Окупаемость ветроэнергетических установок в условиях средней полосы россии. Установка ветрогенератора своими руками на даче.

Окупаемость Ветроэнергетических установок в условиях средней полосы России

Самый актуальный вопрос в области ветроэнергетики в России на сегодняшний день - как окупить затраты на приобретение и эксплуатацию Ветрогенератора в условиях слабых ветров средней полосы России.

С учетом нашего опыта эксплуатации Ветроустановок , есть несколько советов, которые помогут при выборе Альтернативного источника энергии уже сегодня получить действительное подспорье в хозяйстве, а не дорогую и бесполезную игрушку...

По опыту работы с ветрами средней полосы России, с Ветрогенератора получается получить, в лучшем случае, до 10% мощности от номинала ВУ летом и 25 - 30 % на зимних ветрах.

Например: Потребитель, установив Ветряк, в центральной части РФ, номинальной мощностью 5 кВт, будет получать реальную мощность 0,5 кВт летом и 1,5 кВт в зимний период.

Очевидным решением проблемы производительности ветряков, при работе на «слабых» ветрах, является добавление солнечных батарей. Гибридные системы (Ветрогенератор + Солнечная батарея = Ветросолнечная электростанция ) помогают увеличить мощность Альтернативной электростанции, особенно в летних условиях. Однако темой статьи является повышение окупаемости самой Ветроэнергетической установки, а добавление дополнительных элементов в систему, этому не способствует.

Но вернемся к проблеме окупаемости Ветряных электростанций, для этого есть два направления:

1. Снижение капитальных и эксплуатационных затрат на ВЭС.

2. Повышение производительности ветроэлектростанции.

Однако, рассматривая проблему окупаемости Альтернативной энергетики, нам лучше объединить в обсуждении эти направления в одну общую тему, т.к. они взаимно пересекаются с друг другом, дополняя и усиливая себя.

Первое, на что бы мы обратили внимание - установку не одного мощного Ветрогенератора, а нескольких небольших ветряков. Это диктуется следующими характеристиками Ветроустановок:

- мощные Ветрогенераторы оснащаются мультипликаторами (коробками скоростей), электроприводами разворота «на ветер», дисковыми тормозными системами, жидкостными системами охлаждения и системами электронного контроля под управлением компьютера

/ малые ветряки имеют три - максимум четыре подшипника и механическую систему «буревого» торможения (обычно за счет складывания «хвоста»);

- мощные Ветроустановки имеют большие и тяжелые лопасти с большим диаметром, раскрутить которые под силу хорошему ветру

/ малые модели имеют легкие лопасти, иногда больше трех, и начинают вращаться от ветра 1,5 м/с, одним словом - небольшие Ветряки производительнее больших Ветрогенераторов;

- мощные Ветрогенераторы требуют значительного объема строительных работ, что объясняется большим фундаментом, применением специальной техники и коллективом профессионалов / малые Ветроустановки устанавливаться силами нескольких работников или за счет лебедки. Иногда с использованием автомобиля или трактора, а более тяжелые модели за счет гидравлического цилиндра.

- мощные Ветроустановки просто дороги. При этом они не только в разы могут превышать стоимость нескольких малых систем (равной суммарной мощности - Ветропарк), мощные ВУ дороги в транспортировке, монтаже и наладке, а при эксплуатации - в обслуживании и ремонте / малые Ветрогенераторы за счет своей простоты, дешевы и не требуют, практически, ни какого обслуживания.

- дорогие и мощные модели, даже именитых производителей, легко ломаются и в случае выхода из строя одного, но мощного Ветрогенератора, можно потерять все / ремонт небольших моделей подпадает под правило: «Чем меньше деталь - тем она дешевле как запчасть», и конечно, выход из строя одной единицы, из двух/пяти/десяти ВУ единой Ветроэнергосистемы или Ветропарка, не остановит энергоснабжение объекта.

Второе относиться к потребителям, имеющим хоть какое то подключение к сетям, но не удовлетворенных ее качеством или выделенной мощностью - это Сетевые Альтернативные энергетические системы .

Сетевой комплект = Ветрогенератор (ВУ + СБ или СБ) + сетевой контроллер + сетевой инвертор, предназначен для работы в уже существующую сеть (220 или 380 В) объекта снабжения. Сетевое оборудование, получая непригодную для прямого использования энергию от Альтернативных источников, настраивается на частоту сети и начинает ее снабжение, перерабатывая энергию ветра (и/или солнца) в привычные нам 220 или 380 вольт переменного тока, «бесплатно» и качественно снабжая потребителя.
Для работы этого комплекта не требуется аккумуляторная батарея и средства ее контроля и подзарядки. Это значительно сокращает стоимость Альтернативной энергетической системы и ее эксплуатации, что значительно сокращает сроки окупаемости системы.

