Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Все о ветряках

Вопрос ветроэнергетики в наше инновационное время интересует очень многих. Те, кто хоть раз посещал Европейские страны на своем авто, наверняка видели огромные ветропарки.
Сотни генераторов встречаются по пути.

Наблюдая такую картину, многие начинают верить, что получение эл.энергии при помощи ветра, весьма перспективное и выгодное занятие. Мудрые европейцы ошибаться то не могут.

При этом, почему-то игнорируется факт, что в других местах той же Европы, подобных ветроэлектростанций практически нет. С чего бы это?
Вот именно об этом, когда, где и как ветряки использовать выгодно, а когда нет, и пойдет речь в статье.

Автономность

Наверняка после очередного подорожания электроэнергии, вы задумывались об установке у себя на участке ветрогенератора. Тем самым, обеспечив если не всю, то большую часть своих потребностей в электричестве.

Некоторые даже подумывают таким образом стать независимыми от электросетей. Насколько это реально и возможно? К сожалению, для 90% владельцев частных домов, эти мечты так и останутся мечтами.

И дабы вы не тратили понапрасну свои деньги, расскажем с выкладкой всех цифр, почему это именно так.

Скорость ветра

К сожалению, в нашей стране не так много регионов, где скорость ветра находится хотя бы на уровне 5-7 метров в секунду. Берутся данные в среднем за год. В подавляющем большинстве широт, пригодных для проживания, эта самая скорость равняется максимум 2-4 м/с.

Это говорит о том, что ваша ветроустановка большую часть времени, элементарно не будет работать. Для стабильной выработки электричества, ей нужен ветер около 10 м/с.

Если в вашем районе ветер 7м/с, то генератор будет работать максимум на 50% от своего номинала. А если всего 2м/с, то и вовсе на 5%.

Фактически за час, 2квт генератор подарит вам не более 100Вт.

Еще вы столкнетесь с другой проблемой ветра, о которой умалчивают производители. Около земли, его скорость гораздо меньше чем наверху, там где ставятся промышленные установки высотой 25-30м.

Вы же свой агрегат будете монтировать максимум на десяти метрах. Поэтому даже не ориентируйтесь на таблицы ветров с разных сайтов. Эти данные вам не подходят.

Производители скромно умалчивают, что для их карт ветроресурсов, замеры производятся на высоте от 50 до 70 метров! К тому же там не учтены данные по турбулентности, завихрениям.

Попробуете задрать повыше чем 10м, обязательно задумаетесь о молниезащите. Наэлектризованные трением воздуха лопасти, очень вкусная приманка для разрядов!

К тому же, почему-то все беспокоятся только о таком параметре, как скорость ветра, и при этом забывают про его плотность или давление. А разница для энергетики весьма существенная. Зависимость выработки электроэнергии от давления ветра непропорциональная.

Так, при увеличении давления ветра в два раза, генерируемая мощность возрастает в восемь раз!

Кроме того, есть определенное лукавство в указанных технических характеристиках генераторов.

Верить им конечно можно, но только для идеальных условий. Потому что:

  • показания эти снимаются в аэротрубе
  • и в ламинарном потоке при неизменном направлении и повышенной плотности

У вас же на дачном участке скорость ветра может быть такой, что не получится и вал прокрутить, не то что вырабатывать энергию.

И это весной или осенью. Именно в этот период происходят наиболее активные перемещения воздушных масс.

Не забывайте, что ветряк работает не в режиме холостого хода вертушки, а должен раскрутить ротор генератора в окружении неодимовых магнитов.

И это только до тех пор, пока электрический потенциал ветряка ниже напряжения АКБ. При достижении напряжения достаточного для начала заряда, аккумулятор превращается в нагрузку.

Если применить тихоходные конструкции с вертикальной осью вращения, то здесь уже присутствует повышающий редуктор. Вы пытались раскрутить повышающий редуктор? Такая конструкция усложняется, увеличивается вес, парусность, стоимость.

Даже на маяках Северного флота, учитывая там постоянные ветра и полярную ночь, специалисты предпочитают использовать солнечные батареи. На вопрос почему так, отвечают по-простому – проблем меньше!

Аккумуляторные батареи для ветряков

Большие промышленные ветротурбины могут передавать энергию напрямую в сеть, минуя всякие аккумуляторы.

А вот вы без них обойтись никак не сможете. Без АКБ не будет работать ни телевизор, ни холодильник. Даже освещение будет светить урывками, в зависимости от порывов ветра.

При этом за 12-15 лет работы генератора, вы обязаны будете сменить 3-4 комплекта АКБ, тем самым вдвое увеличив свои начальные расходы. Причем мы берем чуть ли не идеальный вариант, когда аккумуляторы будут разряжаться не больше половины от своей емкости.

Конечно вы можете купить дешевые модели АКБ, но затраты от этого не станут меньше. Просто поход в магазин за новыми батареями будет осуществлен не 4 раза, а уже 8.

Где лучше установить

Еще о чем стоит серьезно задуматься — это наличие свободного места. Причем по площади оно может уходить на 100 и более метров в каждую сторону от мачты.

Ветер должен свободно гулять по лопастям, и без помех их достигать со всех сторон. Получается, что вы должны проживать либо в степи, либо возле моря (лучше непосредственно на его берегу).

Идеальное место будет на вершине холма.

Сделаем ветряной генератор своими руками

Где с позиции аэродинамики, воздушный поток уплотняется с соответствующим увеличением скорости и давления ветра.

О соседях рядом забудьте. Их сады и двух-трехэтажные особняки, здорово “попьют вашу кровушку”, каждый раз перекрывая попутный ветерок. Также как и соседние лесопосадки.

