Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Содержание

Принцип работы ветрогенератора

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

18954 7 января 2017

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом. Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии.

Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума.

Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором.

Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках.

Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки.

Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию.

Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

  • для автономной работы;
  • параллельно с резервным аккумулятором;
  • вместе с солнечными батареями;
  • параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти.

Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество.

Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

  • установка экологически чистая;
  • отсутствует потребность её заправки топливом;
  • не накапливаются какие-либо отходы;
  • устройство работает очень тихо;
  • имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток.

Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду.

Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока.

Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных.

На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки.

Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем.

Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании.

Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек.

В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО.

Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения.

Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию.

 Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей.

Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость.

Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом.

Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности.

Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия.

Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства.

Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные.

Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Источник: https://tcip.ru/blog/wind/printsip-dejstviya-i-raboty-vetrogeneratora.html

Устройство, принцип работы, преимущества и недостатки ветряных электростанций

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Энергетическая отрасль справляется со своей задачей достаточно уверенно, но масштабы нашей страны таковы, что полное обеспечение электроэнергией всех отдаленных или труднодоступных районов пока невозможно. Это связано с множеством факторов, преодолеть которые в нынешних условиях слишком дорого или технически недостижимо.

Поэтому все более пристальное внимание приходится обращать на альтернативные источники, способные удовлетворять потребности отсталых регионов без участия магистральных сетей. Перспективным направлением является ветроэнергетика, использующая дармовой источник энергии — силу ветра.

Устройство и виды ветровых электростанций

Ветроэлектростанции (ВЭС) используют энергию ветра для выработки электротока.

Крупные станции состоят из множества ветрогенераторов, объединенных в единую сеть и питающих большие массивы — поселки, города, регионы.

Более мелкие способны обеспечивать небольшие жилые массивы или отдельные дома. Станции классифицируются по различным признакам, например, по функциональности:

По расположению:

  • прибрежные
  • офшорные
  • наземные
  • плавающие.

По типу конструкции:

Наибольшее распространение в мире получили крыльчатные станции. Они имеют большую эффективность и способны производить достаточно большое количество электроэнергии, чтобы обеспечивать ею потребителей в масштабах целой энергетической отрасли. При этом, распространение таких станций имеет специфическую конфигурацию и встречается не повсеместно.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций

К преимуществам ВЭС можно отнести:

  • независимость от ископаемых ресурсов;
  • используется абсолютно бесплатный источник энергии;
  • экологическая чистота методики — никакого вреда окружающей природе не наносится.

При этом, есть и недостатки:

  • неравномерность ветра создает определенные трудности в выработке энергии и вынуждает использовать большое число; аккумуляторных батарей;
  • ветряки издают шум при работе;
  • КПД ветряных электростанций низок, увеличить его очень сложно;
  • стоимость оборудования и, соответственно, электроэнергии, намного выше, чем цена сетевого электричества;
  • окупаемость оборудования с ростом его мощности значительно снижается. Наиболее производительные станции полностью не окупаются.

Использование небольших станций способно обеспечить энергией ограниченное количество потребителей, поэтому для крупных населенных пунктов или регионов требуются большие устройства.

При этом, ветряки большой мощности нуждаются в соответствующих потоках ветра и равномерности его движения, что для условий нашей страны не характерно.

В этом кроется основная причина низкого распространения ветряков по сравнению с европейскими странами.

Экономическое обоснование строительства ВЭС

С точки зрения экономики, строительство ВЭС имеет смысл только при отсутствии других способов энергообеспечения. Оборудование стоит очень дорого, обслуживание и ремонт требуют постоянных расходов, а срок службы ограничен 20 годами, и это в условиях Европы. Для России этот срок можно снизить не менее, чем на треть. Поэтому использование ВЭС экономически малоэффективно.

С другой стороны, при полном отсутствии альтернативных вариантов или при наличии оптимальных условий, обеспечивающих качественную и равномерную работу ветряков, использование ВЭС становится вполне приемлемым способом энергообеспечения.