При этом, предлагаемые ООО "ТЕРМОДИНАМИКА" сетевые комплекты , имеют дополнительные возможности для организации выделенных линий и подключения любого количества АКБ, на случай необходимости обеспечить бесперебойное питание на объекте... Хотя такое усложнение системы отодвигает сроки окупаемости на годы.

И третье . Как ни странно, в данном случае, мы предлагаем использовать более дорогое Ветроэнергетическое оборудование , но изначально подготовленное для работы на слабых ветрах.

То есть - мы предлагаем, вместо «недорогих» горизонтальных Ветроустановок, дорогие вертикальные Ветрогенераторы VAWT с поворотным крылом, но с меньшим номиналом производительности для каждого конкретного случая.

С учетом того, что данные модели в условиях слабых ветров центральной части РФ, вырабатывают 40% от номинальной мощности летом и 70% зимой, там, где требуется установка 50 кВт горизонтального Ветрогенератора потребуется всего один VAWT с регулируемыми лопастями мощностью 15 кВт.

И, несмотря на то, что новый тип Вертикальной Ветроустановки VAWT в два раза дороже обычного горизонтального Ветрогенератора, при сравнении моделей номинальной мощности, он (VAWT) на треть дешевле обычных ветряков при расчете оборудования на реально полученные киловатты.

Единственный недостаток такой, во всех отношениях «прекрасной» модели Вертикальной Ветроустановки - необходимость периодического обслуживания (смазки) поворотного механизма лопастей.

Давайте подведем итог нашему разговору: возможно ли на сегодня получить окупаемую Ветряную электростанцию работающую в условиях «слабых» ветров.

Подсчитаем:
Например, если среднегодовая скорость ветра составляет 4 м/с, современный горизонтальный полупромышленный ветряк мощностью 10 кВт будет выдавать около 800 - 900 кВтч в месяц. За год работы оборудования выход составит 10200 кВтч. Для выработки такого же количества энергии нам понадобиться семь бытовых киловаттных ветряков (125 кВтч х 7 в месяц) или одна трех киловаттная Ветроустановка VAWT нового типа.
Теперь рассмотрим среднюю стоимость 10200 кВтч за год (при 4 м/с) в виде различных типов комплектаций оборудования «под ключ»:

Сетевая ВЭС на базе горизонтального ВУ 10 кВт: 900 000,00 руб.

Сетевой Ветропарк на базе горизонтальных ВУ 1 кВт в количестве 7* шт: 90 000,00** руб. х 7

Сетевая ВЭС на базе вертикального ВУ 3 кВт с поворотными лопастями: 580 000,00 руб .

При этом стоимость 1 кВтч, (для МО) на сегодня равна, в среднем, 3,00 руб. за кВтч. Считайте...

Вывод очевиден: на сегодняшний день, при ресурсе Ветроустановки в 20 лет, второй и третий варианты - окупаемы , а при некоторых условиях - рентабельны:

- мы рассматриваем наихудший вариант для эксплуатации ветрогенератора - среднюю скорость ветра 4 м/с. Уже при скорости в 5 м/с, все варианты комплектации ВЭС становиться не только окупаемы, но и начинают приносить прибыль. То же произойдет при повышении цен на электроэнергию - при стоимости 1 кВтч = 4,00 руб. затраты окупаются по всем вариантам, а при стоимости 5,00 руб. за кВтч становятся рентабельным даже первый вариант;

- электроэнергия будет только дорожать, а производство бытовых и полупромышленных Ветрогенераторов в мире растет, с появлением новых, более производительных и легких моделей ветряков, а следовательно и более дешевых.

Примечания:

* - то или иное количество ВУ подбирается с учетом ТУ заказчика, путем просчета всех возможных вариантов;

** - без учета монтажных работ, для ВУ мощностью до 1 кВт (включительно) работы по монтажу могут быть выполнены заказчиком самостоятельно, в виду их не сложности.

Ветрогенератор вертикальный: цена, размеры, установка

Приобретая ветрогенератор с вертикальной осью вращения, следует обратить внимание на следующие характеристики:

• - начальная, номинальная и максимальная скорость ветра;
• - номинальная и максимальная мощность;
• - габариты деталей (лопастей, мачты, ротора);
• - общий вес.

Самый большой ветрогенератор в мире - горизонтальный Энеркон Е-126. Он был впервые установлен в Германии в 2007 году. Его общая высота составляет 198 м, диаметр ротора - 127 м, вес - 6000 т, а мощность - 7,58 МВт! Сейчас в Европе используют несколько десятков таких моделей.