Те же самые промышленные ветряки, не располагают непосредственно друг за другом, а монтируют их по диагонали. Каждый последующий, не должен закрывать предыдущий.

Цена за 1квт мощности

4-я причина – высокая цена. Не ведитесь на цены продавцов в прайс листах. В них никогда не показывается реальная стоимость всего необходимого оборудования.
Поэтому цены всегда умножайте на 2, даже при выборе так называемых готовых комплектов.

Но и это еще не все. Не забудьте про эксплуатационные расходы, доходящие до 70% от стоимости ветряков. Попробуйте поремонтировать генератор на высоте, либо каждый раз демонтировать и разбирать-собирать мачту.

Еще не забудьте про периодическую замену АКБ. Поэтому не рассчитывайте, что ветряк может вам обойтись в 1 доллар за 1квт эл.энергии.

Когда вы посчитаете все реальные затраты, окажется что каждый киловатт мощности такого ветрогенератора, обошелся вам минимум в 5 баксов.

Срок окупаемости и расчет экономии

Пятая причина, неразрывно связана с первыми четырьмя. Это срок окупаемости затрат.

Для вашей индивидуальной ветровой установки этот срок – НИКОГДА.

Стоимость ветряка, мачты и доп.оборудования для 2-х киловаттных качественных моделей будет доходить в среднем до 200 тыс. рублей. Производительность таких установок – от 100 до 200квт в месяц, не более. И это при хороших погодных условиях.

Даже осадки снижают мощность ветряков. Дождь на 20%, снег – на 30%.

Вот и получается вся ваша экономия – это 500 рублей. За 12 месяцев непрерывной работы, набежит уже чуть больше – 6 тысяч.

Но если вспомнить начальные траты в 200тыс., то вернете вы их через тридцать два года!

И все это без учета эксплуатационных затрат. А если прикинуть, что средний срок службы хорошего ветряка – около 20лет, то получается, что он окончательно и безвозвратно поломается еще до того, как выйдет на окупаемость.

При этом, 2-х киловаттный агрегат не будет закрывать на 100% ваши потребности. Максимум на треть! Если захотите целиком все подключить от него, то берите 10-ти киловаттную модель, не меньше. Срок окупаемости от этого не изменится.

Но тут уже будут совсем другие габариты и масса.

И закрепить его просто так на трубе через чердак своей крыши, точно не получится.

Однако некоторые все равно убеждены, что из-за бесконечного подорожания электроэнергии, ветрогенератор в один прекрасный момент, по любому станет выгоден.

Когда стоит покупать ветряк

Безусловно, электроэнергия с каждым годом дорожает. К примеру 10 лет назад, ее цена была на 70% ниже. Давайте проведем примерные расчеты и выясним перспективу выхода на окупаемость ветряка, с учетом резкого удорожания электричества.

Рассматривать будем генератор мощностью 2квт.

Как мы уже выяснили ранее, стоимость такой модели около 200тысяч. Но с учетом всех доп.расходов, нужно умножить ее на два. Получится минимум 400 тыс.руб. затрат, при сроке службы в двадцать лет.

То есть, за год получается 20 тысяч. При этом по факту, за этот год агрегат выдаст вам максимум 900 квт. Из-за коэфф. установленной мощности (он для маленьких ветряков не превышает пяти процентов), за месяц вы накрутите 75квт.

Даже если взять 1000 квт в год для простоты расчетов, стоимость 1квт/ч полученная от ветряка, для вас составит 20 рублей. Если и предположить что электричество от ТЭС подорожает в 4 раза, то случится такое не завтра, и даже не через 5 лет.

Поэтому стоимость электричества от индивидуального ветрогенератора, по любому будет выше.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного?

Ветрогенератор в нынешних российских условиях – это убыточный агрегат.

Чтобы хоть как-то обосновать его применение, цена электроэнергии уже сегодня должна доходить до 30 рублей за 1 квт.

Использование ветряка может быть обосновано в двух случаях:

  • у вас поблизости нет внешних электросетей или вам не дают к ним подключаться
  • у вас есть дизель генератор, но доставить для него топливо нет возможности

При этом, устанавливаться ветряк должен в районе со средне годовой скоростью ветра не менее 5-6 м/с. Только в этих случаях ветроустановка будет хорошей альтернативой.

Фактически, в таких условиях вы просто вынуждены выбрать из всех зол наименьшее. При этом, не верьте в суперэффективность других моделей вертикальной или шарообразной формы, собранных на неодимовых магнитах.

Конечный результат будет всегда один. Энергия, которую производит ветряк, зависит только от:

  • площади, которую описывают лопасти

Поэтому, если вы уже подключены к электросети, не ищите себе лишних приключений и головных болей. Выгоды никакой вы не найдете, по крайне мере на сегодняшний день.

Какие ветряки выбирать

Ну а тем, кто живет далеко от подстанций и ВЛ-0,4кв, стоит приобретать наиболее мощные модели ветряков, какие вы только можете себе позволить. Так как от той мощности, что указана на картинках, вам достанется не более 15%.

Другая категория потребителей, вполне заслужено делает выбор не в пользу китайских заводских моделей, а наоборот, предпочитает самодельные ветряки от мастеров самоучек. Свои выгоды в этом тоже имеются.

В большинстве своем, изобретатели подобных девайсов, это грамотные и ответственные ребята. И практически в 100% случаев, без проблем им можно вернуть установку, если что-то пошло не так, или ее нужно подремонтировать. С этим проблем уж точно не будет.