Важно! Речь идет именно о крупных станциях, снабжающих целые регионы. Ситуация с бытовыми или частными станциями выглядит более привлекательно.

Мощности промышленных станций

Промышленные ВЭС имеют весьма высокую мощность, способную обеспечивать крупные населенные пункты или регионы. Например, ВЭС «Ганьсу» в Китае имеет 7965 мВт, «Энеркон Е-126» выдает 7,58 мВт, и это еще не предел.

Следует сразу же оговориться, что речь идет о лидерах в ветроэнергетике, другие модели вырабатывают намного меньше энергии. Тем не менее, объединенные в крупные станции, ветряки способны на производство вполне достаточного количества электроэнергии. Объединенные комплексы вырабатывают суммарную мощность в 400-500 мВт, что вполне может сравниться с производительностью ГЭС.

Мелкие станции имеют более скромные показатели и могут рассматриваться только как точечные источники, питающие ограниченное число потребителей.

Ведущие мировые производители

В число наиболее известных производителей ветрогенераторов и оборудования для ветроэнергетической отрасли входят компании:

  • Vestas,
  • Nordex,
  • Superwind,
  • Panasonic,
  • Ecotecnia,
  • Vergnet.

Российские производители пока не готовы конкурировать с этими фирмами, так как вопрос о создании качественных и производительных ветрогенераторов в России до сих пор не ставился достаточно плотно.

География применения

Наибольшее распространение ветроэнергетика получила на западном побережье Атлантики, в частности, в Германии. Там имеются наилучшие условия — ровные и сильные ветра, оптимальные климатические показатели.

Но основной причиной широкого распространения ВЭС именно в этом регионе стало отсутствие возможностей для строительства гидроэлектростанций, вынудившее правительства стран этого региона использовать доступные методы получения электроэнергии.

При этом, имеются установки и в балтийском регионе, в Дании, Голландии.

Россия пока отстает в этом вопросе, за прошедшее десятилетие в эксплуатацию сдан едва ли десяток ВЭС. Причина такого отставания кроется в большом развитии гидроэнергетики и отсутствии должных условий для эксплуатации промышленных ветроэнергетических станций. Тем не менее, отмечается рост производства небольших установок, способных обеспечивать энергией отдельные усадьбы.

Факты и заблуждения

Малое распространение ветроэнергетических установок и отсутствие опыта общения с ними породили массу заблуждений относительно свойств и воздействия ВЭС на организм человека.

Так, широко распространено мнение о необычайно высоком уровне шума, производимого работающим ветрогенератором. Действительно, определенный шум имеется, но его уровень гораздо ниже, чем принято считать.

Так, шум от промышленных моделей на расстоянии 200-300 м воспринимается на слух так же, как звук от работающего бытового холодильника.

Другая проблема, которую необоснованно раздувают несведущие люди — создание непреодолимых помех радио и телевизионным сигналам. Этот вопрос был решен раньше, чем о нем узнали пользователи — каждый мощный промышленный ветряк снабжен качественным фильтром радиопомех, способным полностью исключить влияние устройства на эфир.

Люди, живущие поблизости от турбин, будут постоянно находиться в зоне мерцания тени. Это термин, обозначающий некомфортное ощущение от мигающих световых проявлений. Вращающиеся лопасти создают такой эффект, но его значение сильно преувеличено. Даже самые чувствительные люди всегда могут попросту отвернуться от турбины, если случилось оказаться поблизости от нее.

Существуют и другие, надуманные и вполне реально существующие факты, касающиеся работы ВЭС, их воздействия на организм человека и окружающую природу.

Част из них является обычными слухами, другая часть настолько преувеличена, что не заслуживает даже обсуждения.

Ветроэнергетика — полноценная отрасль, способная решать вопросы энергообеспечения как в солидных масштабах, так и в пределах маленького дачного домика.

