостатъци, различна ефективност и функционалност.

    Понастоящем има много разработки на автономни системи, които могат да взаимодействат с ветрове с различна скорост и сила.

    Видове вятърни електроцентрали

    По вид потребители се разграничаватсамостоятелни вятърни турбинииза определяне на мрежата . Първите изпълняват електрозахранване, отдалечено от централните електрически мрежи на потребителите.

    Вторият - те могат да преброят десетки /сто вятърни мелници, които образуват единна система и дават енергия на цялата мрежа.

    Капацитетът на автономните единици рядко надвишава 75 kW, докато мощността на мрежовите инсталации започва от 100 kW.

    В зависимост от вида на конструкцията се разграничават генератори на вятърни турбини:

    • свертикалнаос на въртене;
    • нахоризонталнатаос на въртене.

    Тези устройства се използват за различни работни условия, но моделите с хоризонтална ос са най-често срещани. Те работят като обикновени метеорологични кранчета и имат подобна структура. Оста на ротора се върти успоредно на земната повърхност.

    Такива устройства се характеризират с висока ефективност (около 40%), просто управление на мощността и по-достъпни, но също така се характеризират с високи нива на шум и вибрации. Освен това те трябва да бъдат ориентирани към посоката на вятъра.

    За монтиране на вятърна турбина с хоризонтално положение на ротора, приблизително 120 m свободно пространство и мачта трябва да са високи поне 8 m

    .

    Генераторите на вятърни турбини с вертикална ос на въртене имат по-компактен дизайн, те са по-малко податливи на въздействието на факторите на околната среда.

    В устройства от този тип турбината е перпендикулярна на равнината на Земята. Подобни конструкции се пускат дори от слаб вятър и не зависят от посоката на движение на въздушните потоци.

    Ниско ниво на шум до 30 dB) го прави възможнода инсталира вертикални вятърни турбини на покриви на сгради

    Съществува обаче и значителен недостатък: ефективността на такива генератори е само 15%. Освен това те струват повече от модели с хоризонтална ос на въртене.

    Моделите на вятърните турбини се различават един от друг не само чрез разположението на оста на въртене, но също така и:

    • броят на ножовете- има вятърни мелници с две и три лопатки, има и многопластови модификации;
    • материали за производство на функционални части- с платна и твърди дялове;
    • с винт- регулируем или фиксиран.

    Трябва да се отбележи, че въртенето на многополярните стационарни вятърни мелници започва дори при слаби ветрове, но за работата на две - и трилопатични устройства - се изисква по-силен вятър.

    В същото време всяко допълнително острие в конструкцията създава по-голяма устойчивост на колелото, което прави по-трудно постигането на стандартната работна скорост на генератора.

    В зависимост от материала за производството на лопатки за вятърни турбини може да възникнат трудности в работата. Елементите за плаване са по-лесни за изработка, така че са по-евтини.

    Но ако е необходимо да се осигури надеждна експлоатация на вятърната турбина за автономно електрозахранване, за предпочитане е да се използват конструкции с твърди остриета, изработени от метал или армирано фибростъкло.

    Що се отнася до стъпката на витлото, не е толкова лесно. Променливата стъпка ви позволява значително да разширите обхвата на ефективните скорости за работавятърна електроцентрала и това е голям плюс.

    Но в същото време такъв механизъм намалява цялостната надеждност на стационарната инсталация и значително усложнява колелото, усложнява работата на уреда.

    Възможността за инсталиране на вятърна турбина

    Малките ветроенергийни паркове сега се използват широко като алтернативни източници на електроенергия, които позволяват реални икономии.

    Такива устройства обикновено се инсталират в къщички, в райони, отдалечени от основните електрически мрежи. Но това не е единствената причина, поради която хората все повече предпочитат структури от този тип.

    Собствениците на земни парцели успешно използват вятърни генератори за постигане на пълна автономност и значителни икономии на енергия

    .

    Въпреки това не всяка зона е подходяща за инсталиране на вятърна турбина. За да функционира напълно мини-централата през периода на експлоатация, обявена от производителя, климатичните условия на зоната трябва да отговарят на изискванията на специално оборудване.

    Средната скорост на вятъра не трябва да бъде по-малка от 4,5-5 m /s. Само в този случай инсталирането на конструкция с вятърна мелница ще бъде икономически обосновано.