У промышленных китайский ветряков, внешний вид конечно посимпатичнее. И если вы все-таки решились прикупить именно его, сразу после проверки электродрелью, сделайте профилактический ремонт и замените китайский металлолом на подшипники с качественной смазкой.

Если поблизости от вас есть крупные гнездовья птиц, не помешает закупить дополнительный комплект лопастей.

Птенцы иногда попадают под раздачу крутящейся “мини мельницы”. Пластиковые лопасти ломаются, а металлические гнутся.

А закончить хотелось бы мудростью от тех пользователей, которые не послушались всех доводов и вплотную столкнулись со всеми вышеописанными проблемами. Запомните, самый дорогой флюгер для дома – это ветрогенератор!

Полезные ископаемые, добываемые из недр земли и используемые человечеством в качестве энергоресурсов, к сожалению, не безграничны. С каждым годом их стоимость увеличивается, что объясняется сокращением уровня добычи. Альтернативным и набирающим обороты вариантом энергоснабжения выступают ветряные электростанции для дома. Они позволяют преобразовывать энергию ветра в переменный ток, что дает возможность обеспечивать все потребности в электричестве любых бытовых приборов. Главное преимущество таких генераторов – это абсолютная экологичность, а также бесплатное пользование электричеством неограниченное количество лет. Какие еще преимущества имеет ветрогенератор для дома, а также особенности его эксплуатации, разберем далее.

Преимущества и недостатки

Итак, прежде чем присоединиться к сторонникам бесплатной энергии, нужно осознать, что ветряные электростанции имеют не только преимущества, но и определенные недостатки. Из положительных сторон использования энергии ветра в быту можно выделить следующие:

  • способ абсолютно экологически чистый и не вредит окружающей среды;
  • простота конструкции;
  • легкость эксплуатации;
  • независимость от электросетей.

Домашние мини-генераторы могут, как частично обеспечивать электричеством, так и стать полноценным его заменителем, преобразуясь в электростанции.

Однако не нужно забывать про недостатки, которыми являются:

  • высокая стоимость оборудования;
  • окупаемость наступает не ранее чем через 5-6 лет использования;
  • относительно небольшие коэффициенты полезного действия, отчего страдает мощность;
  • требует наличия дорогостоящего оборудования: аккумулятор и генератор, без которого невозможна работа станции в безветренные дни.

Чтобы не потратить уйму денег впустую, перед покупкой всего необходимого оборудования, следует оценить рентабельность электростанции. Для этого высчитывают среднюю мощность дома (сюда входят мощности всех используемых электроприборов), количество ветреных дней в году, а также оценивают местность, где будут располагаться ветряки.

Типы электростанций

Ветрогенераторы отличаются между собой ориентационной направленностью оси. Выделяют:

  1. Ветрогенератор с горизонтальной осью, ориентированной перпендикулярно воздушному потоку. Конструкция напоминает устройство и принцип работы обычного флюгера. Роторный генератор обладает повышенным КПД, а также имеет более доступную стоимость. Принцип работы основывается на сопротивлении воздушного потока, который посылает импульс, преобразуемый в ток.
  2. Ветрогенератор с вертикальной осью более компактный, однако, отличается дорогой стоимостью. Их конструктивные особенности не зависят от направления ветра, поэтому лопасти выполняются в виде турбин. Отсюда снижается нагрузка на ось, что влияет на мощность. Ортогональные ветрогенераторы наиболее удобны в тех местах, где направление ветра постоянно меняется.

Электростанции могут объединять несколько генераторов, имеющих различные пространственные оси. Обычно это делается в том случае, когда требуется на небольшом участке расположить станцию с достаточно большой мощностью.

Целесообразность покупки для дома

Как видим, ветровой генератор – достаточно дорогое удовольствие. Его стоит устанавливать только в том случае, когда:

  • имеется подходящая местность;
  • в регионе преобладают сильные ветра;
  • нет другого альтернативного источника электричества.

В других случаях ветряные электростанции не дадут желаемого результата, став лишней тратой немалых денег. Наиболее оптимальным считается вариант комплиментации генераторов. К примеру, их использование является единственным источником энергии в регионе, а продолжительность ветренных дней минимальна. Для этого используют дизельные или бензиновые генераторы в качестве основного источника электричества, а ветряными пользуются только тогда, когда это позволяет стихия (в качестве переменного источника питания). Солнечные батареи также идеальны для тандема получения электричества альтернативным способом.

Также ветрогенераторам можно выделить определенную роль, к примеру, выполнять функцию отопления.

Накопленная незначительная мощность вполне способна нагреть батареи, экономя при этом деньги.

Расчет размера и места размещения

Чтобы произвести расчет нужного количества генераторов для электростанции ветряного типа, учитывают:

  • необходимую мощность;
  • количество ветряных дней;
  • особенности месторасположения.

Итак, для того, чтобы установка ветрогенератора была оправданной затратам, нужно определить количество ветряных дней в году, а также их преобладающее направление. Приморские районы и площадки в горах имеют наиболее выгодное месторасположение, поскольку здесь сила ветра превышает 60-70 м/с, а этого вполне достаточно, чтобы отказаться от местного электричества.

На равнинной территории ветер отличается равномерностью потока, однако его силы порой недостаточно для полного обеспечения частного дома. Установка вблизи посадок и лесов нерентабельна вовсе, поскольку энергия ветра расходуется и задерживается в большей степени на деревьях.

