Generador de viento para una casa privada: dispositivo, tipos, resumen de las mejores ofertas
Los molinos de viento han dejado de ser una novedad exótica, ahora se consideran una de las posibles opciones para ahorrar. El aire que fluye por encima de la superficie terrestre transporta una gran cantidad de energía, que actualmente se utiliza con éxito en aerogeneradores industriales y pequeños aerogeneradores para uso privado.
Le diremos cómo elegir el correcto y técnicamente instalar correctamente un generador eólico para una casa privada. En nuestro artículo propuesto, se describen las reglas para el ensamblaje y operación de mini centrales eléctricas. Los compradores interesados reciben recomendaciones de selección, dada la calificación de los modelos populares.
El contenido del artículo:
Diseño y principio de funcionamiento de aerogeneradores.
Los generadores eólicos son dispositivos especiales que transforman la energía cinética del viento en energía eléctrica. Estas son fuentes independientes de electricidad, que son excelentes para la instalación en edificios residenciales privados, en granjas pequeñas y medianas, y en bases de producción.
El diseño de una mini central eléctrica estándar para uso doméstico incluye los siguientes elementos funcionales:
- Cuchillas Forma aerodinámica para atrapar el viento.
- Generador para producir corriente alterna.
- Controlador para el control automático de una estación eólica. Le permite ajustar la recarga de las baterías, distribuye el flujo de energía entre los dispositivos.
- Conducir. Baterías especiales para la acumulación de electricidad generada.
- Inversor para llevar los parámetros de la energía generada a los estándares de la red.
- Mástil, levantando las cuchillas a cierta altura sobre el nivel del suelo.
Los mástiles son diferentes: independientes sin estrías, rígidamente fijos y rotativos en las estrías.Este último puede bajarse y elevarse para mantenimiento, así como para trabajos de reparación y restauración.
De hecho, la energía del parque eólico no se entrega directamente al consumidor. En el sistema, deben conectarse dispositivos especiales para convertir la corriente eléctrica.
El controlador está ubicado en el circuito después del generador. Convierte corriente alterna en corriente continua. De esta forma, la electricidad se acumula y almacena en las baterías, y luego de ellas a través del inversor, que transforma la corriente continua en corriente alterna, la energía se suministra a una red eléctrica privada.
Tal esquema hace posible suavizar la inestabilidad del voltaje, así como acumular energía durante los períodos de ausencia total de consumo. Y esto, a su vez, permite el uso de generadores eólicos de menor potencia que la potencia total de los electrodomésticos.
Junto con una estación eólica autónoma, es posible instalar tanto módulos solares como generadores de combustible.
Si varios dispositivos para generar electricidad están involucrados a la vez, el circuito se complementa con otro elemento: un disyuntor (ABP). Es necesario que cuando apague una fuente de energía alternativa, se inicie otra, la de respaldo.
Como parte de los parques eólicos modernos, se utilizan varios diseños de rotores: piezas giratorias. Tienen sus ventajas y desventajas, diferente eficiencia y funcionalidad. Actualmente, hay muchos desarrollos de sistemas autónomos que pueden interactuar con vientos de diferentes velocidades y fuerzas.
Tipos de parques eólicos
Por tipo de consumidores, se distinguen los generadores eólicos autónomos y las instalaciones de red. Los primeros proporcionan energía a los consumidores remotos de las redes eléctricas centrales.
El segundo: puede numerar varias decenas / cientos de molinos de viento, que forman un solo sistema y transfieren energía a una red común. La potencia de las unidades autónomas rara vez supera los 75 kW, mientras que la potencia de las instalaciones de red comienza desde 100 kW.
Dependiendo del tipo de construcción, los generadores eólicos se distinguen:
- con vertical eje de rotación;
- con horizontal eje de rotación.
Estos dispositivos se utilizan para diferentes condiciones de funcionamiento, pero la mayoría de las veces hay modelos con eje horizontal. Funcionan como veletas comunes y tienen una estructura similar. El eje del rotor gira en paralelo a la superficie de la tierra.