Частные ветряные электростанции

Для России наиболее актуальным вопросом является распространение именно небольших станций, обеспечивающих один дом или усадьбу. Строительство крупных ВЭС в климатических условиях нашей страны нецелесообразно и нерентабельно. Самая большая ценность ветрогенераторов кроется в создании возможности обеспечить энергией отсталые или отдаленные населенные пункты, где нет сетевого подключения.

Для таких районов применение небольших частных станций является оптимальным способом решения вопроса, так как работа ветряка не требует обеспечения топливом, устройство несложно и свободно поддается ремонту.

Обеспечить такие регионы дополнительным оборудованием намного проще и дешевле, чем выделять большие средства на проведение линии электропередач, особенно, если речь идет о гористой местности.

Небольшие ветряки способны вырабатывать достаточное количество энергии, не нуждаясь в расходах на содержание или топливо, что делает их весьма перспективными и привлекательными вариантами решения проблемы.

Обзор цен на популярные модели

Стоимость ветрогенераторов высока. Этот момент является самым труднопреодолимым для распространения ветроэнергетических технологий. Многие владельцы домов с удовольствием установили бы у себя на участке ветряки, но не имеют средств на их приобретение. Установка, способная обеспечить освещение участка, стоит около 100 тыс руб.

Более мощная конструкция, позволяющая снабдить электроэнергией коттедж, обойдется в 250 тыс.

ВЭС, способная обеспечить небольшое фермерское хозяйство, стоит около 500 тыс руб. И это еще не предел.

При таких ценах ожидать быстрого распространения ветрогенераторов не приходится, поэтому вся надежда на появление отечественных моделей, способных решить вопрос дороговизны оборудования. Как вариант, можно купить относительно недорогую китайскую модель.

Такие устройства не поддаются ремонту, являясь, по сути, одноразовыми, но их цена намного ниже, чем стоимость аналогичных по мощности западных образцов.

Как сделать ветряную электростанцию?

Дороговизна промышленных моделей вынуждает людей, способных пользоваться инструментами и обладающих определенными познаниями, создавать самодельные ветряки. Расходы на такое устройство несравнимы с тратами на заводские модели, а эффект, полученный от самоделок, зачастую превосходит показатели прославленных зарубежных изделий.

Для изготовления станции понадобится:

  • комплект оборудования — контроллер заряда, инвертор, аккумулятор;
  • генератор, способный работать на низких скоростях. Чаще всего используется автомобильный или тракторный генераторы, прошедшие некоторую модернизацию;
  • ветряк — вращающийся ротор, установленный на мачте или основании нужных размеров.

Оборудование для станции может быть собрано самостоятельно или приобретено в готовом виде. Изготовление генератора из готового устройства занимает один день (если иметь представление о том, что надо делать). Ветряк делается из подручных материалов — металлических бочек, листового металла и т.п.

Все элементы конструкции собираются воедино, система запускается, производится оценка ее характеристик и, если надо, вносятся необходимые изменения. Ветряк, собранный своими руками, ремонтируется совершенно без проблем, так как вся его конструкция известна мастеру, что называется, до последнего винтика.

Эксплуатация ВЭС не требует особых расходов, все вложения делаются единовременно. Срок службы системы рассчитывается на 20 лет, но при изготовлении своими руками он практически не ограничен, поскольку в любое время возможна модернизация или ремонт конструкции.

Рекомендуемые товары

Источник: https://Energo.house/veter/vetryanye-elektrostantsii.html

Ветрогенераторы — энергия ветра на службе человечеству

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Источники энергии — это предмет постоянных поисков человека. Нам постоянно необходимо электричество, работающая на нас тепловая и механическая энергия. И за все время своего существования человечество научилось использовать полезные ископаемые, энергию воды, Солнца и атома. Не удивительно, что ветер тоже поставили на учет.

Существенным преимуществом энергии ветра перед всеми остальными является то, что она возобновляема, так как является одним из следствий работы Солнца. Изучением данного направления занимается ветроэнергетика.