Поток ветра имеет увеличение мощности прямопропорциональную отдалению от поверхности земли. Соответственно, чем мачта ветряка выше, тем больший импульс она сможет захватить. Однако, чем дальше она удалена от земли, тем большего укрепления требует. Вспомогательные опоры не всегда могут полностью удержать ветряк. При сильном порывистом ветре вероятность падения высокой мачты намного больше, нежели мачты, установленной на уровне 5-7 метров.

Наиболее оптимальное удаление мачты от земли – 10-15 метров. Ее крепление осуществляется при помощи двух способов:

  1. Бетонирование основы – выкапывают четыре глубоких, но небольших в диаметре ямы, в которые погружают растяжки ветряка и бетонируют. Процесс трудоемкий и затратный, но самый надежный. При сильном ветре мачта останется неподвижной, и единственной порчей ее может стать слом лопастей.
  2. Металлические растяжки – при помощи металлического троса ветряк закрепляют перпендикулярно поверхности земли, при этом хорошо натягивают трос, закрепляя его концы в грунт.

От выбора способа закрепления мачты зависит продолжительность эксплуатации электростанции в целом.

Также важно позаботиться о рабочей площадке, на которой собственно и будут располагаться генераторы. Площадка должна быть равноудалена от любых строений на величину, кратную трем размерам мачты. Если планируется устанавливать электростанцию, конструктивные элементы которой изготавливались под заказ, установку лучше доверить специалистам.

Наличие специального оборудования, а также опыта проведения подобных работ убережет ветровую электростанцию от преждевременных поломок.

Производители

Отечественные производители ветрогенераторов, которые закрепились на рынке и зарекомендовали себя с лучшей стороны:

  • «Ветро-Свет»;
  • «Rkraft»;
  • «СКБ Искра»;
  • «Сапсан-Энергия»;
  • «Ветроэнергетика».

Эти организации не только производят изготовление по индивидуальному заказу, но и предоставляют услуги по расчету и проектированию ветровых электростанций на любой вкус, выбрать наиболее подходящее оборудование, основываясь на личных замерах, расчетах и показателях желаемой мощности.

Среди зарубежных производителей особой популярностью пользуются модели следующих производителей:

  • Китай: Ming Yang, Sinovel, Goldwind;
  • Дания: Vestas;
  • Испания: Gamesa;
  • Индия: Suzion;
  • США: GE Energy;
  • Германия: Siemens, Enercon.

Зарубежные производители отличаются повышенным уровнем качества, который достигается за счет наличия высокотехнологического оборудования. Однако, установка таких электростанций предполагает наличие дорогостоящего ремонта, запчастей для которого в отечественных магазинах не найти.

Интересное мнение: профессор Довиденко рассказывает, почему в России не торопятся строить ветрогенераторы

Своими руками

С каждым годом интерес к ветрогенераторам растет, заставляя людей отказываться от привычных энергоресурсов и переходить на альтернативные. Их высокая и для многих недоступная стоимость всего комплекта наталкивает на мысль о создании ветряка своими руками. Самодельный электрогенератор обойдется потребителю в 3-5 тыс рублей, 90% суммы которой отводится на качественный аккумулятор, способный длительное время держать заряд.

Достоинства самодельного создания ветрогенератора велики. Обладая простыми навыками можно построить мини электростанцию, которая сможет в незначительной степени разгрузить основную линию электропитания. Наиболее легким вариантом является ветряк с вертикальной вращательной осью. Она не требует создания опоры и высокой мачты, легко и просто монтируется, а также обладает неплохими характеристиками. Рассчитать ее мощность также не составит труда, а сколько гордости вызовет ветровая электростанция, созданная самостоятельно.

Таким образом, какая бы мощность не была у ветровой электростанции, стоимость ее оставляет желать лучшего. Безупречная экологичность и безопасность для здоровья конкурируют с заоблачной стоимостью самой конструкции. В том случае, когда альтернативных источников энергоснабжения не наблюдается, ветровая электростанция, какой бы она марки не была, способна обеспечить дом электричеством. Многие люди, которым недоступно пользование привычными энергоресурсами, дабы удешевить стоимость ветрогенератора, присваивают ему второстепенную роль, отдавая предпочтение бензиновым или дизельным аналогам. С незначительными задачами и расходами электричества они справляются на ура, при этом не стоят как половина автомобиля.

На территории России существуют такие области, в которых отсутствует электроснабжение, а провести его туда технически сложно или дорого. Постоянное повышение стоимости ЖКУ заставляет население искать альтернативные способы получения электроэнергии. Одно из возможных решений проблемы – сделать ветрогенератор своими руками. Технически реализовать конструкцию под силу каждому человеку, у которого в хозяйстве есть стандартный набор инструментов.

Как работает ветрогенератор

Ветрогенератором (ветроэлектрической установкой – сокращённо ВЭУ) называют устройство, которое используя потоки ветра, преобразует механическую энергию в электрическую.

Есть три типа ВЭУ:

  1. Промышленные – отличаются большой мощностью (до 8 МВт). Используются госкомпаниями или крупными промышленными организациями. Часто объединяются в единую сеть.
  2. Коммерческие – средние по габаритам и выдаваемой энергии. Применяются небольшими компаниями.
  3. Бытовые – устанавливаются на территории дачных участков, возле частных домов.

Общая схема работы:

  • Ветер раскручивает винт установки, воздействуя на его лопасти;
  • Через вал (и/или редуктор) крутящий момент сообщается генератору, который вырабатывает переменный ток;
  • При помощи инвертора характеристики тока стабилизируются;
  • Происходит зарядка аккумулятора, а от него запитываются потребители электроэнергии.

