Gerador eólico para uma casa particular: dispositivo, tipos, visão geral das melhores ofertas

Os moinhos de vento deixaram de ser uma novidade exótica e agora são considerados uma das opções possíveis de economia. Os fluxos de ar acima da superfície da Terra carregam uma enorme quantidade de energia, atualmente usada com sucesso em turbinas eólicas industriais e pequenas turbinas eólicas para uso privado.

Nós lhe diremos como escolher o certo e instalar tecnicamente corretamente um gerador eólico para uma casa particular. Em nosso artigo proposto, as regras para a montagem e operação de mini usinas são descritas. Os compradores interessados ​​recebem recomendações de seleção, dada a classificação de modelos populares.

Projeto e princípio de operação de turbinas eólicas

Os geradores eólicos são dispositivos especiais que transformam a energia cinética do vento em energia elétrica. São fontes independentes de eletricidade, excelentes para instalação em prédios residenciais particulares, em pequenas e médias fazendas, bases de produção.

O design de uma mini-usina padrão para uso doméstico inclui os seguintes elementos funcionais:

1. Lâminas forma aerodinâmica para prender o vento.
2. Gerador para produzir corrente alternada.
3. Controlador para controle automático de uma estação de vento. Permite ajustar a recarga das baterias, distribui o fluxo de energia entre os dispositivos.
4. Drive. Baterias especiais para o acúmulo de eletricidade gerada.
5. Inversor para trazer os parâmetros da energia gerada aos padrões da rede.
6. Mastro, levantando as lâminas até uma certa altura acima do nível do solo.

Os mastros são diferentes: autoportantes, sem estrias, rigidamente fixados e rotativos nas estrias.O último pode ser rebaixado e elevado para manutenção, bem como para trabalhos de reparo e restauração.

Sob a influência do vento, as pás montadas no eixo do gerador começam a girar, ajudando a dar partida no rotor. Como resultado, a energia cinética dos fluxos de ar é convertida em energia mecânica e, em seguida, em energia elétrica. Parece um esquema muito simplificado do moinho de vento

De fato, a energia do parque eólico não é entregue diretamente ao consumidor. No sistema, dispositivos especiais devem ser conectados para converter a corrente elétrica.

O controlador está localizado no circuito após o gerador. Ele converte corrente alternada em corrente contínua. Dessa forma, a eletricidade é acumulada e armazenada nas baterias e, a partir delas, através do inversor, que transforma a corrente direta em corrente alternada, a energia é fornecida a uma rede elétrica privada.

Esse esquema torna possível suavizar a instabilidade de tensão e acumular energia durante períodos de completa ausência de consumo. E isso, por sua vez, permite o uso de geradores eólicos de menor potência do que a potência total de eletrodomésticos.

Durante a conversão da corrente elétrica de acordo com o esquema variável-constante-variável, ocorrem determinadas perdas de energia, que totalizam aproximadamente 20%

Juntamente com uma estação eólica autônoma, é possível instalar módulos solares e geradores de combustível.

Se vários dispositivos para geração de eletricidade estiverem envolvidos ao mesmo tempo, o circuito é complementado com outro elemento - um disjuntor (ABP). É necessário que, quando você desligar uma fonte de energia alternativa, outra, a de backup, seja iniciada.

Como parte dos parques eólicos modernos, são utilizados vários modelos de rotores - peças rotativas. Eles têm suas vantagens e desvantagens, eficiência e funcionalidade diferentes. Atualmente, existem muitos desenvolvimentos de sistemas autônomos que podem interagir com ventos de diferentes velocidades e forças.

Tipos de parques eólicos

Por tipo de consumidor, destacam-se geradores eólicos autônomos e instalações de rede. Os primeiros fornecem energia aos consumidores remotos das redes elétricas centrais.

O segundo - pode numerar várias dezenas / centenas de moinhos de vento, que formam um único sistema e transferem energia para uma rede comum. O poder das unidades autônomas raramente excede 75 kW, enquanto o poder das instalações de rede começa com 100 kW.

Dependendo do tipo de construção, os geradores eólicos são diferenciados:

• com vertical eixo de rotação;
• com horizontal eixo de rotação.