Специалисты ищут наиболее практичные и удобные способы преобразования кинетической энергии ветра (точнее, атмосферных воздушных масс) в тепловую, электрическую, механическую для использования в народном хозяйстве.

История обуздания ветра в разных странах

История сражения с ветром началась еще в античные времена. Уже в 200 году на нашей эры персы научились строить ветряные мельницы для перемола муки. Эта технология перебралась в Европу в XIII веке.

В XVI веке в Европе совместили ветряную мельницу с гидродвигателем, что позволяло осушать территории, отвоевывая их у моря, а также снабжать водой засушливые земли.

Но самым важным стал 1890 год, когда в Дании изобрели ветроэлектростанцию. Так человечество научилось получать необходимую электроэнергию практически из воздуха.

Она стала предшественницей ветроэлектростанций с горизонтальной осью, производимых в 30-х годах.

Но первоначально люди слабо оценили потенциал изобретения, массовое использование началось только в 80-х.

Зато сегодня масштабы использования энергии ветра впечатляют.

Первыми оценили мощь ветроэлектростанций в США, но локально — в Калифорнии. Именно здесь находятся самые большие по площади ветряные фермы, которые нередко попадают в кадры фильмов.

Зрелище действительно масштабное и завораживающее — гигантские ветряки мерно крутятся в пустыне.

Но эта техногенная красота еще и невероятно полезна, одной такой ВЭС достаточно для полного снабжения электроэнергией небольшого населенного пункта.

Только в XXI веке Европа начала перегонять США по количеству используемых ВЭС и объемам вырабатываемой с их помощью энергии. Лидером производства считается Дания, здесь около 30% всей электроэнергии производится с помощью современных ветряков. На втором месте Португалия — 19%, немного отстала от нее Испания — 16%, затем идет Ирландия — 14% и Германия — 8%.

В России все еще мало применяются ВЭС, так как большая часть энергии вырабатывается АЭС и ГЭС. Но доля ветрогенераторов постепенно возрастает. Медленные темпы роста связаны с недостатком финансирования.

Принцип действия и структура ветрогенератора

Ветрогенератор, который также называют ветряком или ветротурбиной — это устройство на штанге, снабженное вращающимися лопастями. Распространение получили ветряки с вертикальной и горизонтальной осями вращения. Первые бывают роторными и лопастными, вторые — крыльчатыми.

Любой ветряк состоит из таких элементов:

  • Ветротурбина на мачте, раскручиваемая лопастями или ротором.
  • Электрогенератор.
  • Аккумулятор.
  • Котроллер заряда аккумулятора.
  • Инвертор.

При этом промышленная установка намного более масштабна, имеет еще массу дополнительных элементов.

Принцип действия достаточно прост: энергия ветра раскручивает лопасти, передается сначала электрическому мотору, а следом за ним — генератору. Вращение генератора способствует выработке электрического тока, который, в свою очередь, скапливается в аккумуляторах. Преобразователь включается в цикл последним, создавая необходимый уровень напряжения.

Отопление ветром

Хотя выработка электроэнергии с помощью ветряков выгодна только в больших масштабах, приближенных промышленным, из-за высокой стоимости оборудования. Одного ветрогенератора вполне достаточно для обогрева одного дома. Эта технология постепенно приобретает все большую популярность.

К аккумуляторам, которые заряжаются за счет энергии ветра, подключаются ТЭНы системы отопления и горячего водоснабжения. При этом владелец может выбирать любой тип отопительной системы, которая запитывается от электрической сети.

Эксперименты доказывают, что ветряк может поддерживать температуру теплоносителя на уровне 65-75 градусов, если его объем в системе составляет 200 литров, чего вполне достаточно для бытовых целей. Проблема отопления и водоснабжения дома площадью до 200 квадратных метров полностью решается.