Ветрогенераторы отличаются тем, что для их работы не требуется топливо, при функционировании нет отходов, не выделяются выхлопные газы. Кроме периодического технического обслуживания, ВЭУ не требуют никаких вложений финансов.

Но есть и минусы: в маловетреных регионах работа таких установок не будет эффективной.

Виды ветряков

Классификации ВЭУ различны:

  • По типу исполнения (вертикальные/горизонтальные);
  • По количеству лопастей и шагу рабочего винта;
  • По используемым материалам.

Каждая схема имеет свои особенности и недостатки.

Вертикальные

Основная ось таких устройств расположена перпендикулярно плоскости земли.

Такие ветротурбины делятся на два типа:

  • «Карусельные» — роторные (пример: ротор Савониуса);
  • «Лопастные» ортогональные (ротор Дарье).

Преимущества:

  • Мало подвижных деталей;
  • Низкая конструкция;
  • Эффективность устройства не зависит от скорости направления ветра и угла потока.

Но есть и недостатки – небольшой КПД (по сравнению с другими системами) и большой объём используемых лопастей.

Горизонтальные

ВЭЛ с горизонтальным расположением главной оси распространены более всего. Их отличают более сложная конструкция, но и более высокий КПД.

Также пользователи отмечают высокую шумность ветрогенераторов с вертикальной системой – это ограничивает их применяемость – приходится устанавливать турбины подальше от жилых построек. Кроме того, даже небольшие установки подвержены сильной вибрации во время работы, поэтому ставить на крышу такие ВЭЛ не разрешается: конструкция способна разрушить элементы дома.

Ветрогенератор простой домашний своими руками

При работе с металлическими элементами может пригодиться сварочный аппарат, а для манипуляций с древесиной – электролобзик и рубанок.

Большую часть материалов для ветрогенератора можно отыскать на строительном рынке, в хозяйственных отделах гипермаркетов и автомагазинах.

Общее устройство:

  • Пропеллер (чаще всего берут двух или трёхлопастные);
  • Ротор турбины;
  • Редуктор;
  • Контроллер;
  • Генератор;
  • Инвертор;
  • Аккумулятор.

Аппаратура монтируется на каркасе, устройство которого необходимо разработать заранее. Маломощные ВЭУ устанавливают на одиночной стойке с растяжками.

Роторное устройство

Основной принцип работы схемы заключается в том, что лопасти винта автоматически становятся в такое положение, которое требуется для его вращения – это происходит из-за некоторого смещения оси в краю лопасти и благодаря ограничителю вращения.

Что потребуется:

  • Металлические (либо алюминиевые) профили или трубы – для мачты и винта;
  • Болты диаметром 6–12 мм;
  • Плотная ткань для лопастей (не потребуется, если винт решено делать из пластика или цельного металла);
  • Стальной трос для растяжек (усиления конструкции) – 4 одинаковых отрезка;
  • Электрогенератор – можно взять мотор от стиральной машины или любой другой.

Каркас винта собирается из металлических профилей, каждая лопасть покрывается тканью. Неплохим решением станет использование прочного пластика – он лёгок и не подвержен деформациям (трубы ПВХ, пластмассовые ёмкости).

Некоторые мастера делают лопасти из металлических бочек или комбинируют элементы из дерева и металла. Важно создать такую конструкцию, которая могла бы выдержать сильные порывы ветра.

Пропеллер следует закрепить на главном вале с использованием шарикоподшипников. На нижней его части ставится шкив, который будет соединяться с валом генератора при помощи ременной передачи. Это требуется для увеличения скорости вала генератора – недостаточное возбуждение обмоток не позволит получить ток. Рекомендуемое соотношение передач (диаметров шкивов) – 1 к 10. То есть шкив генератора должен быть в 10 раз меньше шкива рабочего вала.

Генератор следует использовать низкооборотный. Например – Г.964.3701 с магнитным возбуждением. В конструкции отсутствуют щётки и имеется встроенный выпрямитель. При необходимости собрать генератор можно самостоятельно.

Для изготовления мачты лучше взять прочную металлическую трубу (около 4–5 метров). Её следует зафиксировать на поверхности любым удобным способом. На ней устанавливается рабочий вал с пропеллером.

На уровне нижнего конца рабочего вала следует закрепить генератор так, чтобы их шкивы располагались на одном уровне.

К клеммам генератора присоединяются провода и протягиваются к дому, подключаются к аккумулятору.

От аккумулятора два провода присоединяются к инвертору (к клеммам входа).

От «выхода» инвертора пара проводов протягивается к потребителям энергии или к общей электросети дома.

Аксиальная конструкция

Лопасти пропеллера можно сделать, разрезав металлическую бочку 100–200 литров при помощи болгарки. Края лопастей рекомендуется усилить прутками арматуры, также подойдут толстые стальные полосы. Далее следует закрепить пропеллер на двух крестовинах из швеллера, нижняя из которых должна быть особенно прочной – основная часть нагрузки будет приходиться именно не неё. Как вариант – пропеллер из пластиковых труб, которые режут пополам и скрепляют болтами на металлическом основании. Конструкция монтируется на главном валу.

Теперь делаем генератор на неодимовых магнитах.

Для изготовления ротора годится лист железа толщиной около 10–20 мм. Должны получиться 2 диска с диаметрами 150 мм и 1 – 170 мм. Для этого придётся использовать токарный станок или заказать изделия у профессионалов.

Неодимовые магниты можно заказать в интернет-магазинах. Лучше приобрести дисковые 25 х 8 мм.

Магниты следует разместить на выточенных дисках и залить эпоксидным клеем.