    За оценка на средната годишна скорост на вятъра по региони, трябва да видите специална карта на вятъра. По-точна информация може да бъде получена с помощта на анемометър и четец на сигнали.

    Измервателната система трябва да бъде монтирана на големи височини, така че далечните сгради и дървета да не се нарушават отблизорезултати.

    Ако решите да инсталирате мини електроцентрала за вятърна енергия за вашия дом, трябва да помислите и за наличието на свободно пространство. Трябва да се има предвид, че вятърът трябва да бъде напълно свободен да "ходи" по лопатите, добре и без препятствия по пътя им да стигнат до тях от различни страни.

    Ето защоидеалното място за инсталиране на вятърната турбина са върховете на хълмовете , където въздушните маси са запечатани с подходящо увеличаване на налягането и скоростта на вятъра. Подходящи са и морските райони и степната зона.

    За да се получи пълното въздействие на вятърната мелница, тя трябва да бъде инсталирана на място, където няма дървета и високи сгради

    Всички препятствия в радиус от 250 m ще се отразят на работата на вятърната турбина. За да се постигне максимална производителност, е необходимо да се настрои оста на турбината над нивото на препятствието най-малко 4-5 m.

    Правила за избор на оборудване

    Преди да изберете ветрогенератор за дома, трябва да отговорите. Преди това трябва да съберете основна информация:

  • Изчислете номиналното и максималното количество електроенергия, за да посрещнете нуждите на сградата.
  • Виж средната годишна скорост на вятъра в района на пребиваване, за да се определят периодите, през които вятърната мелница ще остане без работа.
  • Да се ​​вземат предвид климатичните особености на района. Ако през зимата на годината има силни студове, инсталирането на вятърна станция няма да се оправдае.
  • Да се ​​установи интензивността на шума, генериран от работата на вятърните турбини.
  • Провеждане на сравнениетехнически характеристики на устройства от различни производители.
  • Изборът на функционални елементи за вятърната електроцентрала се извършва по номинална стойност на мощността.

    В този случай ролята и номиналната скорост на вятъра са стойностите, при които вятърният генератор произвежда изчисленото количество електрическа енергия.

    Ако максималната изходна мощност е дадена при скорост на вятъра 11 m /s, а във вашия район средната стойност е 4,5 m /s, вятърната мелница няма да произведе количеството енергия, заявено от производителя

    . ]

    Необходимо е да се подчертае фактът, че мощността на вятърния генератор зависи от диаметъра на колелото, образувано от лопатките. С увеличаване на 2 пъти вятърната турбина при същата скорост на вятъра ще произвежда 4 пъти повече електроенергия.

    Важно е и капацитетът на батериите. В случай, че няма вятър, те трябва да имат достатъчно енергия, за да осигурят къщата.

    По-добре е инсталацията на частна вятърна електроцентрала да бъде поверена на компания, специализирана в изпълнението на този вид работа. Основната цел е да се осигури максимална сигурност. Дизайнът на размерите на вятърните мелници трябва да бъде гарантиран, за да остане стабилен, дори в случай на екстремни метеорологични условия

    .

    Моделите с ниска мощност на вятърни турбини с лека малка мачта могат да бъдат монтирани независимо. Централното съпротивление трябва да се монтира върху стоманобетонна основа. За странична стабилност на дизайна използвайте 3-4 стрии.

    Приблизителни цени ивъзстановяване на вятърни турбини

    Популярността на вятърните турбини се увеличава с всеки изминал ден. Изгодно е да ги оборудваме с големи и скъпи вили, които изискват много електроенергия, за да се запазят.

    Препоръчително е да се инсталират вятърни турбини в населени места, в които няма централизирано електроснабдяване или електроснабдяването се извършва с постоянни прекъсвания.

    Именно в тези случаи вятърните турбини ще бъдат полезни, чиято употреба има редица предимства:

    • преобразуване на енергията на въздушния поток в свободно електричество;
    • екологична безопасност на вятърните турбини;
    • липсата на суровини и отпадъци по време на производството на електроенергия;
    • минимално износване на функционални части;
    • дълъг живот - 25-30 години;
    • не е необходимо постоянно да се следи работата на вятърната електроцентрала.