Преимущества ветрогенераторов

  • Основным преимуществом ветроэнергетики является то, что ветер является восполняемым источником энергии.
  • В отличие от других видов электростанций, ВЭС являются экологически чистыми, они не делают никаких выбросов в атмосферу, что особенно актуально в разрезе борьбы за чистоту окружающей среды.
  • Стоимость электроэнергии, получаемая от больших ветряных ферм, является очень низкой, в Европе показатель держится на уровне 4-6 центов за киловатт. Только АЭС позволяют получать более дешевую энергию, но при этом они гораздо более опасны.
  • Известная интересная особенность: энергия, вырабатывая ТЭС, замещается энергией ветра, что уменьшает выбросы парниковых газов.
  • Энергия ветра снижает необходимость в энергии АЭС и продуктов нефтяных компаний, что в планетарном масштабе положительно влияет на состояние окружающей среды.
  • Ветряки можно устанавливать в местах, куда невозможно доставить электроэнергию.

Недостатки ветрогенераторов

Несмотря на многочисленные достоинства ВЭС, недостатков у них также достаточно:

  • Быстрая окупаемость только в больших масштабах.
  • Необходимость в больших площадях для создания ветряных ферм.
  • Возможно работы только на территориях, где достаточно ветрено.
  • Необходимость внедрения интеллектуальных систем для борьбы с переменчивостью ветряных масс.
  • Высокая стоимость оборудования и его обслуживания.
  • Воздействие на силу, скорость и маршруты ветряных масс (еще мало изучено, но негативное влияние уже отмечено).
  • Негативное воздействие на птиц и летучих животных (в первую очередь, летучих мышей).
  • Высокий уровень шума (сравнимый с шумом работающего автомобиля).
  • Сильные радиопомехи.

Перспективы использования энергии ветра очень широки и еще не до конца изучены. Очевидно, что недостатки с лихвой перекрываются достоинствами, но высокая стоимость и необходимость сложного обслуживания не позволяет пока в полной мере использовать ВЭС на всей планете.

Источник: http://blog.flexyheat.ru/vetrogeneratory-energiya-vetra-na-sluzhbe-chelovechestvu/

Преимущества и недостатки ветрогенераторов для дома

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

      Здравствуйте! Из-за уникальных особенностей планеты Земля люди рассматривают ветер, как один из источников энергии. Благодаря тому, что ветер входит в список возобновляемых ресурсов, его использование очень популярно, хотя КПД равен примерно 20-30%.

Виды ветровых установок:

     На данный момент существует достаточно много различных видов ветровых установок. Они различаются по ориентации оси вращения:

• Вертикальная ориентация оси. Это самый простой вид подобных установок. Из-за ненадобности вычисления направления ветра и простой конструкции, такие электростанции выбирают люди, для которых сложность монтажа была бы большой проблемой. Данный вид можно определить по лопастям в виде чаш, турбин или S-форме;

• С горизонтальной ориентацией, направленной перпендикулярно потоку ветра. Этот вид использует сопротивление потоку ветра, из которого получается электроэнергия. Эффективность данного вида зависит от количества лопастей (количество может быть от 1 до 50);

• С горизонтальной, направленной параллельно ветровому потоку. Этот вид очень похож на предыдущий, но вместо силы сопротивления используется подъемная сила.

     Существует очень много различных устройств таких типов, отличающихся эффективностью, сложностью конструкции и другими признаками. Но человечество постоянно разрабатывает новые технологии, благодаря чему новые современные ветровые установки становятся более эффективными.

Как работает ветровая электростанция?

     Так как у ветровой электростанции на виду находится лишь мачта с лопастями, многие люди не знают, что устройство этой установки гораздо сложнее, чем может показаться. Хотя эта система не так сильно сложна. Вот ее принцип. Ветрогенератор и контроллер дают постоянный электрический ток. С его помощью заряжается батарея, а инвентор перерабатывает энергию в нужный переменный ток.

Достоинства ветровых электростанций:

     Обладая большим количеством достоинств, ветровые установки завоевали любовь фермеров и хозяев загородных домов. Обычно выделяют три основных достоинства:

1. экологичность,

2. простота обслуживания,

3. независимость от внешних источников подачи энергии.