Esses dispositivos são usados ​​para diferentes condições operacionais, mas na maioria das vezes existem modelos com um eixo horizontal. Eles funcionam como cata-vento comuns e têm uma estrutura semelhante. O eixo do rotor gira paralelamente à superfície da Terra.

Essas unidades são caracterizadas por alta eficiência (cerca de 40%), controle simples de energia e preço mais acessível, mas também são caracterizadas por um alto nível de ruído e vibração gerados. Além disso, eles devem estar orientados na direção do vento.

Para instalar uma turbina eólica com um rotor horizontal, você precisa de cerca de 120 m de espaço livre e um mastro com pelo menos 8 m de altura

Os geradores eólicos com eixo de rotação vertical têm um design mais compacto, são menos suscetíveis a fatores ambientais.

Em dispositivos deste tipo, a turbina é perpendicular ao plano da Terra. Tais estruturas são lançadas mesmo a partir de ventos fracos e não dependem da direção do fluxo de ar.

Baixo nível de ruído (até 30 dB) possibilita a instalação de turbinas eólicas verticais nos telhados dos edifícios

No entanto, há um aumento significativo - a eficiência desses geradores é de apenas 15%. Além disso, eles são mais caros que os modelos com um eixo de rotação horizontal.

Os modelos de geradores eólicos diferem entre si não apenas pela localização do eixo rotacional, mas também:

• número de lâminas - existem moinhos de vento com duas e três pás, além de modificações com várias pás;
• materiais para a fabricação de peças funcionais - com vela e lâminas rígidas;
• passo do parafuso - ajustável ou fixo.

A rotação dos moinhos de vento estacionários com várias pás começa mesmo com um vento fraco, mas para a operação de dispositivos com duas e três pás, é necessário um vento mais forte. Ao mesmo tempo, cada lâmina adicional na estrutura cria uma maior resistência da roda, dificultando a obtenção de velocidades operacionais padrão do gerador.

Dependendo do material de fabricação pás para turbinas eólicas, pode haver certas dificuldades no trabalho. Os elementos de vela são mais fáceis de fabricar, e é por isso que são mais baratos.

Porém, se for necessário garantir uma operação confiável da turbina eólica para fornecimento de energia autônomo, vale a pena dar preferência a projetos com pás rígidas feitas de metal ou fibra de vidro reforçada.

Quanto ao tom do parafuso, também não é tão simples. A etapa variável permite expandir significativamente a gama de velocidades efetivas para a operação da estação eólica e isso é uma grande vantagem. Mas, ao mesmo tempo, esse mecanismo reduz a confiabilidade geral de uma instalação estacionária e complica significativamente a roda do vento, complicando a operação da unidade.

Viabilidade da instalação de um gerador eólico

Hoje, os pequenos parques eólicos são amplamente utilizados como fontes alternativas de eletricidade, o que pode gerar economia real.

Esses dispositivos, em regra, são instalados em cabanas de verão, em áreas remotas das principais redes de fornecimento de energia. Mas essa não é a única razão pela qual as pessoas preferem cada vez mais construções desse tipo.

Proprietários de terra usam com sucesso geradores eólicos para alcançar autonomia completa e economia significativa de energia

No entanto, nem todas as zonas são adequadas para a instalação de uma turbina eólica. Para que a mini-usina funcione totalmente durante o período de operação declarado pelo fabricante, as condições climáticas da área devem cumprir os requisitos de equipamentos especiais.

A velocidade média do vento não deve ser inferior a 4,5-5 m / s. Somente neste caso, a instalação de uma estrutura com uma turbina eólica será economicamente justificada.

Para encontrar dados aproximados sobre a velocidade média anual do vento por região, é necessário exibir um mapa especial do vento. Informações mais precisas podem ser obtidas usando um anemômetro e um dispositivo para leitura de sinais.

O sistema de medição deve ser instalado em alta altitude, para que edifícios e árvores próximos não distorçam os resultados.

Se você decidir instalar um mini parque eólico em sua casa, considere também a disponibilidade de espaço livre. Deve-se ter em mente que o vento deve absolutamente "caminhar" ao longo das pás, bem e sem obstáculos em seu caminho para alcançá-los de diferentes direções.