Dichas unidades se caracterizan por una alta eficiencia (alrededor del 40%), un control de potencia simple y un precio más asequible, pero también se caracterizan por un alto nivel de ruido y vibración generados. Además, deben estar orientados hacia la dirección del viento.
Los generadores eólicos con un eje vertical de rotación tienen un diseño más compacto, son menos susceptibles a los factores ambientales.
En dispositivos de este tipo, la turbina es perpendicular al plano de la Tierra. Dichas estructuras se lanzan incluso con vientos ligeros y no dependen de la dirección del flujo de aire.
Sin embargo, hay un inconveniente significativo: la eficiencia de tales generadores es solo del 15%. Además, son más caros que los modelos con un eje horizontal de rotación.
Los modelos de aerogeneradores difieren entre sí no solo por la ubicación del eje de rotación, sino también:
- número de cuchillas - hay molinos de viento con dos y tres palas, también hay modificaciones de múltiples palas;
- Materiales para la fabricación de piezas funcionales. - con vela y palas rígidas;
- paso de tornillo - ajustable o fijo.
La rotación de los molinos de viento estacionarios de múltiples palas comienza incluso con un viento débil, pero para la operación de dispositivos de dos y tres palas, se necesita un viento más fuerte. Al mismo tiempo, cada pala adicional en la estructura crea una mayor resistencia de la rueda, lo que hace que sea más difícil alcanzar las velocidades de operación estándar del generador.
Dependiendo del material de fabricación. palas para aerogenerador, puede haber ciertas dificultades en el trabajo. Los elementos de navegación son más fáciles de fabricar, por lo que son más baratos.
Pero si es necesario garantizar el funcionamiento confiable de la turbina eólica para el suministro de energía autónomo, vale la pena dar preferencia a los diseños con palas rígidas hechas de metal o fibra de vidrio reforzado.
En cuanto al paso del tornillo, tampoco es tan simple. El paso variable le permite ampliar significativamente el rango de velocidades efectivas para el funcionamiento de la estación eólica y esto es una gran ventaja. Pero al mismo tiempo, dicho mecanismo reduce la fiabilidad general de una instalación estacionaria y complica significativamente la rueda de viento, lo que complica el funcionamiento de la unidad.
Viabilidad de instalar un generador eólico
Los pequeños parques eólicos de hoy en día son ampliamente utilizados como fuentes alternativas de electricidad, lo que puede lograr ahorros reales.
Tales dispositivos, por regla general, se instalan en casas de verano, en áreas alejadas de las redes principales de suministro de energía. Pero esta no es la única razón por la cual las personas prefieren cada vez más construcciones de este tipo.
Sin embargo, no todas las zonas son adecuadas para instalar una turbina eólica. Para que la mini-central funcione completamente durante el período de operación declarado por el fabricante, las condiciones climáticas del área deben cumplir con los requisitos de equipos especiales.
La velocidad media del viento no debe ser inferior a 4,5-5 m / s. Solo en este caso, la instalación de una estructura con una turbina eólica estará económicamente justificada.
Para encontrar datos aproximados sobre la velocidad media anual del viento por región, debe ver un mapa especial del viento. Se puede obtener información más precisa utilizando un anemómetro y un dispositivo para leer señales.
El sistema de medición debe instalarse a gran altitud para que los edificios y árboles cercanos no distorsionen los resultados.
Si decide instalar un mini parque eólico para su hogar, también debe considerar la disponibilidad de espacio libre. Debe tenerse en cuenta que el viento debe absolutamente "caminar" a lo largo de las palas, bueno, y sin obstáculos en su camino para alcanzarlas desde diferentes direcciones.
Es por eso que las cimas de las colinas se consideran el lugar ideal para instalar una turbina eólica, donde las masas de aire se condensan con un aumento correspondiente en la presión y la velocidad del viento. Las regiones marinas y la zona de estepa también se consideran adecuadas.
Cualquier obstáculo dentro de un radio de 250 m afectará generador de viento. Para obtener indicadores de máxima eficiencia, es necesario establecer el eje de la turbina por encima del nivel de obstáculos en al menos 4-5 m.
Reglas para elegir equipo
La selección de un generador eólico para el hogar debe abordarse de manera responsable.