Вертикальные ветряки непромышленного назначения при высоте мачты 5 м имеют диаметр ротора 3 м, вес 120 кг и при средней скорости ветра 5-8 км/ч вырабатывают энергию от 4 тыс. до 10 тыс. кВт ч. в год.

Установить ветрогенератор вертикального типа допустимо, в том числе, и в городских условиях с плотной застройкой. Компактные модели можно устанавливать на крышах зданий на высоту до 6 м. На высотных небоскрёбах высота мачты может достигать 15 м. Ветряное колесо нуждается в надёжном закреплении. При установке следует учитывать его диаметр и вес, которые задаются необходимой мощностью. Основание конструкции должно быть крепким и массивным, т.к. оно испытывает существенные нагрузки. Установка ветрогенератора с вертикальным вращением, в отличие от горизонтального, возможна в любой местности.

Как самому сделать ветрогенератор

С целью самостоятельного изготовления ветряка в домашних условиях необходимо, в первую очередь, собрать саму турбину. В зависимости от выбранной конструкции лопастей понадобится фанера (для рёбер и стрингеров) и алюминиевые листы для обшивки (можно заменить на ПВХ) или ABS пластик для изготовления лопастей на верхней и нижней опорах. В качестве оси подойдёт оцинкованная труба.

Установка генератора - важнейший этап. Существуют самостоятельные, но весьма трудоёмкие способы сборки генератора. При этом используются неодимовые магниты для ротора и катушки индуктивности - для статора. Кронштейн статора выполняется из прочного материала, например, из стальных пластин. Его можно вырезать с помощью гидроабразивной или лазерной резки.

Кроме этого, в различных источниках встречаются советы использовать для самодельных ветряков генераторы - двигатели от авто или стиральных машин. А интернет-ресурсы содержат множество детальных схем сборки подобных систем в домашних условиях.

Ветрогенератор - это сложный механизм, и прежде чем приступать к реализации планов по его сборке, необходимо тщательно взвесить все «за» и «против». Ведь для создания надёжного в длительной эксплуатации ветряка понадобится произвести точные расчёты. Также необходимо наличие такого оборудования, как сварочный аппарат, станок для резки металла и прочего расходного материала и инструментов (карбонатное волокно, стекловолокно, эпоксидная смола, уголки, подшипники и многое другое).

Обязательно нужно учитывать сложности при сбалансировании самодельной конструкции - это довольно сложный процесс. Поэтому самодельные ветряки не рекомендуется устанавливать на высоту более полутора метров.

В качестве альтернативы можно рассмотреть вариант сборки ветрогенератора из готовых комплектующих, специально предназначенных для подобной работы. Принимаясь за самостоятельную сборку, помните, что это потребует определённых навыков, будет довольно затратным и займёт много времени. И в любом случае придётся приобретать инвертор. Желательно с функцией контроллера заряда и стабилизацией напряжения.

Вертикальные ветрогенераторы. Цена

Цены колеблются в зависимости от характеристик. Средняя стоимость непромышленных моделей составляет примерно 2000 у.е:

• - мощность 50 Вт, диаметр ветряного колеса (ротора) 1 м, высота 0,6 м, цена зависит от производителя - в районе 1 тыс. у.е;
• - мощность 10 кВт, диаметр ротора 8 м, высота - 6 м, цена около 3,5 тыс. у.е.

ООО "Термодинамика"

Осадчук О.Ю.

2011 г.

Установка ветрогенератора - отличная альтернатива традиционным источникам питания. Но стоимость ветрогенераторов довольно высокая, гораздо проще сделать ветряк своими руками. Перед началом данного процесса следует ознакомиться с принципом работы и разновидностями ветроустановок, а затем перейти к инструкции о том, как сделать ветряк.

Принцип работы и конструкция ветрогенератора

Принцип работы ветряка напрямую зависит от главной функции данного устройства - преобразования механической энергии ветра в постоянную, которая используется для обеспечения электричеством одного частного дома или целого поселка, в зависимости от мощности и количества установок.

Ветрогенератор состоит из основных и дополнительных компонентов. Основными составляющими каждой ветроустановки выступают:

1. Мачты - устройства для поддержания ветроустановки на необходимой высоте, в некоторых моделях мощнейших ветрогенераторов длина мачты достигает 200 м. Высота мачты определяет скорость работы и устойчивость ветряка.

2. Лопасти ветроустановки - приборы, которые улавливают ветер и приводят в действие генератор.

3. Генераторы - устройства для преобразования механической энергии ветра в электрическую.

