Кинетички генератор ветра: уређај, принцип рада, примена

Савремени кинетички генератор ветра омогућава вам да користите снагу ваздушних струја, претварајући је у електричну енергију. У ту сврху постоје фабрички и домаћи модели уређаја који се користе како у индустрији тако и на приватним фармама.

Разговараћемо о томе како су уређене ветрењаче овог типа, упознаћемо вас са карактеристикама уређаја и могућностима дизајна. Чланак који смо предложили показује снаге и слабости вјетроелектране. Независни мајстори код нас ће пронаћи корисне шеме и препоруке за монтажу.

Принцип рада ветрогенератора

Рад генератора ветра заснован је на претварању кинетичке енергије ветра у механичку енергију ротора, која се затим претвара у електричну енергију.

Принцип рада је прилично једноставан: ротација ножева монтираних на оси уређаја доводи до кружних покрета роторских генератора, због којих се ствара електрична енергија.

Вјетровита енергија је један од најперспективнијих сектора обновљивих извора енергије. Модерни дизајни омогућавају економично коришћење протока ваздуха, користећи га за производњу електричне енергије

Резултирајућа нестабилна наизменична струја "тече" у регулатор, где се претвара у константни напон који може да напуни батерије. Одатле се снага напаја у претварач, где се трансформише у наизменични напон са индикатором 220/380 В, који се испоручује потрошачима.

Снага генератора ветра директно зависи од снаге протока ваздуха (Н), израчунато према формули Н = пСВ³/ 2, где је В брзина ветра, С је радна површина, п је густина ваздуха.

Уређај за производњу ветра

Различите верзије вјетрогенератора значајно се разликују једна од друге.

Горњи дијаграм приказује унутрашњу структуру класичног хоризонталног генератора ветра. Овакви модели се најчешће користе како у индустрији тако и у свакодневном животу.

Индустријски уређаји су сложен дизајн од више метара, за чије постављање је потребан темељ, док се кућни модел може састојати од најмање компоненти (3-12В једносмерни мотор, 1000уФ 6В електрокандензатор, силицијумска исправљачка диода).

Типична инсталација укључује следеће компоненте:

• алтернатор (снага зависи од брзине струјања ветра);
• ножеви који преносе ротацију у осовину генератора (често су додатно опремљени мењачима, стабилизаторима брзине ротора);
• јарбол вјетрењаче, на који су причвршћени сечиви (што су ти елементи већи, већа је количина енергије вјетра коју могу добити);
• батерије које акумулирају енергију, што вам омогућава кориштење с малим протоком вјетра или потпуним одсуством. Батерија такође обавља функцију стабилизације електричне енергије примљене од генератора;
• регулатор - претварач наизменичног напона примљеног од генератора у директну струју, који се користи за пуњење батерије. Контролом се управља окретањем ножева, што вам омогућава да узмете у обзир где ваздух струји;
• АБП - уређај за аутоматско пребацивање који повезује генератор ветра са другим изворима енергије (соларни панели, електроенергетска мрежа);
• сензор за смер ветра - уређај који оштрицама олакшава проналажење протока ветра;
• претварач за претварање истосмјерне струје из батерија у измјенични напон, који се користи у електричним комуникацијама.

Да би се боље задовољиле потребе корисника, уређај може бити опремљен разним врстама претварача:

• уређаји са синусним таласом модификованим претварачем, издајући квадратни синусоид. Уређаји ове врсте погодни су за грејне елементе, лампе са жарном нити и друге уређаје који нису захтевни за квалитет мреже;
• трофазни претварачи напона дизајнирани за трофазне електроенергетске мреже;
• чисте синусне инсталације које производе енергију за осетљивију технику;
• мрежни претварачи који могу радити без батерија. Такви уређаји су намењени за кругове који укључују улазак електричне енергије директно у заједничку мрежу.

Кад бирате моделе, свакако бисте требали обратити пажњу на врсту претварача.