Для обмотки статора берём медную проволоку 0,95 мм. Следует изготовить 12 одинаковых катушек 12 катушек (по 60 витков на каждую – это позволит получить на выходе около 100 Вт). Для намотки придётся сделать шаблон, чтобы катушки получились одинаковыми. Можно наматывать их вручную или (при наличии возможности) изготовить особый станочек.

Полученные элементы нужно разместить на картонном шаблоне, скрепить их изоляционной лентой. Выводы катушек следует последовательно спаять: начало с началом, конец – с концом.

Форму для катушек делают из листа фанеры (около 10 мм). В заготовке вырезается отверстие 200 мм, а в центре полученного диска – 60 мм. Форму нужно залить эпоксидным клеем на 50%, выложить стеклоткань, затем – катушки, сверху – ещё кусок стеклоткани и залить клеем до конца.

Через сутки нужно обработать полученное изделие, по центру вырезать отверстие.

Для изготовления ступицы генератора следует взять трубу с внутренним диаметром 63 мм (например – кусок буровой трубы НКТ). К заготовке необходимо приварить гнёзда для будущих подшипников – 204 (их параметры: наружный диаметр – 47 мм; внутренний – 20 мм; толщина обоймы – 15,5 мм).

На тыльной части узла должна располагаться крышка (с креплением тремя болтами). Обязательно установить прокладку из толстого паронита, чтобы не вытекало масло, которое будет залито внутрь.

С наружной части должна быть установлена крышка с сальником. После сборки узла в него следует залить масло (подойдёт жидкое автомобильное) – для этого рекомендуется заранее просверлить отверстие и подобрать пробку.

На вал нужно надеть заготовку из диска с магнитами, но до этого следует сделать шпоночный паз на валу – отверстие 3,5 мм. А на дисках – соответственно отверстия сверлом 7 мм. В качестве шпонки потребуется взять шарик от подшипника 202.

Статор нужно закрепить шпильками из латуни, вставить промежуточное кольцо так, чтобы статор не затирало. Затем необходимо установить второй диск с приклеенными магнитами.

Это важно! Магниты должны иметь противоположную полярность.

Основа конструкции ВЭУ – толстая стальная труба, все провода нужно проложить внутри.

Электрическую часть (аккумулятор, контролёр) лучше собрать на отдельной рамке, дополнительно можно установить амперметр.

Выбор генератора

Создание генератора собственного изготовления потребует навыков, которые есть не у всех. Например, выполнение токарных работ. Поэтому нужно рассмотреть проблему приобретения заводского устройства, которое можно было бы использовать на ВЭУ.

Виды и особенности:

  1. Генераторы переменного тока (асинхронные) очень легко найти и приспособить для ветрогенератора. Минусы – недостаточная мощность, агрегат потребует доработок при монтаже.
  2. Генераторы постоянного тока отлично работают при небольших оборотах, почти не требуют доработок. Недостатки – трудно отыскать генераторы большой мощности.
  3. Асинхронные – не проблема купить генератор за небольшие деньги, но такие агрегаты малоэффективны при высокой скорости вращения вала, а внутреннее сопротивление ограничивает их мощность.

Генераторы делят на два типа по количеству фаз на выходе. Однофазные генераторы простые по конструкции, но под высокими нагрузками сильно вибрируют и могут гудеть. Трёхфазные устройства лишены этих недостатков, а при некоторых режимах более эффективно работают.

Особенности установки мачты

Чаще всего мачту делают из металлических заготовок – либо в виде сложного каркаса (для крупных и мощных установок), либо используют одну трубу (круглого/квадратного сечения), которую вкапывают в землю. В обоих случаях рекомендуется усилить мачту 3–4 растяжками из металлического каната.

Основные проблемы и распространённые ошибки

Главной проблемой, с которой сталкиваются создатели самодельных ВЭУ, является недостаточная мощность тока на выходе. Такое возможно, если при сборке использовался слабый генератор. До начала монтажа следует тщательно просчитать электрическую схему ветрогенератора. Если же узел собирается самостоятельно – с намоткой катушек – важно правильно вычислить диаметр проволоки и количество витков.

Частые ошибки, которые допускают при сборке:

  1. Неправильный выбор материалов приводит либо к полному, либо к частичному разрушению. Чаще всего это происходит с пропеллером. Рекомендуется опираться на существующий опыт, полученный при создании работающих конструкций.
  2. Слабое укрепление мачты грозит обрушением ветрогенератора. Большинство мастеров применяет дополнительные растяжки, которые занимают дополнительную площадь, но зато гарантируют устойчивость ВЭУ.
  3. Отсутствие в генераторах механизма торможения приводит к преждевременному износу подшипников и посадочных мест, а также к перегреву всего узла при сильном ветре.

    В некоторых случаях возможно заклинивание вала.

  4. Проблемы с электрической частью возникают при нарушении правил сборки или использовании негодных комплектующих.

На ВЭУ флюгерного типа, которые вращаются вокруг своей оси, обязательно устанавливать ограничитель, который предотвратит раскручивание во время сильного ветра.

Сделать ветряк самостоятельно – посильная задача для человека, умеющего пользоваться бытовым электроинструментом. В сети есть множество схем и конструкций, среди которых можно выбрать подходящий вариант для конкретной ситуации. Возможны комбинации ВЭУ с системами солнечных батарей, это сделает домашнюю энергосистему более эффективной.

Главный плюс самодельных устройств заключаются в том, что владелец прекрасно осведомлён об устройстве установки и способен в короткие сроки модернизировать её или произвести ремонт.