     Экологичность данного типа получения электроэнергии заключается в отсутствии вредного воздействия на окружающую среду — нет ни выхлопных газов, ни вырубки лесных массивов, ни выброса вредных веществ в реки или другие водоемы.

     Из-за довольно простой системы получения энергии, конструкция не требует трудоемкого обслуживания и работает автономно. Для занятых людей экономия времени является большим «плюсом» в получении энергии с помощью ветра.

     Благодаря независимости ветровых устройств от запаса топлива или же внешних источников энергии, существует гарантия постоянной подачи электроэнергии. Тем не менее, есть несколько недостатков, связанных с этим фактом.

Недостатки ветровых устройств

     Существующие недостатки все же тоже оказывают достаточно сильное влияние на решение выбора данного вида получения электроэнергии. Итак, недостатками получения энергии с помощью ветра являются:

• большие начальные единовременные вложения,

• нерегулярные дни с оптимальной скоростью ветра,

• большой срок окупаемости.

     Покупка и установка ветровых электростанций довольно дорогостоящее событие, причем деньги требуются на самом начальном этапе. Так что тем, кто захотел поставить ветровую электростанцию придется сначала собрать нужную сумму. Это сразу приводит к еще одному недостатку — большому сроку окупаемости (здесь он равен от 7-10 лет).

     Паспортная мощность электростанции будет выдаваться только при нужной скорости ветра. В те же дни, когда скорость меньше, мощность будет падать. В этом случае электростанции потребуется помощь (например, дизель-генератор). Такая зависимость эффективности ветровой установки от погодных условий делает этот способ получения энергии в некоторых регионах неэкономным.

Условия монтирования ветровых установок

     Монтирование мачты и подключение всех элементов ветровой установки — довольно трудоемкий процесс, поэтому зачастую при покупке данной электростанции можно заказать и монтаж сразу. Также можно воспользоваться услугами специализированных организаций. В этом случае специалисты сами выберут подходящее место и произведут все расчеты.

     Существует 2 типа установки мачты: на бетонный фундамент и с помощью растяжек. Первый способ является более дорогим, однако, он более надежен. Второй способ требует меньших денежных вложений, но для его надежности требуется больше сил. Высота мачты влияет на скорость воздушного потока.

     Поэтому, при разработке проекта электростанции также учитываются и сила ветра. В среднем оптимальной высотой мачты считается 14-24 метра, но в некоторых случаях мачта может быть и ниже (минимальная высота — 4 метра). Высота мачты всегда считается от уровня дома.

     Место для установки мачты выбирается на расстоянии от дома, которое является минимально кратным трем к высоте мачты. Также важно, чтобы место давало максимальную устойчивость мачте.

Производители ветровых установок

     Ветровые установки производятся как за рубежом, так и отечественными организациями. Производятся ветровые электростанции разного ценового уровня: отличаясь по эффективности, комплектации и качеству материалов они имеют разброс цен от 18.000 рублей до 300.000 рублей. При выборе товара нужно учитывать следующие моменты:

• мощность (при более высокой паспортной мощности, вырастает и цена),

• возможность ремонта (некоторые ветровые установки не подлежат ремонту),

• комплектация (некоторые товары не снабжены мачтами или другими элементами),

• срок службы (более дешевые товары служат меньше по времени).

     Китайские фирмы Sinovel, Ming Yang и Goldwind производят дешевые ветровые установки, а также товары среднего ценового сегмента. Более качественные устройства можно купить от европейских производителей Vestas, Gamesa, Enercon и Siemens. Также есть варианты от американского производителя GE Energy и от компании Suzion из Индии.

     Также можно приобрести качественные ветровые установки от российских компаний РесурсПромАльянс (Челябинск), Строинжсервис (Рыбинск), Rkraft и Энерго-Экологические Системы НПП (Москва), ЛМП Ветроэнергетика (Хабаровск), Сапсан-Энергия и СКБ Искра (Москва), а также Ветро-Свет (С-Петербург).