Врсте генератора ветра

Када се класификују вјетротурбине, карактеристике као што су:

• именовање;
• карактеристике дизајна;
• број сечива;
• материјали од којих су израђени;
• ос ротације;
• висина навоја.

Детаљно размотрите две најчешће коришћене класификације.

Класификација ветрогенератора према намјени

Постоје сорте ветротурбина које се разликују по својој намену. Главне карактеристике уређаја, на пример, снага, зависе од тога.

Индустријске ветротурбине

Такве уређаје постављају велике енергетске компаније или држава за снабдевање струјом индустријских објеката. Турбине капацитета десетине мегавата обично се налазе у ветрородним подручјима (отворена брда, обале).

Вјетроелектране на којима су постављене десетине вјетроагрегата пробијене су не само на земљи већ и у плиткој води. Примљена електрична енергија обично се користи у индустријске сврхе.

Произведена електрична енергија по правилу иде директно у мрежу, док су за стабилност и регулацију фреквенције ротације лопатица ветротурбине опремљени додатним механизмима.

Комерцијални генератори ветра

Такве инсталације користе се за производњу електричне енергије за продају или за снабдијевање електричном енергијом за индустрије у регионима са слабом електричном енергијом (или са њеним потпуним одсуством). Такве вјетроелектране састоје се од скупа електричних генератора који могу имати различите капацитете.

Енергија комерцијалних постројења може се испоручити директно у електричне комуникације или користити за пуњење великог низа батерија, где се она складишти и претвара за напајање електроенергетским системом.

Уређаји за ветар у домаћинству

Јединице мале снаге користе се за приватну употребу. Према правилима, вјетрењаче са јарболима висине мањом од 25 метара могу постављати власници локација без сагласности власти, за веће јарболе је потребно прибавити посебну дозволу.

Вјетрењаче мале и средње снаге могу послужити као извор електричне енергије за викендице, викендице, сеоске куће, фарме

Генератори за ветар у домаћинству погодни су за пуњење батерија напоном 12/24 / 48В, од којих се енергија претвара у напон од 220 волти. Такви уређаји могу у потпуности или делимично решити проблем са напајањем малих објеката који се налазе даље од централизоване електроенергетске мреже.

Са смерницама за избор ветрогенератора који ће обезбедити енергију приватној кући представити чланакпосвећен овом занимљивом питању.

Сорте изградње ветропарка

Према дизајнерским карактеристикама уређаја се такође могу поделити у бројне категорије, мада су све сорте сведене на две главне врсте: вертикално и хоризонтално.

Класични хоризонтални генератори ветра

Сличне инсталације (које се називају и пропелером или лопатицама) обично имају 3-5 ножева монтираних на водоравној оси. Ротирајући се великом брзином, такви елементи вам омогућавају да добијете максималну количину енергије (КИЕВ до 0,4).

Штавише, количина произведене електричне енергије у великој мери зависи од висине уређаја (што је већа, већи је резултат).

Хоризонтални генератор ветра користи сила подизања која се јавља када се притисак повећава у месту где директни проток ваздуха пролази кроз лопатице, одражене од ових елемената

Такви уређаји се обично инсталирају у ветроелектранама где се производи енергија за индустријску и комерцијалну употребу, али су погодни и за кућну употребу.

Занимљиво решење хоризонталне вјетрењаче је модел са једном оштрицом, а његове карактеристике биће представљене следећим избором фотографија:

Вертикалне ветроелектране

Активни елемент таквих инсталација је ротирајући точкић ветра. Због дизајнерских карактеристика, такви дизајни се разликују по типу („Баррел“, „Савониус“).

Следећи избор фотографија упознаће вас са принципом изградње турбине за вертикални Савониус генератор:

Упркос ниском КИЕВ индексу (0,1-0,2), они се широко користе: вертикалне јединице делују на турбулентне протоке ваздуха, тако да се могу поставити чак иу подручјима где ретко дувају јаки ветрови.