Кроме основных комплектующих, ветрогенераторные установки оснащают дополнительными компонентами, которые помогают усовершенствовать ветрогенератор для обеспечения полной независимости от традиционных источников получения электричества.

Дополнительные компоненты ветроустановки:

• контроллеры - приборы, которые отвечают за направление лопастей, обеспечивают качественную защиту ветряка и контролируют заряд аккумуляторов;
• аккумуляторные батареи - используют для накапливания энергии при сильных порывах ветра. Батареи выполняют дополнительную функцию выравнивания и стабилизации энергии;
• измеритель ветра или анемоскоп - устройства сбора и накопления данных о качественных характеристиках ветра. Анемоскопы отвечают за определение скорости, направления и порывов ветра;
• автоматизаторы совместных источников питания - при наличии нескольких источников питания, например, ветрогенератора и дизельного или бензинового генератора, данные устройства переключают один источник питания на другой;
• инвертор - преобразователь постоянного электричества в переменное, которое обеспечивает бесперебойную работу большинства электрооборудования.

Ветер, попадая на лопасти ветряка приводит в действие весь механизм устройства. Во время движения ветрового механизма происходит выработка переменного тока, который первым делом, поступает в контроллер для ветрогенератора и перерабатывается в постоянный. Постоянный ток в инверторе преобразовывается в однофазный переменный и обеспечивает дом или другое сооружение электричеством. Остатки тока накапливаются в аккумуляторных батареях, которые отвечают за энергоснабжения, в то время, когда нет ветра и ветрогенератор не способен вырабатывать электричество.

Ветрогенератор используют параллельно с такими источниками электропитания:

• ветрогенератор, работающий на аккумуляторных батареях;
• работа ветроустановки параллельно с аккумуляторными и солнечными батареями;
• применение дизельного, газового или бензинового генератора в совокупности с ветряком;
• параллельное энергоснабжение при помощи ветрогенератора и традиционной электросети.

Преимущества установки ветрогенератора

Установка ветрогенератора позволяет получить экологически чистое, безопасное и надежное электроснабжение, как для дома, так и для большого предприятия или целого поселка. Также ветрогенераторы устанавливают в отдаленных местах, где невозможно использовать традиционное электроснабжение, например, на кораблях или яхтах.

Установка ветрогенератора существенно снижает затраты на электричество. Один раз потратившись на качественный ветрогенератор больше не придется тратить деньги на оплату ежемесячных счетов за электричество, тем более возможно сконструировать самодельный ветряк, который обойдется в несколько раз дешевле, чем покупной.

Ветрогенератор максимально работает в осенне-зимний период, когда преобладание ветра имеет наивысшую степень. В это же время потребность в электричестве возрастает, так как приходится использовать электроэнергию для отопления.

Ветрогенератор работает параллельно с другими источниками питания. Так, например зимой и осенью возможно использование ветрогенератора, а летом и весной - солнечных батарей.

Расчет мощности ветряка

Мощность ветроустановки зависит от типа местности и количества потребляемой электроэнергии, поэтому выбор ветрогенератора целиком соответствует индивидуальным особенностям потребителя.

Чтобы определить мощность ветряка, нужно выяснить номинальную выходную мощность ветроустановки, которая зависит от мощности инвертора. Выходная мощность определяется количеством потребляемой электроэнергии. Самый простой способ определения номинальной выходной мощности - вычисление среднего показателя потребления электроэнергии, для этого соберите счета за электричество за последний год, определите общую сумму количества электроэнергии и разделите полученную сумму на 12.

Формула расчета мощности ветроустановки:

Р = 0,5 * rho*S*Ср*V3*ng*nb. Р - показатель мощности ветрогенератора, rho - обозначение плотности воздуха, S - показатель участка метания ротора, Ср - величина аэродинамического влияния, V - показатель быстроты ветра, ng - радиаторный КПД, nb - редукторный КПД.

Разновидности ветроустановок

По размещению турбин к поверхности земли ветрогенераторы разделяют на:

• вертикальные,
• горизонтальные.

Турбина вертикального ветрогенератора размещается перпендикулярно к поверхности площадки, на которой установлен ветряк, а горизонтальный ветрогенератор имеет турбину, размещенную параллельно к поверхности земли.

Вертикальные ветрогенераторы имеют несколько разновидностей:

1. Стандартный вертикальный ветряк - характеризуется наличием вертикальной оси вращения и двух цилиндров. Вертикальный ветряк совершает постоянные вращательные движения. Недостаток такого ветряка - низкое потребление энергии ветра.