Ветряная мельница или ветроагрегат – генератор энергии, получаемой от ветра, один из распространенных альтернативных источников энергии – должен выдавать высокую мощность при достаточной эффективности каждого из его узлов. Для обеспечения таких требований в устройстве ветрогенератора и применяются редукторные установки (червячные, цилиндрические).

Устройство ветрогенератора

Хотя современный рынок предлагает большой выбор червячных, цилиндрических и других видов редукторов для ветряка, в практике ветроэнергетики еще встречаются установки без редукторного механизма. На их долю приходится меньше 20% всего объема производства генераторов. В группу входят прямоприводные и гибридные модели. Последние представляют собой агрегаты, в которых отсутствуют быстроходные генераторы, но присутствуют одно- или двухступенчатые редукторные механизмы.

Те же виды генераторов энергии от ветра, в которых используются мультипликаторы (80%), могут использовать от 2 до 6 редукторов ветрогенераторов. Пример – пара планетарных редукторов для ветрогенератора в системах генерации энергии и изменения направления ротора, установленных в гондоле.

Количество мультипликаторов зависит от размера агрегата и типа его мотора. Последний в устройствах ветрогенератора может быть электрическим или гидравлическим.

В мощных установках часто используют червячный агрегат, установленный на входе, в паре с червячным или цилиндрическим механизмом на 2–3-ступенчатой передаче. Или 4–5-ступенчатые системы приводов сгибания, наклона.

Мой самодельный ветрогенератор 1кВт

Среди плюсов оборудования – малые вес и люфт при серьезном запасе ресурса (хорошая нагрузочная способность).

  • Цилиндрический. Зарекомендовал себя при работе редуктора ветрогенератора в сложных условиях. Используется там, где необходима передача высоких мощностей. Цилиндрический механизм надежен, долговечен и может эксплуатироваться в течение длительного периода без остановки. Выдает КПД до 98%. Цилиндрическая передача оправдывает себя в устройстве ветрогенератора для выработки энергии для сложных промышленных технико-технологических процессов.
  • Коническийредуктор ветротурбины, как и цилиндрический, используют там, где важно организовать бесперебойную работу редуктора ветряка при больших оборотах и необходимо менять направление кинетической передачи.
  • Набирает популярности в данной сфере и комбинированный вариант. Он объединяет несколько типов передач (цилиндрическую, червячную), что позволяет спроектировать механизм, оптимальный по соотношению технических возможностей, габаритов и стоимости.
  • Плюсы и минусы использования редуктора ветряка

    Использование цилиндрического, червячного или планетарного редуктора ветрогенератора промышленного помогает увеличить обороты ветряной мельницы (обеспечить функционирование генератора в принципе). Но при этом в устройстве ветрогенератора появляется дополнительный механизм, не всегда компактный и легкий, что определяет ряд недостатков его применения, а именно:

    • осложненный запуск генератора из-за сниженной мощности на валу;
    • дополнительную нагрузку на мачту;
    • дорогой ремонт ветротурбины, невозможный без опускания мачты;
    • затрудненное обслуживание редуктора ветряка (на высоте);
    • повышенная шумность при работе редуктора, который становится дополнительной преградой ветру;
    • необходимость преодоления магнитов;
    • увеличение вероятности залипаний.

    Как правило, недостатки преодолимы, но в ряде случаев из-за них функционирование генератора становится невозможным (например, когда тяжелая крыльчатка и без допоборудования не дает развить достаточную производительность вала, – редуктор его ослабит, окончательно отменив возможность запуска системы для получения энергии ветра).

    Плюсов установки редукторной техники в случае с ветроколесом меньше, но они имеют куда больший вес. Так, достоинства червячного, цилиндрического, планетарного или комбинированного редуктора ветрогенератора:

    • уменьшение зависимости генератора от текущих метеоусловий;
    • увеличение вращательной скорости колеса;
    • функционирование устройства ветрогенератора в разных режимах (настройка на максимальную эффективность с потоками ветра разной силы).

    Один из простых способов получить дешёвую электроэнергию — ветрогенератор. Его необязательно покупать, можно построить своими руками, используя правильно составленные чертежи и схемы, детали и материалы.

    Принцип работы ветрогенератора

    Принцип действия ветрогенератора прост: ветер приводит в движение лопасти, вращающие ротор турбины, который преобразует энергию ветра в механическую. Ветровые турбины бывают:

    • с роторами горизонтальной оси;
    • с роторами вертикальной оси.

    Преимущество последних в том, что они работают независимо от направления ветра и его силы. Мощность, генерируемая самодельным ветрогенератором, составляет от 100 до 6000 Вт. Минимальная скорость, при которой турбина может начать вырабатывать электроэнергию — 2,5-3 м/с, но для достижения номинальной мощности необходима скорости ветра от 10 м/с.

    Ротор обычно вращается со скоростью 15–20 об/мин, тогда как типичный асинхронный генератор вырабатывает электричество со скоростью более 1500 об/мин. Для самодельного ветряка подойдёт автомобильный генератор на 12 вольт.

    Принцип работы ветрогенератора

    Основой создания ветрогенератора является грамотно сделанный проект и подготовленный чертёж. Это очень важно, потому что без чёткого представления о том, как должен выглядеть прибор, будет трудно построить его правильно, не нарушив порядок монтажа всех элементов.

    Чертежи и схемы

    Начинать нужно с составления общего эскиза ветротурбины, пометив ключевые элементы: башню, генератор, деревянное основание, лопасти и ступицу, которая соединяет их вместе. Самостоятельно составленная схема может быть не сильно подробной: в этом нет необходимости. Её следует использовать для общего представления о том, каким будет расположение различных частей ветряного двигателя, и как конструкция будет выглядеть на завершающих этапах.