Рад вертикалних генератора ветра не зависи од правца ветрова. Једноставни су за инсталирање и руковање, осим тога, такви уређаји се могу поставити близу земље

Да би повећали ефикасност вертикалних вјетрењача, произвођачи често повећавају своје параметре величине, што доводи до значајног повећања трошкова. Пошто су такве инсталације довољно крхке, захтевају повећану заштиту од урагана и других природних појава.

Генератори ветра "Ротор Дариа"

Такви уређаји припадају категорији вертикалних ветротурбина, међутим имају изражене разлике у дизајну. Захваљујући овим карактеристикама постиже се смањење буке и расте КИЕВ, што се приближава перформансама хоризонталних модела.

Турбина ниског притиска са оси ротације окомито на ваздушно окружење, коју је 1931. године предложио француски дизајнер авиона Георгес Дариер, широко се користи у ветроенергетици

Недостатак таквих дизајна је низак почетни момент (због присуства само два ножа, тешко је да се уређај покрене самостално). Да би се решио проблем, често се користи хибрид Савониус + Дариер.

Једрење Вјетар инсталације

За такве инсталације се може примијенити принцип вертикалних и хоризонталних вјетрењача. Главна структурна карактеристика је ветро точак прекривен многим оштрицама или једрима, док аеродинамички профил таквих модела није присутан.

Постоји много модела генератора ветрова који се разликују у броју лопатица, тежини, снази. Сви ови параметри морају се узети у обзир при избору уређаја.

Упркос чињеници да једриличне инсталације карактеришу мала брзина и мала ефикасност, оне се често користе у националној економији. Такви дизајни су једноставни за инсталирање и руковање, а комбинација великог обртног момента са малим брзинама омогућава директно покретање различитих корисних механизама, на пример, пумпу за испумпавање воде.

Сљедећа галерија ће вас упознати с једним од практичних модела једрења вјетрењача:

Генератор ветротурбина

За рад вјетрењача потребни су конвенционални трофазни генератори. Дизајн таквих уређаја сличан је моделима који се користе на аутомобилима, али има велике параметре.

У уређајима за ветро-турбине предвиђено је трофазно намотавање статора (звездана веза), одакле три жице иду до регулатора, где се наизменични напон претвара у директан напон.

Ротор генератора за ветро-турбину израђен је на неодим-магнетима: није практично користити такво побуђивање у таквим изведбама, јер завојница троши пуно енергије

Да бисте повећали брзину, често се користи мултипликатор. Овај уређај вам омогућава да повећате снагу постојећег генератора или да користите мањи уређај, што смањује трошкове инсталације.

Мултипликатори се чешће користе у вертикалним генераторима ветра, у којима је процес ротације ветровог кола спорији. За хоризонталне уређаје са великом брзином ротације ножева, нису потребни мултипликатори, што поједностављује и смањује трошкове изградње.

Специфичности монтаже и уградње ветрогенератора из веш машине и ветротурбине из аутомобила генератор детаљно у нашим препорученим чланцима.

Предности и недостаци генератора ветра

Размотримо детаљно предности и мане вјетрењача, јер одлука о куповини вјетрењаче или одустајању од ње овиси о њима.

Предности ветро уређаја

Предности уређаја ветроенергије укључују:

• Еколошка екологија. Биљке користе обновљиви извор енергије који се може континуирано користити без штетног утицаја на животну средину. Електрична енергија коју генерирају вјетроелектрани замјењује енергију термоелектрана, смањујући емисију стакленичких плинова.
• Свестраност. Вјетроелектране се могу градити готово свуда: на равницама, у планинама, на пољима, на острвима, па чак и у плиткој води. Енергија ветра посебно се цени у забаченим местима где је тешко проширити уобичајене електричне комуникације. У овом случају, ветрогенератори омогућавају успостављање напајања у објектима, пружајући му независност од случајних фактора (на пример, од горива које није испоручено на време).
• Користите ефикасност. Савремени модели рециклирају енергију чак и лаганих ветрова - минимална граница је 3,5 м / с. На сличан начин могуће је снабдевање електричном енергијом централизованом мрежом, као и организовање напајања појединих објеката (острвских или локалних), без обзира на њихов капацитет.
• Вриједна алтернатива традиционалним изворима. Стационарне вјетроелектране могу у потпуности осигурати струју стамбеном зградом или чак малом производном погону. У овом случају, турбина ће акумулирати у батеријама потребно снабдевање електричном енергијом, предвиђено за употребу током периода без ветра.
• Профитабилност. У поређењу са традиционалним изворима електричне енергије (гас, тресет, угљен, нафта), бициклистичке турбине могу значајно смањити трошкове енергије. У многим случајевима, изградња ветропарка је јефтинија од повезивања на постојеће електроенергетске системе.