2. Роторная вертикальная ветроустановка характеризуется наличием ротора, который уменьшает общую нагрузку на подшипники ветряка, тем самым продлевая эксплуатационный строк устройства. Недостатками роторного ветряка является сложный монтаж и большая стоимость.

3. Ветряк вертикальной оси вращения с геликоидным ротором характеризуется наличием закрученных лопастей, которые отвечают за равномерность вращения ветра.

4. Ортогональный тип вертикального ветрогенератора не требует наличия сильного ветра и работает даже при малейшей скорости ветра от 0,7 м/с. Достоинства ортогонального ветряка - бесшумная работа, высокий уровень безопасности, хорошие технические особенности. К недостаткам ортогональных ветрогенераторов относят массивные лопасти и затрудненный монтаж.

Горизонтальные ветряки характеризуются наивысшим коэффициентом полезного действия и наличием флигеля, который отвечает за поиск ветра. Горизонтальные ветрогенераторы работают только при скорости ветра, которая составляет минимум 2-2,5 м/с.

Среди горизонтальных ветрогенераторов выделяют:

• однолопастные ветряки, которые характеризуются небольшим весом и простотой монтажа;
• двухлопастные ветряки имеют две лопасти и довольно высокие обороты;
• трехлопастные ветряки имеют оптимальное количество лопастей и применяются в электроснабжении частных домов;
• многолопастные ветроустановки используют для работы насосных или очистных водных станций.

В зависимости от материала, из которого изготовлены лопасти выделяют ветряки:

• с жесткими лопастями: металлическими или стекловолокнистыми;
• с парусными лопастями.

В соотношении с шаговым признаком винта выделяют:

• ветрогенераторы с закрепленным шагом;
• ветряки измеряемого шага.

В зависимости от сферы использования ветрогенераторы разделяют на:

• промышленные;
• домашние.

Промышленные ветряки занимают целые площадки и вырабатывают огромное количество электроэнергии. Такие устройства изготавливают на специальных заводах.

Домашние ветрогенераторы возможно изготовить самостоятельно. Такие устройства менее мощные и отличаются простотой и легкостью конструкции.

Изготовление самодельного ветрогенератора

Инструменты для работы:

• сварочный аппарат;
• электрическая дрель;
• шуруповерт;
• паяльный аппарат.

Рассмотрим инструкцию по изготовлению вертикального генератора своими руками:

1. Первым делом, необходимо рассчитать мощность устройства и определиться с выбором генератора для ветряка. В качестве генератора разрешено использовать автомобильный генератор. Но, использование генератора от автомобиля имеет несколько недостатков: скорость вращения лопастей должна быть достаточно высокой для обеспечения бесперебойной работы ветряка, для запуска такого устройства необходимо наличие дополнительного аккумулятора, автомобильный генератор имеет большой вес и отяжеляет общую конструкцию ветроустановки. Наилучшим генератором для ветряка, будет двигатель постоянного тока или электродвигатели, которые использовали в электронновычислительных машинах прошлого века. Приобретают такие устройства на радиорынке.

2. Чтобы оптимизировать работу ветрогенератора, следует использовать редуктор цепного или ременного типа. Редуктор ременного типа легче изготовить, а цепной редуктор обеспечивает высокую надежность устройства.

3. В изготавливаемом устройстве используем цепной редуктор. Для изготовления такого редуктора необходимо соединить ротор и генератор старой велосипедной цепью.

4. Чтобы прикрепить генератор, используйте болты или пластиковую трубу с хомутами. Участки, где расположены места крепления залейте силиконом или клеем.

5. Советы по изготовлению ротора:

• от уровня сбалансированности ротора зависит коэффициент полезного действия ветрогенератора;
• для изготовления лопасти для ветряка используйте двухмиллиметровый алюминий или пластиковые трубы с диаметром 6-8 см;
• размер лопастей зависит от скорости ветра: лопасти большого размера лучше работают при слабом ветре, но имеют низкую скорость вращения, а узкие лопасти быстрее вращаются, но для работы требуют сильного ветра;
• лучше соорудить съемные лопасти среднего размера, чтобы при слабом ветре снимать их, а при сильном устанавливать.

6. Для сооружения мачты используйте отрезки стальной трубы. Мачта должна состоять из нескольких секций, для облегчения монтажа и транспортировки ветряка. В качестве мачты используют антенные вышки или телескопические мачты.

7. Установка дополнительного шарнира на мачте позволит защитить ветроустановку от перегрузки во время сильных порывов ветра.

8. Чтобы сделать хвост ветрогенератора, возьмите отрезок трубы или уголок и прикрепите вертикальную лопасть на конец отрезка.

