Ветрогенератор. Схема и принцип работы

Ветрогенератор. Схема и принцип работы

Использовать энергию ветра люди научились с древних времен — движение парусного судна или ветряная мельница, а вот история ветряного генератора началась не так давно, а именно с июля 1887 года. Профессором Джеймсом Блит в Шотландии был построен первый ветряк, использующийся для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Свое творение он установил на территории своего коттеджа и использовал вырабатываемую электрическую энергию для подзарядки аккумуляторов, которые в свою очередь снабжали дом электричеством.
А теперь в наши дни…
Ветрогенератор, ветряк или ветроэлектрическая установка — это устройство, которое предназначено для преобразования энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора, с последующим преобразованием в электрическую энергию. А теперь подробнее разберемся с устройством, принципом работы, а также с основной схемой и приборами для построения ветрогенератора для частного дома.

Схема ветрогенератора

Схема ветрогенератора

Принцип работы ветроэлектростанции заключается в следующем: лопасти ротора приводятся в движения за счет перемещения воздушного потока, в обмотке статора генератора вырабатывается переменный ток. Далее контроллер преобразует переменный ток в постоянный, который служит для зарядки аккумуляторов и накопления электрической энергии. Далее устанавливается инвертор, прибор который преобразует постоянный ток в переменный 220В для питания дома. Вследствие этих преобразований теряется порядка 10-20% выработанной ветряком мощности. Эта схема может быть усовершенствована путем добавления солнечных батарей, что сделает ее более универсальной и производительной.

Ветрогенератор и солнечная батарея схема

Максимальная вырабатываемая мощность генератора достигается при правильном расположении лопастей ротора относительно ветрового потока. Ну это очень просто реализуется по принципу флюгера путем добавления вертикального крыла, которое поворачивает ветрогенератор навстречу воздушному потоку. А в промышленных схемах используется электропривод и датчики угла поворота.

Существует две конструктивные разновидности ветрогенераторов:
Горизонтальное расположение ротора

Вертикальное расположение ротора

Вертикальное расположение ротора ветрогенератора

Первая разновидность самая популярная, потому что обладает большей производительностью (КПД 40-50%). Наряду с этим есть и недостатки: большая площадь установки (около 100 метров) или высокая мачта (от 5 метров). У вертикального генератора КПД существенно ниже, но при этом простота конструкции и низкий уровень шума и вибрации являются его большим преимуществом. А также, малая частота вращения ротора (до 200 об/мин) существенно увеличивает ресурс вертикальных установок по сравнению с горизонтальными.

Расчет ветрогенератора
Расчет и подбор ветрогенератора достаточно сложная вещь. Потому что скорость перемещения воздушных потоков постоянно меняется, ураганы сменяются полным штилем, для этого существуют специальные карты и таблицы, по которым можно определить среднегодовую силу ветра. Эту информацию для любой местности можно без труда найти в интернете. Если среднегодовая скорость ветра не превышает 4 м/с, то использование ветрогенератора не принесет пользы. Что касается подбора мощности ветряка, если речь и дет о электроснабжении частного дома, то в расчет берется среднее энергопотребление в месяц. Например, до 300 кВт*ч в месяц способен вырабатывать генератор мощностью 2-3 кВт и это в районах с низкой годовой скоростью ветра 5-8 м/с.
Если говорить о производстве ветрогенераторов, то лидирующие позиции занимают Vestas (Дания), Sinovel (КНР), GE Energy (США), Goldwind (КНР), Enercon (Германия). Конечно есть модели ветрогенераторов и российского производства ООО Ветро Свет (С.Петербург), ООО «СКБ Искра» (Москва), OOO “ГРЦ-Вертикаль” (Челябинская обл., Миасс) и т.д.
Рыночные цены на разные модели ветрогенераторов в рамках данной статьи мы не будем рассматривать, но ориентироваться можно на такие диапазоны: мощность 1.5-2 кВт от 90-110 тысяч рублей без дополнительного оборудования и, соответственно, монтажа. Более мощные станции (3-5 кВт) обойдутся уже в 350-450 тыс рублей.
Многие задаются вопросом — возможно ли сделать ветрогенератор своими руками? Хотим сразу предупредить, что расчет и проектирование будущего ветряка своими руками очень сложная задача и требует специальных технических знаний и навыков проектирования. Ниже представляем вашему вниманию видео в котором рассказывается о самостоятельном изготовлении.

Оставить свой комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

четырнадцать + 15 =