    Недостатъците включват нестабилност и непредсказуемост на вятърната енергия. За да намалите загубите, трябва да дублирате източника или да инсталирате допълнителен буфер за натрупване на енергия. Също така, въртящ се маховик представлява потенциална заплаха за летящите птици.

    Вятърните електроцентрали създават шум, който може да бъде сравнен с шума на превозните средства при движение със скорост около 70 km /h. Високото ниво на шум не само плаши животни, но и смущава хората

    .

    Другзначителен недостатък на вятърните турбини за битови нужди е високата цена . Тези тромави конструкции са направени от скъпи материали, включени в комплектаконтролер, акумулатори, инверторна инсталация и мачта.

    Следва да се отбележи, че местните вятърни турбини от руски производители, както и висококачествените вятърни паркове, произведени в Китай, са много по-евтини от европейските.

    Разходите за местни вятърни турбини с вертикална ос с номинален капацитет до 2 kW варира в диапазона от 1300-2500 $.

    Но при такава цена пълният комплект включва само генератор на лопата. Друго оборудване трябва да се закупи отделно. Комплексните инсталации струват повече от 40-50%.

    Цената на вятърните електроцентрали за домашна употреба от 3 kW до 7 kW е много по-висока. Такива генератори със свързано оборудване ще струват на купувача $ 5000-12,000.

    Понастоящем използването на вятърни паркове като алтернатива на централизираното електричество е нерентабилно поради високата цена на оборудването

    .

    И дори когато има прекъсвания в доставката на електричество от мрежата, инсталирането на вятърната турбина не винаги е подходящо. По-лесно и по-евтино е да се инсталира система за непрекъснато захранване на базата на индустриални батерии заедно с UPS.

    Има смисъл да се монтира инсталация за вятърна енергия на места, където достъпът до централизирано енергоснабдяване е напълно отсъстващ.Периодът на възвръщаемост в този случай е 25 години .

    Преглед на най-добрите марки и инсталации

    В руския пазар ветрогенераторите са представени като надеждни и сравнително евтини устройства от местни марки и различни по функционалност на моделавятърни мелници от чуждестранни производители.

    За да се определи изборът на домашна инсталация, трябва да се сравнят характеристиките на различните единици.

    No. 1 - Вятърни турбини Condor Home (Русия)

    Поредица от вятърни турбини за битова употреба включва устройства с мощност 0,5—5 kW. Те могат да служат като основен източник на електричество или допълнителни.

    Condor Home станции са пригодени за използване в условия на ниска температура, които могат да произвеждат енергия дори при слаб вятър.

    В зависимост от модела корпусът на генератора е изработен от пластмаса или от алуминий, а остриетата - от фибростъкло. Има ефективна двойна спирачна система. Мачтният компонент, на стрии, има височина 8-12 m

    Инсталирането на тези възли изисква пилотна или бетонна основа.

    Начало Condor Начало Вятърни генератори - пълни продукти, които не се нуждаят от специални знания или технически умения. Устройствата са предназначени за електрификация като отделни сгради, както и малки селища във вятърни електроцентрали

    Основното оборудване включва мачта и стречинг, генератор, ротор и лопатки, регулатор на заряда, закрепващи елементи.

    No. 2 - мини електроцентрали Falcon Euro (Русия)

    са високотехнологични вертикално-аксиални вятърни генератори с мощност 1-15 kW. Приложима за основните /резервните консуматори на енергия от електропроводи.

    Може да се използва като част от комплекс със слънчеви панели и генератор на гориво.

    Вятърните мелници са оборудвани с мощни неодимови магнити. Стартовата скорост на вятъра за стартиране на уреда е 1,5 m /s, номиналната скорост е 11 m /s.

    Инсталираната аеродинамична спирачка спомага за ограничаване на скоростта на колелото. Заявеният срок на експлоатация от производителя е 20 години, фабричната гаранция за мини-електроцентралата е 36 месеца.

    Вятърните турбини на Falcon Euro се отличават със своята надеждност при експлоатация и трудност при експлоатация. С помощта на устройствата от тази серия лесно се решават проблеми на електроснабдяването както на локални, така и на островни обекти

    .

    В основния комплект инсталация Falcon Euro включва няколко функционални елемента: колело на вятъра, генератор и контролер, мачта, детайли за инкрустации. Инверторната инсталация и акумулаторните батерии се избират индивидуално.