Debe recopilar información básica por adelantado:
- Calcule la cantidad nominal y máxima de electricidad para satisfacer las necesidades de la casa.
- Vea datos sobre la velocidad media anual del viento en el área de residencia para determinar los períodos en que el molino estará inactivo.
- Tenga en cuenta las características climáticas de la zona. Si se observan heladas severas en la temporada de invierno, la instalación de una estación eólica no se justificará.
- Descubra la intensidad del ruido generado durante la operación de los generadores eólicos.
- Compare las especificaciones técnicas de dispositivos de diferentes fabricantes.
La selección de componentes de elementos funcionales para una instalación de energía eólica se lleva a cabo de acuerdo con el valor nominal de la energía. En este caso, la velocidad nominal del viento juega un papel importante: los valores a los que el generador eólico genera una cantidad calculada de energía eléctrica.
También es necesario centrarse en el hecho de que la potencia de un generador eólico depende del diámetro de la rueda formada por las palas. Si aumenta el tamaño 2 veces, el molino de viento a la misma velocidad producirá 4 veces más electricidad.
La capacidad de la batería también es importante. En caso de calma, deben tener suficiente energía para proporcionar un hogar.
Los modelos de aerogeneradores de baja potencia con mástiles ligeros y bajos se pueden instalar de forma independiente. El soporte central debe montarse sobre una base de hormigón armado. Para la estabilidad lateral de la estructura, se utilizan 3-4 estrías.
Precios aproximados y amortización de generadores eólicos.
La popularidad de las turbinas eólicas está creciendo cada día. Es ventajoso para ellos equipar cabañas grandes y costosas, cuyo contenido requiere mucha energía eléctrica.
Es recomendable instalar molinos de viento en áreas pobladas donde no hay suministro de energía centralizado o la electricidad se suministra de forma intermitente.
Es en tales casos que los generadores eólicos vienen al rescate, cuyo uso tiene varias ventajas:
- transformación de la energía de las corrientes de aire en electricidad libre;
- seguridad ambiental de turbinas eólicas;
- falta de materias primas y residuos en la producción de electricidad;
- desgaste mínimo de partes funcionales;
- largo plazo de operación: 25-30 años;
- No es necesario controlar constantemente el funcionamiento del parque eólico.
Las desventajas incluyen la variabilidad y la imprevisibilidad de la energía eólica. Para minimizar las pérdidas, debe duplicar la fuente o instalar un búfer adicional para el almacenamiento de energía. Además, una rueda de viento giratoria representa una amenaza potencial para las aves voladoras.
Otra desventaja significativa de las turbinas eólicas para uso doméstico es el alto costo. Estos diseños voluminosos están hechos de materiales caros, vienen con un controlador, baterías, instalación de inversor y mástil.
Cabe señalar que los generadores eólicos domésticos de fabricantes rusos, así como los aerogeneradores de alta calidad fabricados en China, son mucho más baratos que sus homólogos europeos. El costo de las turbinas eólicas domésticas con eje vertical con una potencia nominal de hasta 2 kW varía en el rango de $ 1300-2500.
Pero a este precio, el conjunto completo incluye solo un generador con aspas. El resto del equipo deberá comprarse por separado o hazlo tu mismo. Las plantas completas son aproximadamente 40-50% más caras.
El precio de las estaciones eólicas para uso doméstico con una potencia de 3 kW a 7 kW es mucho más alto. Dichos generadores con equipos relacionados le costarán al comprador $ 5000-12,000.
E incluso cuando hay interrupciones en el suministro de electricidad de la red, no siempre es recomendable instalar un generador eólico. Es más fácil y económico instalar un sistema de alimentación ininterrumpida basado en baterías industriales en combinación con un UPS.
Tiene sentido montar una instalación de energía eólica en lugares donde el acceso a una fuente de alimentación centralizada está completamente ausente. El período de recuperación en este caso es de 25 años.
Antes de comprar componentes para ensamblar e instalar un generador de energía eólica, es recomendable cálculos por fórmulasdado en nuestro artículo recomendado. Aquí encontrará el procedimiento y las reglas para realizar cálculos.
Resumen de las mejores marcas e instalaciones.