9. Главными элементами пульта управления является наличие вольтметра, амперметра, балластного проволочного резистора и диодного моста. При перемещении движка резистора в крайнее положение цепь размыкается и резистор начинает работать. Резистор обеспечивает аварийную остановку генератора. Максимальный ток, который выдерживает резистор 20-35 А за половину минуты.

10. В качестве инвертора используйте преобразователь покупного типа или старые источники бесперебойного питания для компьютеров.

Схема ветрогенератора:

Установка ветрогенератора

1. Определите место для установки мачты ветряка - крыша или площадка. Если мачта устанавливается на площадке, нужно залить фундамент и установить анкерное кольцо для фиксации мачты.

2. Следующий этап - сборка и соединение секций мачты.

3. После сборки мачты прикрепите генератор с помощью болтов или хомутов.

4. Закрепите лопасти на роторе. Соедините ротор с мачтой.

5. Установите датчики направления ветра.

6. Установите и закрепите ветрогенератор.

7. Подключите и запустите устройство.

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, своими руками изготовленный для бытовых нужд, нам бы не помешал. Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)

Никакого налогообложения производства электроэнергии, которая расходуется на обеспечение собственных бытовых нужд, не предусмотрено. Поэтому маломощный ветряк можно смело устанавливать, вырабатывать с его помощью бесплатную электроэнергию, не уплачивая при этом государству никаких налогов.

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Ветрогенераторы, которые способны удовлетворить большинство потребностей среднего фермерского хозяйства, не могут вызвать нареканий даже со стороны соседей

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей. Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

• Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
• Шум от редуктора и лопастей . Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально. Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
• Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
• Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться.

Галерея изображений

Принцип работы ветряной установки

Ветрогенератор или ветроэлектрическая установка (ВЭУ) – это устройство, которое используется в целях преобразования кинетической энергии потока ветра в механическую энергию. Полученная механическая энергия вращает ротор и преобразуется в необходимый нам электрический вид.

В состав ВЭУ входят:

• лопасти, образующие пропеллер,
• вращающийся ротор турбины,
• ось генератора и сам генератор,
• инвертор, который преобразует переменный ток в постоянный, использующийся для зарядки батарей,
• аккумулятор.

Подробное устройство ветрогенератора с горизонтальной осью вращения позволяет хорошо представить себе, какие элементы способствуют превращению кинетической энергии в механическую, а затем в электрическую

Суть устройства ветряных установок проста. В процессе вращения ротора образуется трехфазный переменный ток, который затем проходит через контроллер и заряжает аккумуляторную батарею постоянного тока. Дальше инвертор преобразует ток, чтобы его можно было потреблять, питая освещение, радиоприемник, телевизор, микроволновую печь и так далее.

Эта схема работы ветроустановки позволяет понять, что происходит с электроэнергией, произведенной работой ветрогенератора: часть её аккумулируется, а другая — потребляется

Принцип работы ветрогенератора любого типа и конструкции заключается в следующем: в процессе вращения возникает три вида силового воздействия на лопасти: тормозящее, импульсное и подъёмное. Две последние силы преодолевают тормозящую силу и приводят в движение маховик. На неподвижной части генератора ротор формирует магнитное поле, чтобы электрический ток пошел по проводам.

Галерея изображений

Разные виды ветрогенераторов

Существует несколько признаком, по которым классифицируют ветроэлектрические установки.

Итак, ветряки различаются по:

• числу лопастей в пропеллере;
• материалам изготовления лопастей;
• расположению оси вращения относительно поверхности земли;
• шаговому признаку винта.

Встречаются модели с одной, двумя, тремя лопастями и многолопастные. Изделия с большим числом лопастей начинают своё вращение даже при небольшом ветре. Обычно их используют в таких работах, когда сам процесс вращения важнее получения электроэнергии. Например, для извлечении воды из глубоких колодезных скважин.

Оказывается лопасти ветрогенератора можно делать не только из твердых материалов, но и из доступной по цене ткани

Лопасти могут быть парусными или жесткими. Парусные изделия намного дешевле жестких, на изготовление которых идёт металл или стеклопластик. Но их приходится очень часто ремонтировать: они непрочные.

Что касается расположения оси вращения относительно земной поверхности, различают вертикальные и горизонтальные модели. И в этом случае каждая разновидность имеет свои преимущества: вертикальные более чутко реагируют на каждое дуновение ветра, зато горизонтальные мощнее.

Ветрогенераторы разделяются по шаговым признакам на модели с фиксированным и изменяемым шагом. Изменяемый шаг позволяет существенно увеличивать скорость вращения, но такая установка отличается сложной и массивной конструкцией. ВЭУ с фиксированным шагом проще и надёжнее.