Ветровая мини-электростанция

     В случаях, когда нет надобности в установке полноценной ветровой электростанции, есть вариант под названием «ветряк». Это ветровая установка, спроектированная и сделанная своими руками. Обычно такая установка является дополнительной, так как она может обеспечивать нагрев бойлера и работу водяного насоса, при некоторых дополнениях она может также питать освещение.

     Для ветряка нужны: асинхронный двигатель (с его помощью делается ветрогенератор), выпрямитель и аккумуляторная автомобильная батарея. Это минимальный набор, но можно улучшить электростанцию с помощью инвентора небольшой мощности. Ветряки можно делать как с вертикальной осью, так и с горизонтальной осью. От количества и формы лопастей будет зависеть эффективность данной установки.

Источник: http://teplosniks.ru/energosberezhenie/preimushhestva-i-nedostatki-vetrogeneratorov-dlya-doma.html

Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения: преимущества и недостатки | Генераторы для каждого

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Энергия ветра — это одна из доступных форм солнечной энергии. Образование ветров происходит в результате неравномерного прогрева атмосферы солнечным светилом, неровностей земной поверхности и естественного вращения Земли.

Направление потоков ветра изменчиво и полностью зависит от рельефа земной поверхности, присутствия водоемов, растительности. Для использования и преобразования благ природы уже много лет люди используют горизонтальные ветрогенераторы.

Используя такие установки, человечество преобразует движение воздушных масс в механическую, а затем и в электрическую энергию.

Использование энергии ветра человечеством началось еще много веков тому назад, когда появились первые ветряные мельницы, качающие воду, измельчающие зерно и так далее.

Наиболее распространенной моделью используемых горизонтальных ветрогенераторов является трехлопастный. Закрепив такую установку на устойчивой возвышенной поверхности можно снабдить электричеством как 1 дом, так и небольшое поселение.

Что такое ветрогенератор

Горизонтальные ветрогенераторы – это современные установки, которые служат для переработки кинетической энергии ветра в механическую энергию, а потом в электрическую. Относительно своего предназначения такие устройства разделяются на 2 категории: промышленного и домашнего назначения.

Ветрогенераторы промышленного назначения зачастую объединяются в большие и средние комплексы, получая при этом ветряные электростанции. Обустройство комплексов таких масштабов может позволить себе только государство или достаточно крупные энергетические корпорации.

Некоторые модели бытовых ветрогенераторов могут осуществлять работу в автономном режиме, без непосредственного подключения к электрической сети. Также разработаны модели устройств с модулем постоянного тока — специально задуманные для работы на солнечных батареях и могут быть частью домашней системы электрического питания.

Принято полагать, что использование бытовых генераторов ветра малоэффективно по причине:

  • большой стоимости преобразовательного инвертора;
  • большой стоимости накопительных аккумуляторов.

Для реализации надежного электрического снабжения установки иногда к такой системе добавляют дизель-генератор, который по стоимости где-то равен установке.

На сегодня наиболее эффективным с экономической точки зрения является получение не только механической энергии, но и постоянного электрического тока переменной частоты. Такой ток в дальнейшем трансформируется при помощи ТЭНов в полезное тепло для нагревания системы отопления или центрального водоснабжения.

В разделе бытовых ветрогенераторов находятся энергетические установки мощностью до 100 кВт. Следует отметить, что установки мощностью менее 1 кВт относят к домашним приборам, которые зачастую устанавливают в загородных домах, на фермах или яхтах.

Как работает установка

В момент прохождения ветра через турбину происходит вращение лопастей установки за счет кинетической энергии ветра. Такое действие заставляет вращаться внутренний вал, напрямую соединенный с редуктором. В результате чего увеличивается скорость вращения и внутреннего вала, подсоединенного к генератору, осуществляющего вырабатывание электроэнергии.