En el mercado ruso de generadores eólicos, se presentan tanto dispositivos confiables relativamente económicos de marcas nacionales como varios modelos de aerogeneradores de fabricantes extranjeros en términos de funcionalidad. Para determinar la elección de instalación para el hogar, debe comparar las características de las diferentes unidades.
No. 1 - aerogeneradores Condor Home (Rusia)
Una serie de molinos de viento para uso doméstico incluye dispositivos con una capacidad de 0.5-5 kW. Pueden servir como fuente principal de electricidad o adicional. Las estaciones Condor Home están adaptadas para funcionar a bajas temperaturas, capaces de producir energía incluso con vientos flojos.
Dependiendo del modelo, la carcasa del generador está hecha de plástico o aluminio fundido, las cuchillas están hechas de fibra de vidrio. Existe un eficaz sistema de doble freno. El mástil está compuesto, en extensiones, tiene una altura de 8-12 m. Para instalar estas unidades, necesita una pila o cimentación de hormigón.
El equipo básico incluye un mástil y extensiones, un generador, un rotor y palas, un controlador de carga y sujetadores.
No. 2 - mini centrales eléctricas Falcon Euro (Rusia)
Son generadores eólicos de eje vertical de alta tecnología con una capacidad de 1-15 kW. Se utilizan para el suministro de energía principal / de respaldo de los consumidores remotos de las líneas eléctricas. Se pueden usar como parte de un complejo con paneles solares y un generador de combustible.
Los molinos de viento están equipados con potentes imanes de neodimio. La velocidad del viento inicial para comenzar la instalación es de 1,5 m / s, la velocidad nominal es de 11 m / s. Un freno aerodinámico instalado ayuda a limitar la velocidad de la rueda. La vida útil declarada por el fabricante es de 20 años, la garantía de fábrica para las mini centrales eléctricas es de 36 meses.
El conjunto básico Falcon Euro incluye varios elementos funcionales: una rueda de viento, un generador y un controlador, un mástil, piezas integradas. La instalación del inversor y las baterías se seleccionan por separado.
No. 3 - Aerogeneradores Sokol Air Vertical (Rusia)
Las pequeñas plantas de energía eólica de esta marca pueden proporcionar electricidad tanto a pequeñas casas de campo como a medianas empresas. Para uso doméstico, se encuentran disponibles dispositivos SAV con una potencia de 0.5-15 kW.
Se caracterizan por una alta eficiencia en vientos ligeros, funcionan suavemente a bajas y altas temperaturas en el rango de -50 ° C a +50 ° C, se caracterizan por un bajo ruido y resistencia a las influencias externas.
La generación de energía por las unidades Sokol Air Vertical es independiente de la dirección del viento. Las unidades de eje vertical funcionan automáticamente sin personal de mantenimiento. El diseño proporciona un sistema de frenado electromagnético y aerodinámico para limitar la velocidad de la rueda de viento.
Las cuchillas están hechas de poliéster reforzado o aluminio de aviación (según el modelo), tienen un perfil de desenrollado automático. El generador es una excitación trifásica multipolo de imanes permanentes.
El equipo básico de una planta de energía eólica incluye: una turbina eólica con un controlador de carga de batería, un mástil con extensiones, un kit de montaje. El inversor y las baterías se seleccionan de acuerdo con las especificaciones técnicas por separado.
No. 4 - generadores eólicos Energy Wind (Rusia)
Los clientes están disponibles con modelos de una y tres palas de productos de aplicación universal con una capacidad de 1-10 kW. Estos molinos de viento son excelentes para crear proyectos para proporcionar electricidad a casas privadas y casas de campo.
Las unidades Energy Wind se basan en robustas cuchillas de fibra de vidrio reforzadas pintadas con esmalte automático y un sistema confiable de eliminación de flujo de aire. Estas unidades con un eje horizontal de rotación funcionan de manera estable a temperaturas de -40 a +40 grados Celsius.
La velocidad mínima del viento de operación es de 2 m / s, para algunas posiciones de la pala de 3 m / s, la altura recomendada del mástil es de 8-20 m. La vida promedio de las instalaciones de la marca rusa es de 25 años, la garantía oficial del fabricante es de 3 años.