Галерея изображений

Ветроэлектрическая установка роторного типа

Разберёмся, как смастерить своими руками простой ветряк с вертикальной осью вращения роторного типа. Такая модель вполне может обеспечить потребности в электроэнергии садового домика, разнообразных хозяйственных построек, а также подсветить в темное время суток придомовую территорию и садовые дорожки.

Лопасти этой установки роторного типа с вертикальной осью вращения явно выполнены из элементов, вырезанных из металлической бочки

Подготовимся к выполнению работ

Наша цель – изготовление ветряка, предельная мощность которого составит 1,5 кВт. Для этого нам понадобятся следующие элементы и материалы:

• автомобильный генератор на 12 V;
• гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 V;
• полугерметичный выключатель разновидности «кнопка» на 12 V;
• преобразователь 700 W – 1500 W и 12V – 220V;
• ведро, кастрюля большого объёма или другая вместительная ёмкость из нержавеющей стали или из алюминия;
• автомобильное реле контрольной лампы заряда или зарядки аккумулятора;
• автомобильный вольтметр (можно любой);
• болты с гайками и шайбами;
• провода сечением 4 квадратных мм и 2,5 квадратных мм;
• два хомута для закрепления генератора на мачте.

В процессе выполнения работ нам будут нужны болгарка или ножницы по металлу, строительный карандаш или маркер, рулетка, кусачки, сверло, дрель, ключи и отвертка.

Приступаем к выполнению работ

Изготовление самодельного ветряка начинаем с того, что возьмем большую металлическую ёмкость цилиндрической формы. Обычно для этой цели используют старую выварку, ведро или кастрюлю. Именно она будет основой для нашего будущего ВЭУ. С помощью рулетки и строительного карандаша (маркера) нанесем разметку: поделим нашу ёмкость на четыре одинаковые части.

Выполняя разрезы в соответствии с теми указаниями, которые содержатся в тексте, ни в коем случае не прорезайте металл до конца

Металл придется резать. Для этого можно использовать болгарку. Её не применяют для разрезания ёмкости из оцинкованной стали или окрашенной жести, потому что металл такого вида обязательно перегреется. Для таких случаев лучше использовать ножницы. Вырезаем лопасти, но не прорезаем их до самого конца.

Теперь, одновременно с продолжением работ над ёмкостью, мы будем переделывать шкив генератора. В днище бывшей кастрюли и в шкиве нужно наметить и просверлить отверстия для болтов. К работам на этой стадии нужно отнестись максимально внимательно: все отверстия должны располагаться симметрично, чтобы в ходе вращения установки не возникло дисбаланса.

Так выглядят лопасти ещё одной конструкции с вертикальной осью вращения. Каждая лопасть изготавливается отдельно, а потом монтируется в общее устройство

Отгибаем лопасти так, чтобы они не слишком торчали. Когда мы выполняем эту часть работы, обязательно учитываем, в какую сторону будет вращаться генератор. Обычно направление его вращения ориентировано по ходу часовой стрелке. Угол изгиба лопастей влияет на площадь воздействия воздушных потоков и на скорость вращения пропеллера.

Теперь нужно закрепить на шкиве ведро с подготовленными к работе лопастями. Устанавливаем генератор на мачту, зафиксировав его при этом хомутами. Осталось присоединить провода и собрать цепь. Подготовьтесь записать схему соединения, цвета проводов и маркировку контактов. Позже она вам непременно пригодится. Фиксируем провода на мачте устройства.

Для подсоединения аккумулятора нужно применить провода сечением 4 мм². Достаточно взять отрезок протяженностью 1 метр. Этого хватит. А для того чтобы подключить к сети нагрузку, в состав которой входят, например, осветительные и электрические приборы, достаточно проводов с сечением 2,5 мм². Устанавливаем инвертер (преобразователь). Для этого тоже будет нужен провод 4 мм².

Преимущества и недостатки роторной модели ветряка

Если вы сделали всё аккуратно и последовательно, то этот ветрогенератор будет успешно работать. При этом никаких проблем в ходе его эксплуатации не возникнет. Если использовать преобразователь 1000 W и аккумулятор 75А, это установка обеспечит электричеством и приборы видеонаблюдения, и охранную сигнализацию и даже уличное освещение.

Достоинства этой модели таковы:

• экономична;
• элементы легко можно поменять на новые или отремонтировать;
• особые условия для функционирования не нужны;
• надежная в эксплуатации;
• обеспечивает полный акустический комфорт.