É por isso que o topo das colinas é considerado o local ideal para instalar uma turbina eólica, onde as massas de ar são condensadas com um aumento correspondente na pressão e na velocidade do vento. As regiões marinhas e a zona das estepes também são consideradas adequadas.

Para tirar o máximo proveito de um moinho de vento, você precisa instalá-lo em um local onde não haja árvores e prédios altos

Quaisquer obstáculos dentro de um raio de 250 m afetarão gerador de vento. Para obter indicadores de eficiência máxima, é necessário definir o eixo da turbina acima do nível de obstáculos em pelo menos 4-5 m.

Regras para escolha de equipamentos

A seleção de um gerador eólico para a casa deve ser abordada com responsabilidade.

Você precisa coletar informações básicas com antecedência:

1. Calcule a quantidade nominal e máxima de eletricidade para atender às necessidades da casa.
2. Visualize dados sobre a velocidade média anual do vento na área de residência para determinar os períodos em que o moinho ficará inativo.
3. Leve em consideração as características climáticas da área. Se forem observadas fortes geadas no inverno, a instalação de uma estação eólica não se justificará.
4. Descubra a intensidade do ruído gerado durante a operação de geradores eólicos.
5. Compare as especificações técnicas de dispositivos de diferentes fabricantes.

A seleção de componentes de elementos funcionais para uma instalação de energia eólica é realizada de acordo com o valor nominal da energia. Nesse caso, a velocidade nominal do vento desempenha um papel - os valores nos quais o gerador eólico gera uma quantidade calculada de energia elétrica.

Se a instalação produzir potência máxima a uma velocidade do vento de 11 m / s, e em sua área o indicador médio atingir 4,5 m / s, a turbina eólica não gerará a quantidade de energia declarada pelo fabricante

Também é necessário focar no fato de que a potência de um gerador eólico depende do diâmetro da roda formada pelas pás. Se você aumentar o tamanho em 2 vezes, o moinho de vento na mesma velocidade produzirá 4 vezes mais eletricidade.

A capacidade da bateria também é importante. Em caso de calma, eles devem ter energia suficiente para fornecer um lar.

A melhor instalação de uma mini-usina de moinho de vento particular é confiada a uma empresa especializada na execução desse tipo de trabalho. O objetivo principal é garantir a máxima segurança. O projeto geral da turbina eólica deve garantir estabilidade, mesmo em condições climáticas extremas.

Modelos de baixa potência de geradores eólicos com mastros leves e baixos podem ser instalados de forma independente. O suporte central deve ser montado em uma base de concreto armado. Para estabilidade lateral da estrutura, são utilizadas 3-4 estrias.

Preços aproximados e retorno dos geradores eólicos

A popularidade das turbinas eólicas está crescendo a cada dia. É vantajoso para eles equipar casas grandes e caras, cujo conteúdo requer muita energia elétrica.

É aconselhável instalar moinhos de vento em áreas povoadas onde não há fonte de alimentação centralizada ou eletricidade é fornecida intermitentemente.

É nesses casos que os geradores eólicos vêm em socorro, cuja utilização tem várias vantagens:

• transformação da energia das correntes de ar em eletricidade livre;
• segurança ambiental de turbinas eólicas;
• falta de matérias-primas e resíduos na produção de eletricidade;
• desgaste mínimo de peças funcionais;
• longo prazo de operação - 25-30 anos;
• não há necessidade de monitorar constantemente a operação do parque eólico.

As desvantagens incluem a variabilidade e imprevisibilidade da energia eólica. Para minimizar as perdas, é necessário duplicar a fonte ou instalar um buffer adicional para armazenamento de energia. Além disso, uma roda de vento girando representa uma ameaça potencial para as aves voadoras.

As usinas eólicas produzem ruído comparável ao ruído dos veículos ao dirigir a uma velocidade de cerca de 70 km / h. O aumento do nível de ruído não apenas repele os animais, mas também causa desconforto às pessoas

Outro ponto negativo significativo de turbinas eólicas para uso doméstico é o alto custo. Esses projetos volumosos são feitos de materiais caros, vêm com um controlador, baterias, instalação do inversor e mastro.

Deve-se notar que os geradores eólicos domésticos de fabricantes russos, bem como turbinas eólicas de alta qualidade fabricados na China, são muito mais baratos que os europeus. O custo de turbinas eólicas domésticas com um eixo vertical com uma potência nominal de até 2 kW varia na faixa de US $ 1300-2500.