Употреба ветротурбина може бити алтернатива коришћењу скупих дизел агрегата, чиме се додатно смањују трошкови транспорта и складиштења горива до 80%.

Просечна снага ветротурбине знатно се разликује од индикатора вршног оптерећења. Генератор ветра је одговоран само за количину енергије произведене током одређеног временског периода са просечном месечном брзином ветра карактеристичном за одређено подручје.

За тачнију процену ресурса ветра можете да користите посебно изведене податке (Веибулл параметре). Ови показатељи одражавају расподјелу вјетрова различите јачине карактеристичне за одређено подручје. Такве информације су важне за разматрање приликом развоја пројеката ветроелектрана капацитета десетине МВ.

Снага коју генерише вјетрењача пропорционална је трострукој брзини вјетра. Стога је овај показатељ врло мали са слабим протоком ветра, међутим, кад се појачавају, он се нагло повећава. Због променљивости смера ветра и њихове брзине током изградње ветротурбине, потребно је обезбедити стабилизујуће компоненте.

Правила и формуле за израчунавање снаге генератора ветра дато овдеПрепоручујемо вам да прочитате неке врло корисне информације.

У малим аутономним системима њихову функцију врше батерије, чија се пуњење почиње повећавати чим снага генератора ветра пређе показатељ оптерећења.

Како се оптерећење повећава, батерија се може испразнити. Ову карактеристику рада је важно узети у обзир при избору јединице за домаћинство, њен капацитет мора се подударати са месечном или годишњом стопом потрошње електричне енергије

Треба напоменути да ефикасна употреба ветровитих токова доприноси разноврсности дизајна ветрогенератора.

Хоризонталне турбине дају високе перформансе на равним местима где има много ветра, док вертикалне турбине делују боље у регионима са турбулентним протоком који се посматрају ниско од земље (у горњем делу брда, планински ланци).

Главни недостаци вјетрењача

Истовремено, вјетрењаче имају и своје негативне аспекте:

• Јачину ветра тешко је унапред предвидети, јер се често мења. Због тога је препоручљиво размислити о сигурносној мрежи, обезбеђујући резервни извор енергије (соларни панели, електрични прикључак).
• Вертикални уређаји прети уништавању лопатица ротора због деловања центрифугалних сила када се лопатице окрећу око главне осе. Због овог ефекта, важни структурни елементи се временом деформишу и уништавају, а механизам пропада.
• Вјетрењаче се најбоље постављају у слободном простору, јер оближње зграде могу „натопити“ вјетар, формирајући „мртву“ ваздушну зону.
• Да бисте уштедјели вишак енергије вјетроагрегата, потребно је осигурати употребу батерија и других додатних уређаја у дизајну, који се користе за претварање произведене електричне енергије у струју одговарајуће карактеристике потрошача.
• Током рада, ветрогенератори стварају буку која може проузроковати нелагоду код људи, уплашити животиње. Оштрице инсталација такође могу изазвати смрт птица које лете до њих.
• Према неким стручњацима, ветроелектране могу деградирати пријем радио и телевизијских емисија.

Негативни аспекти могу такође да укључе прилично високу цену таквих јединица, међутим, јефтиност извора енергије у великој мери елиминише овај фактор.