    Схема сборки ветроэлектрического генератора

    После подготовки схемы нужно выставить правильные размеры ветрогенератора. Они должны включать в себя высоту, длину и ширину деревянного основания, которое соединяет генератор и хвостовой плавник с башней. Также определить размеры для лопастей из металлических труб или труб из ПВХ, в зависимости от того, какой материал будет использоваться.

    Необходимые инструменты и материалы

    Для изготовления самодельного ветряка потребуются такие детали:

    • ротор с лопастями;
    • редуктор для регулирования скорости вращения ротора;
    • гелевый или щелочной аккумулятор для питания электроприборов;
    • инвертор для трансформации тока;
    • хвостовая часть;
    • мачта.

    Ротор с лопастями можно сделать самостоятельно, тогда как остальные элементы, вероятно, придётся купить или собрать из необходимых деталей. Кроме этого, для сборки самодельного ветряка потребуются такие инструменты и материалы:

    • пила по дереву;
    • ножницы по металлу;
    • горячий клей;
    • паяльник;
    • дрель.

    Обязательно нужны винты и болты для соединения лезвий со ступицей и для скрепления металлической трубы с деревом.

    Лопасти для ветрогенератора своими руками

    Изготавливая лопасти самостоятельно, стоит особое внимание уделить соблюдению заданной чертежом формы изделий. Лопасти могут быть крыльчатого или парусного типа. Второй более прост в изготовлении, но имеет невысокий КПД, что делает его неэффективным в самодельных ветрогенераторах даже средних размеров.

    Для изготовления лопастей самодельного ветрогенератора подойдут такие материалы как:

    • пластик;
    • дерево;
    • алюминий;
    • стекловолокно;
    • поливинилхлорид.

    Устройство лопастной части ветрогенератора

    Если выбирать поливинилхлорид, то для создания лопастей отлично подойдут ПВХ-трубы диаметром от 160 мм. Пластик и дерево — менее износостойкие материалы, которые под воздействием осадков и сильного ветра через несколько лет придут в негодность. Оптимальный вариант — алюминий: он прочный и лёгкий, устойчивый к разрыву и залому, невосприимчивый к влаге и повышенным температурам.

    Пошаговая инструкция по изготовлению

    Когда все чертежи будут составлены, а материалы и инструменты подготовлены, можно начинать собирать ветрогенератор своими руками, руководствуясь следующим порядком:

    1. Подготовить бетонный фундамент. Глубина ямы и объём бетонной смеси рассчитывается исходя из типа грунта и климатических условий. После заливки фундаменту нужно несколько недель, чтобы набрать нужную прочность. Только после этого можно устанавливать в него мачту на глубину 60-70 см, закрепив её растяжками.
    2. Поместить подготовленные лопасти в трубу, закрепить их с помощью винтов и гаек на втулке, на которую будет установлен двигатель.
    3. Расположить диодный мост рядом с двигателем и закрепите его с помощью саморезов. Подсоединить провод от двигателя к диодному мосту «плюс», а другой провод к отрицательному мосту.
    4. Закрепить вал двигателя, надеть на него втулку и плотно затянуть её против часовой стрелки.
    5. Уравновесить основание трубы с прикреплённым к нему двигателем и валом и отметить точку баланса.
    6. Закрепить основание прибора болтами.

    Ветрогенератор может прослужить гораздо дольше, если покрасить не только лопасти, но основание, вал и крышку двигателя. Чтобы включить установку потребуется комплект проводов, зарядное устройство, амперметр и аккумулятор.

    Подготовка автомобильного генератора

    Для того чтобы сделать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора? потребуется установка силой от 95A с напряжением 12 В. При 125 оборотах в минуту он вырабатывает 15,5 Вт, а при 630 оборотах этот показатель составит 85,7 Вт. Если говорить о нагрузке в 630 об/мин, то вольтметр покажет 31,2 вольт, а амперметр – 13,5 ампер. Таким образом, мощность генератора составит 421,2 Вт. Для достижения этого показателя необходимо использовать неодимовые магниты, которые в 7 раз эффективнее, чем ферритовые.

    В начале подготовки автомобильного генератора нужно удалить роторную обмотку магнитного возбуждения и электронные щётки с коллектором. На место кольцевых ферромагнетиков нужно установить неодимовые магниты в количестве 3 штук, размер каждого из них должен составлять 85 х 35 х 15 миллиметров. Недостатком использования мощных магнитов может стать «залипание», затрудняющее движение вала. Для его уменьшения магниты должны размещаться под небольшим углом относительно друг друга.

    Перед запуском генератора, его нужно протестировать на токарном станке, раскрутив вал до 950–1000 об/мин. Если устройство работает нормально, отдача будет составлять не менее 200 Вт. В большинстве случаев подойдёт классическая силовая установка с вертикальной осью: она характеризуется низкими оборотами и бесшумностью.

    В процессе эксплуатации ветрогенератора рекомендуется периодически проверять надёжность креплений у основания мачты, смазывать подшипники поворотного устройства, проводить балансировку наклона установки. Раз в полгода рекомендуется проверять и менять электроизоляцию, которая нередко повреждается из-за использования в неблагоприятных условиях.

    Самодельный ветрогенератор, собранный из автомобильного генератора и простых деталей, способен обеспечить электроэнергией небольшой дом и стать автономным резервным источником питания. Экологически безопасный и нетребовательный в обслуживании, он окупится в течение 2–4 лет в зависимости и прослужит десятки лет.

    Добавить комментарий

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