Mas a esse preço, o conjunto completo inclui apenas um gerador com pás. O restante do equipamento deverá ser adquirido separadamente ou faça você mesmo. Plantas completas são cerca de 40-50% mais caras.

O preço das estações eólicas para uso doméstico com energia de 3 kW a 7 kW é muito mais alto. Esses geradores com equipamentos relacionados custarão ao comprador $ 5000-12.000.

Atualmente, o uso de turbinas eólicas como alternativa à fonte de alimentação centralizada não é rentável devido ao alto custo do equipamento

E mesmo quando há interrupções no fornecimento de eletricidade da rede, nem sempre é aconselhável instalar um gerador eólico. É mais fácil e barato instalar um sistema de energia ininterrupta baseado em baterias industriais em combinação com um no-break.

Faz sentido montar uma instalação de energia eólica em locais onde o acesso a uma fonte de alimentação centralizada está completamente ausente. O período de retorno neste caso é de 25 anos.

Antes de comprar componentes para montar e instalar um gerador de energia eólica, é aconselhável cálculos por fórmulasdado em nosso artigo recomendado. Aqui você encontrará o procedimento e as regras para realizar cálculos.

Visão geral das melhores marcas e instalações

No mercado russo de geradores eólicos, os dispositivos confiáveis ​​e relativamente baratos de marcas nacionais e vários modelos de turbinas eólicas de fabricantes estrangeiros são apresentados em funcionalidade. Para determinar a escolha da instalação para a casa, você precisa comparar as características de diferentes unidades.

No. 1 - turbinas eólicas Condor Home (Rússia)

Uma série de moinhos de vento para uso doméstico inclui dispositivos com capacidade de 0,5-5 kW. Eles podem servir como a principal fonte de eletricidade ou adicional. As estações domésticas Condor são adaptadas para operação em baixas temperaturas, capazes de produzir energia mesmo com ventos fracos.

Dependendo do modelo, o alojamento do gerador é feito de plástico ou alumínio fundido, as lâminas são feitas de fibra de vidro. Existe um sistema de travagem dupla eficaz. O mastro é composto, em extensões, com uma altura de 8 a 12 M. Para instalar essas unidades, você precisa de uma base de estaca ou concreto.

As turbinas eólicas da Condor Home são produtos totalmente acabados que não requerem conhecimentos ou habilidades técnicas especiais. Os dispositivos destinam-se à eletrificação de edifícios autônomos e pequenos assentamentos como parte de usinas eólicas

O equipamento básico inclui um mastro e extensões, um gerador, um rotor e pás, um controlador de carga e elementos de fixação.

No. 2 - mini-usinas Falcon Euro (Rússia)

São geradores eólicos de alta tecnologia e eixo vertical, com capacidade de 1-15 kW. Eles são usados ​​para a fonte de alimentação principal / de backup de consumidores remotos das linhas de energia. Eles podem ser usados ​​como parte de um complexo com painéis solares e um gerador de combustível.

Os moinhos de vento são equipados com poderosos ímãs de neodímio. A velocidade inicial do vento para iniciar a instalação é de 1,5 m / s, a velocidade nominal é de 11 m / s. Um freio aerodinâmico instalado ajuda a limitar a velocidade da roda. A vida útil declarada do fabricante é de 20 anos, a garantia de fábrica para mini-usinas é de 36 meses.

As turbinas eólicas Falcon Euro são confiáveis ​​em operação e baixa manutenção. Com a ajuda de dispositivos desta série, é fácil resolver os problemas de fornecimento de energia de instalações locais e insulares

O conjunto básico Falcon Euro inclui vários elementos funcionais: uma roda de vento, um gerador e um controlador, um mastro, peças embutidas. A instalação do inversor e as baterias são selecionadas separadamente.

No. 3 - Turbinas eólicas Sokol Air Vertical (Rússia)

Pequenas usinas eólicas desta marca podem fornecer eletricidade a pequenas cabanas e empresas de médio porte. Para uso doméstico, estão disponíveis dispositivos SAV com potência de 0,5 a 15 kW.