Зачастую ветряные турбины состоят из стальной полой мачты, высота которой может варьироваться от 10 до 100 метров; турбинного ротора; лопастей; генераторной оси; генератора; редуктора; инвертора и аккумулятора.

Современные горизонтальные ветрогенераторы оснащены специализированным оборудованием, которое способно самостоятельно оценивать воздействие окружающих факторов и автоматически поворачивать оборудование по направлению ветра, менять угол поворота или «шаг» лопастей для оптимизированного использования энергии.

Какие бывают разновидности

В зависимости от количества лопастей ветрогенераторы разделяются на одно-, двух-, трех- и многолопастные.

  • Однолопастные ветрогенераторы состоят из одной лопасти и противовеса, который выполняет роль балансирующего механизма в системе. Главным достоинством таких установок является высокая скорость вращения благодаря более низкому моменту инерции. Помимо этого, ротор такой конструкции имеет более низкую стоимость за счет небольшого числа лопастей. Сегодня происходит выпуск однолопастных генераторов мощностью до 10 кВт.
  • Двухлопастные ветрогенераторы состоят из 2 лопастей. Главным достоинством таких установок является уравновешенность ротора в любом угловом положении его лопастей. Такое их достоинство нашло применение в самоподъемных устройствах малого и среднего диапазона мощностей.
  • Трехлопастные установки на сегодня являются наиболее распространенными и востребованными моделями, номинальная мощность которых составляет от нескольких ватт до 7 МВт.

Многолопастные установки имеют большое количество лопастей, которое может достигать 50 штук. Такие установки получили наибольшее распространение в области ветронасосных систем.

Преимущества и недостатки

  1. Абсолютное отсутствие сырья и производственных отходов.
  2. Энергия ветра — это общедоступный и возобновляемый ресурс, который не исчезнет вне зависимости от используемого количества за день, неделю или год.

    Энергия ветра относится к источнику чистой добычи электричества, так как ветряные электростанции не осуществляют пагубных выбросов веществ или парниковых газов в атмосферу.

  3. Даже с учетом высокой первоначальной стоимости закупки всего комплекса оборудования, его окупаемость превышает иные приобретения генераторов, работающих на ископаемом топливе.

    При сравнении ветрогенераторов и установок, работающих на ископаемом топливе, во время всего срока эксплуатации, то ветроустановки являются более конкурентными. Они не требуют дополнительных затрат на осуществление работы и эксплуатационные затраты сводятся к минимальным.

К недостаткам таких систем можно смело отнести:

  1. Лопасти такого оборудования создают шумы, портят ландшафт, являются преградой для некоторых птиц, летучих мышей, совершающих полет. Естественно, что для большинства из этих проблем уже найдено решение с использованием различных современных технологий и продуманного размещения оборудования.
  2. Непостоянное воздействие требуемой силы ветра для обеспечения работы прибора. В местах, где сила ветра слабая — не рентабельно осуществлять установку горизонтальных ветрогенераторов.
  3. Устройства ветрогенераторов могут создавать большие проблемы для иных способов эксплуатации земельных наделов.
  4. Ветряные лопасти могут мешать осуществлять выпас скота.
  5. Занимают достаточно много места, которое прежде было определено под посевы.

За последние годы рынок ветрогенераторов набирает активные обороты. За небольшую сумму уже сегодня можно приобрести современный ветрогенератор полностью обеспечивающий автономное питание вашего загородного или частного дома на долгие годы.

Зачастую для обеспечения дома вполне хватает ветрогенератора мощностью 1 кВт, при средней скорости ветра 7 м/с. В случае, если ветрогенератор установлен в не ветряной зоне, то дополнительно осуществляется монтаж фотоэлектрической солнечной батареи.

в Популярные статьи

Источник: http://generator-prosto.ru/populyarnyie-stati/vetrogenerator-s-gorizontalnoy-osyu-vrashheniya-preimushhestva-i-nedostatki.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.