El equipo básico de las instalaciones incluye un generador eléctrico de imán permanente con un soporte para el mástil y un mecanismo giratorio, palas, un conjunto de sujetadores para ensamblar una turbina eólica. El mástil, así como el controlador, el inversor y las baterías para el almacenamiento de energía, deben comprarse por separado.
No. 5 - Molinos de viento Altek EW (China)
Tipo de aerogeneradores: con un eje horizontal de rotación. Los dispositivos con una potencia nominal de 1 kW a 10 kW son excelentes para resolver los problemas de suministro de energía de edificios residenciales y cabañas suburbanas.
La carcasa protectora de los molinos de viento Altek EW está hecha de aleación de aluminio, lo que simplifica enormemente el diseño. Las partes metálicas funcionales del generador están recubiertas con silicio para resistencia al calor.
Las cuchillas están hechas de plástico reforzado con fibra. La velocidad del viento inicial para el lanzamiento de unidades domésticas de la marca china es de 2.5 m / s, velocidad nominal: 12 m / s.
El equipo básico incluye cuchillas, un generador y un controlador. Se deben comprar los elementos funcionales restantes para el molino de viento.
Si el costo de un kit fabricado en fábrica parece innecesariamente alto, tiene sentido construir generador de viento de bricolaje. El artículo recomendado por nosotros describe la fabricación de una unidad útil en el hogar a partir de una lavadora.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Perspectivas para el uso de plantas de energía eólica:
El principio de funcionamiento de las turbinas eólicas modernas. Cómo la energía eólica se convierte en electricidad:
Incluso hoy, el uso de generadores eólicos requiere un desarrollo constante. Las posibilidades y las perspectivas a largo plazo de esta forma alternativa de generar electricidad son prometedoras.Sin embargo, se necesitan ciertas medidas tanto del lado de los fabricantes de equipos como de las administraciones de los asentamientos.
La instalación de pequeños generadores eólicos para hogares privados no resolverá por completo el problema del suministro de energía en las regiones. Pero para los propietarios individuales de sitios, esta opción puede ser una salida.
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Ahora hay suficiente viento, los bosques han sido talados, los huracanes están caminando. Confunde el ruido en el trabajo y la posibilidad de almacenamiento de energía. El problema ahora no es tanto generar electricidad como almacenarla.
Por supuesto, no será posible suministrar electricidad a la casa por completo, pero eliminar al menos la mitad de la carga ya será un alivio para el presupuesto, la electricidad ahora es muy costosa.
En general, es sorprendente ¿por qué no usamos la alternativa, sino más bien, con los ingenieros de energía? Conservadurismo y miedo a todo lo nuevo: inhibe el desarrollo del progreso.
¿Y a qué costo se comprarán generadores eólicos muy caros?
Los factores clave son, por supuesto, no la fiabilidad y la estabilidad, sino la recuperación de la inversión de los equipos. Si funciona de manera eficiente y justifica los fondos invertidos en no más de cinco años, habrá una demanda de molinos de viento. Y ahora, los comerciantes privados los ponen para presumir, nada más. Algunos otros países, este no es un ejemplo, los gobiernos simplemente fechan la energía eólica del presupuesto, nuevamente un deseo banal de sobresalir y dinero extra.
Dmitry, todo lo nuevo una vez comenzó con una recuperación mínima (por cierto, ¿de dónde viene esta cifra, 5 años?), Y luego, a medida que comenzó la producción en masa, el equipo se volvió más barato. Y, además de la recuperación de la inversión, no se olvide del medio ambiente. Especialmente cuando se trata de grandes proyectos que reemplazan a las centrales eléctricas de carbón, la principal fuente de contaminación del aire.
Nuestro vecino en el país ha instalado un generador en el techo de la casa y ahora solo lo usa. Es cierto que no vive en el país todo el tiempo y viene principalmente solo durante el fin de semana. Pero al menos no depende del suministro de electricidad, y esta es una gran ventaja. Además, en nuestro sitio, los cortes de energía ocurren con bastante frecuencia. Entonces, cosas bastante útiles.
¿Quién aconsejará cómo hacer una hélice aerodinámica Bondarev?