Eles são caracterizados por alta eficiência em ventos fracos, operam sem problemas a baixas e altas temperaturas na faixa de -50 ° C a +50 ° C, são caracterizados por baixo ruído e resistência a influências externas.

A geração de energia pelas unidades Sokol Air Vertical é independente da direção do vento. As unidades de eixo vertical operam automaticamente sem pessoal de manutenção. O design fornece um sistema de freios eletromagnético e aerodinâmico para limitar a velocidade da roda do vento.

As lâminas são feitas de poliéster reforçado ou alumínio de aviação (dependendo do modelo), têm um perfil de desenrolamento. O gerador é uma excitação trifásica multipolar de ímãs permanentes.

As turbinas eólicas da Sokol Air Vertical fornecem potência nominal de 7-8 m / s, o que lhes permite ser usadas em regiões com baixa velocidade anual média do vento

O equipamento básico de uma usina eólica inclui: uma turbina eólica com um controlador de carga da bateria, um mastro com extensões, um kit de montagem. O inversor e as baterias são selecionados de acordo com as especificações técnicas separadamente.

No. 4 - geradores eólicos Energy Wind (Rússia)

Os clientes estão disponíveis com modelos de uma ou três lâminas de produtos de aplicação universal com capacidade de 1-10 kW. Esses moinhos de vento são ótimos para criar projetos para fornecer eletricidade a casas e chalés particulares.

As unidades Energy Wind são baseadas em lâminas robustas de fibra de vidro reforçada pintadas com esmalte automático e um sistema confiável de remoção de fluxo de ar. Essas unidades com um eixo de rotação horizontal trabalham de forma estável a temperaturas de -40 a +40 graus Celsius.

A velocidade mínima do vento em operação é de 2 m / s, para algumas posições da lâmina de 3 m / s, a altura recomendada do mastro é de 8 a 20 m. A vida média das instalações da marca russa é de 25 anos, a garantia oficial do fabricante é de 3 anos.

Os geradores de energia eólica não exigem cuidados ou manutenção constantes, o que contribui para o rápido reinvestimento dos fundos investidos

O equipamento básico das instalações inclui um gerador elétrico de ímã permanente com uma montagem no mastro e um mecanismo rotativo, pás, um conjunto de fixadores para a montagem de uma turbina eólica. O mastro, assim como o controlador, o inversor e as baterias para armazenamento de energia, devem ser adquiridos separadamente.

No. 5 - Moinhos de vento Altek EW (China)

Tipo de turbinas eólicas - com um eixo de rotação horizontal. Os dispositivos com uma potência nominal de 1 kW a 10 kW são excelentes para resolver os problemas de fornecimento de energia de edifícios residenciais e cabanas suburbanos.

A carcaça de proteção dos moinhos de vento Altek EW é feita de liga de alumínio, o que simplifica bastante o design. As partes funcionais de metal do gerador são revestidas com silicone para resistência ao calor.

As lâminas são feitas de plástico reforçado com fibra. A velocidade do vento inicial para o lançamento de unidades domésticas da marca chinesa é de 2,5 m / s, velocidade nominal - 12 m / s.

Os geradores eólicos Altek EW são um dos dispositivos mais acessíveis para geração de eletricidade, apresentados no mercado moderno de energia alternativa

O equipamento básico inclui pás, um gerador e um controlador. Os demais elementos funcionais do moinho de vento devem ser comprados.

Se o custo de um kit fabricado na fábrica parecer desnecessariamente alto, faz sentido criar gerador eólico do-it-yourself. O artigo recomendado por nós descreve a fabricação de uma unidade útil no domicílio a partir de uma máquina de lavar.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Perspectivas para o uso de usinas eólicas:

O princípio de operação das modernas turbinas eólicas. Como a energia eólica é convertida em eletricidade:

Ainda hoje, o uso de geradores eólicos exige desenvolvimento constante. As possibilidades e perspectivas de longo prazo dessa maneira alternativa de gerar eletricidade são promissoras.No entanto, certas medidas são necessárias tanto do lado dos fabricantes de equipamentos quanto das administrações dos assentamentos.

A instalação de pequenos geradores eólicos para residências particulares não resolverá completamente o problema do fornecimento de energia nas regiões. Mas para proprietários individuais de sites, essa opção pode ser uma saída.

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