Шеме и методе повезивања

Иако вјетротурбина може радити аутономно, пуно бољи резултат се може постићи уз комбиноване шеме које омогућавају комбинацију уређаја за вјетар са соларним плочама, централизованом електричном мрежом, дизел или плинским изворима енергије.

Ван мреже. У овом случају поставља се једна инсталација, уз помоћ које се енергија ветра хвата и акумулира, а која се затим претвара у електричну струју која је потребна потрошачима.

Дијаграм приказује најједноставнији начин употребе генератора ветра, што је препоручљиво користити у регионима где непрестано дувају јаки ветрови.

Комбиновање генератора ветра са соларним плочама. Комбинована опција сматра се поузданим и ефикасним начином напајања електричном енергијом. У недостатку ветра, батерија се укључује соларни панели, а по облачном времену и током ноћи, пуњење долази из ветра.

Идеално за приватни дом или домаћинство, удаљено од централизоване електроенергетске мреже. Ова комбинована шема омогућава коришћење две врсте обновљивих извора енергије.

Комбиновани генератор ветра и погон мреже. Вјетрењача се може комбиновати са електричном комуникацијом.

Сличан образац је типичан за индустријске и комерцијалне уређаје. Прикључак на електричне комуникације омогућавају и неки модели домаћих ветрогенератора.

Са вишком произведене електричне енергије улази у централизовану мрежу, а са недостатком могуће је користити електричну струју из општег електроенергетског система.

Нијансе коришћења ветрогенератора

Тренутно се ветротурбине користе у разним секторима економије. Индустријске моделе различитих капацитета користе нафта и гас, телекомуникационе компаније, бушилице и истражне станице, производни погони и владине агенције.

Вјетрењача се може користити као додатни извор енергије у болницама и другим установама за осигуравање континуираног снабдијевања електричном енергијом у ванредним ситуацијама.

Посебно треба истаћи важност коришћења ветротурбина за брзи опоравак поремећене електричне енергије током катаклизми и природних катастрофа. У том циљу, ветрогенератори често користе Министарство за ванредне ситуације.

Вјетротурбине у домаћинству су савршене за организовање расвјете и гријања викендица и приватних кућа, као и за потребе домаћинства на фармама.

У овом случају треба узети у обзир неке тачке:

• Уређаји до 1 кВ могу обезбедити довољну количину електричне енергије само на ветровитим местима. Обично је енергија коју производе довољна само за ЛЕД осветљење и напајање за мале електронске уређаје.
• За потпуно снабдевање електричном енергијом викендице (сеоске куће) требат ће вам генератор вјетра капацитета више од 1 кВ.Овај индикатор је довољан за напајање осветљења, као и рачунара и телевизора, али његова снага није довољна да обезбеди струју савременом хладњаком који ради нон-стоп.
• Да бисте викендици обезбедили енергију, потребна вам је вјетрењача од 3-5 кВ, али ни та бројка није довољна за гријање кућа. Да бисте користили ову функцију, потребна вам је моћна опција, која креће од 10 кВ.

Приликом одабира модела треба имати на уму да се индикатор снаге наведен на уређају постиже само при максималној брзини вјетра. Дакле, инсталација од 300 В производиће наведену количину енергије само при протоку ваздуха од 10-12 м / с.

Они који желе да направе ветрогенераторе својим рукама, нудимо следећи чланаку којима су корисне информације детаљне.

Закључци и корисни видео о овој теми

Нижи видео запис пружа детаљне информације о принципу рада и дизајну кућног модела ветрогенератора:

Генератор ветра је одличан извор производње електричне енергије, што ће становници удаљених места посебно ценити. Различита руска и страна предузећа нуде широк спектар вјетровних конструкција, а уз то се кућни модели могу направити властитим рукама.

Напишите коментаре у доњи блок. Реците нам о томе како сте направили генератор ветра на својој веб локацији или како ваше комшије имају вјетрењачу. Постављајте питања, делите корисне информације и фотографије о овој теми.