    №3 - вятърни турбини Sokol Air Vertical (Русия)

    Малките вятърни електроцентрали на тази марка могат да предоставят електроенергия и малки вили и средни предприятия. За битова употреба са произведени SAV устройства с мощност 0.5-15 kW.

    Те се характеризират с висока ефективност при слаби ветрове, работят непрекъснато при ниски и високи температури в диапазона от -50 ° С до +50 ° С, се различават по ниското ниво на създаден шум и устойчивост на външни влияния.

    Производството на Sokol Air Vertical не зависи от посоката на вятъра. Вертикалните аксиални инсталации работят автоматично без обслужващия персонал.

    Проектът предвижда електромагнитни и. \ Tаеродинамична спирачна система за ограничаване на скоростта на вятърното колело.

    Лопати от армиран полиестер или алуминий (в зависимост от модела), имат самосвиващ се профил. Генератор - многополюсен трифазен с възбуждане от постоянни магнити.

    Вертикалните вятърни турбини Sokol Air произвеждат номинална мощност на 7-8 m /s, което им позволява да се използват в райони с ниска средна годишна скорост на вятъра

    Основното оборудване на вятърната електроцентрала включва: вятърна енергия с батериен контролер, мачта със стрии, комплект за сглобяване. Инверторът и батериите се избират според техническите изисквания поотделно.

    №4 - вятърни турбини Енергия Вятър (Русия)

    На купувачите се предлагат едно- и трикратни модели продукти с универсално приложение с мощност 1-10 kW. Тези вятърни мелници са чудесни за изграждане на проекти за снабдяване с електричество на частни къщи и вили.

    В основата на енергийните вятърни централи са силни остриета от армирано фибростъкло, боядисани аерозоли и надеждна система за изпускане на въздух. Тези единици с хоризонтална ос на въртене работят стабилно при температури от -40 до +40 градуса по скалата на Целзий.

    Минималната работна скорост на вятъра е 2 m /s, с някои позиции на острието - 3 m /s, височината на мачтата - 8-20 m. Средната продължителност на експлоатация на заводите на руската марка е 25 години, официалната гаранция от производителя - 3 години.

    Генераторите на вятърна енергия не изискват постоянна грижаили поддръжка, което улеснява бързото реинвестиране на инвестираните финансови активи

    Комплектът от основно оборудване включва електрически генератор на постоянни магнити с възел за закрепване към мачта и завъртащ механизъм, острие, комплект скрепителни елементи за сглобяване на вятърната турбина.

    Мачтата, както и контролерът, инверторът и акумулаторите за акумулиране на електричество, трябва да бъдат закупени отделно.

    No. 5 - Вятърните мелници Altek EW (Китай)

    Тип вятърна турбина - с хоризонтална ос на въртене. Устройствата с номинална мощност от 1 kW до 10 kW са чудесни за решаване на задачите по електроснабдяване на вили и вили.

    Altek EW намотката е изработена от алуминиева сплав, което значително опростява конструкцията. Функционалните метални части на генератора са покрити със силикон за термична стабилност.

    Лопатите са направени от влакнеста пластмаса. Стартовата скорост на вятъра за стартиране на битовите единици на китайската марка е 2,5 m /s, номиналната скорост е 12 m /s.

    Вятърни турбини Altek EW - едно от най-достъпните устройства за производство на електроенергия, представени на съвременния пазар на алтернативна енергия

    Острието, генераторът и контролерът са включени в основната конфигурация. Други функционални елементи за вятърната мелница трябва да бъдат закупени.

    Полезни клипове по темата

    Перспективи за използване на вятърни електроцентрали:

    Принципът на функциониране на съвременните вятърни турбини. Тъй като енергията на вятъра се превръща в електричество

    Дори и днес използването на вятърни турбини изисква постоянно развитие. Перспективите и дългосрочните перспективи на този алтернативен начин на производство на електроенергия са обещаващи.

    Въпреки това са необходими някои мерки както от производителите на оборудване, така и от администрациите на населените места.

    Инсталирането на малки вятърни генератори за частни домакинства не решава напълно проблема с енергийните доставки в регионите. Но за отделните собственици на сайтове тази опция може да се превърне в изход от позиция.