Недостатки тоже имеются, но их не так уж много: производительность у этого устройства не слишком высока, и у него имеется значительная зависимость от внезапных порывов ветра. Воздушные потоки могут попросту сорвать импровизированный пропеллер.

Аксиальная ВЭУ на неодимовых магнитах

Поскольку неодимовые магниты в России появились относительно недавно, то и аксиальные ветрогенераторы с безжелезными статорами стали делать не так давно. Появление магнитов вызвало ажиотажный спрос, но постепенно рынок насытился, и стоимость этого товара стала снижаться. Он стал доступен для умельцев, которые тут же приспособили его для своих разнообразных нужд.

Аксиальная ВЭУ на неодимовых магнитах с горизонтальной осью вращения — более сложная конструкция, требующая не только умения, но и определенных знаний

С чего начать работу

Если у вас имеется ступица от старого авто с тормозными дисками, то её и возьмем в качестве основы будущего аксиального генератора. Предполагается, что эта деталь не новая, а уже эксплуатировавшаяся. В этом случае её необходимо разобрать, проверить и смазать подшипники, тщательно вычистить прочь осадочные наслоения и всю ржавчину. Готовый генератор не забудьте покрасить.

Ступица с тормозными дисками, как правило, достаётся умельцам в качестве одного из узлов старого автомобиля, отправившегося в утиль, поэтому нуждается в тщательной чистке

Распределяем и закрепляем магниты

Неодимовые магниты должны быть наклеены на диски ротора. Для нашей работы возьмем 20 магнитов 25х8мм. Конечно, можно использовать и другое количество полюсов, но при этом необходимо соблюдать следующие правила: количество магнитов и полюсов в однофазном генераторе должно совпадать, но, если речь идёт о трехфазной модели, то соотношение полюсов к катушкам должно составлять 2/3 или 4/3.

При размещении магнитов полюса чередуются. Важно не ошибиться. Если вы не уверены, что расположите элементы правильно, сделайте шаблон-подсказку или нанесите сектора прямо на сам диск. Если у вас есть выбор, купите лучше не круглые, а прямоугольные магниты. В прямоугольных моделях магнитное поле сосредоточено по всей длине, а в круглых – в центре.

У противостоящих магнитов должны быть разные полюса. Вы ничего не перепутаете, если с помощью маркера пометите их знаками минус или плюс. Чтобы определить полюса, возьмите магниты и поднесите их друг к другу. Если поверхности притягиваются, поставьте на них плюс, если отталкиваются, то пометьте их минусами. При размещении магнитов на дисках чередуйте полюса.

Магниты установлены с соблюдением правила чередования полисов, по наружному и внутреннему периметрам расположены бортики из пластилина: изделие готово к заливке эпоксидной смолой

Для надежности закрепления магнита нужно применять качественный и максимально сильный клей. Чтобы усилить надежность фиксации, можно воспользоваться эпоксидной смолой. Её следует развести так, как это указано в инструкции, и залить ею диск. Смола должна покрыть диск целиком, но не стекать с него. Предотвратить вероятность стекания можно, если обмотать диск скотчем или сделать по его периметру временные пластилиновые ограждения из полимерной полосы.

Генераторы однофазного и трехфазного вида

Если сравнивать однофазный и трехфазный статоры, то последний окажется лучше. Однофазный генератор при нагрузке вибрирует. Причиной вибрации становится разница в амплитуде тока, возникающая из-за непостоянной его отдачи за момент времени. Такого недостатка у трехфазной модели нет. Она отличается постоянной мощностью из-за компенсирующих друг друга фаз: когда в одной происходит нарастание тока, в другой он падает.

По итогам тестирования отдача трехфазной модели почти на 50% больше, чем аналогичный показатель однофазной. Ещё одним достоинством этой модели является то, что в отсутствии лишней вибрации повышается акустический комфорт при функционировании устройства под нагрузкой. То есть, трехфазный генератор практически не гудит в процессе его эксплуатации. Когда вибрация снижается, срок службы устройства логично повышается.

В борьбе между трехфазными и однофазными устройствами неизменно побеждает трехфазное, потому что оно не так сильно гудит в процессе работы и служит дольше однофазного

Как нужно наматывать катушки

Если спросить специалиста, то он скажет, что перед тем, как наматывать катушки, нужно выполнить тщательный расчет. Практик в этом вопросе положится на свою интуицию.

Мы выбрали не слишком скоростной вариант генератор. У нас процедура зарядки двенадцативольтового аккумулятора должна начаться при 100-150 оборотах за минуту. Такие исходные данные требуют, чтобы общее количество витков всех катушек составило 1000-1200 штук. Эту цифру нам осталось поделить между всеми катушками и определить, сколько же витков будет на каждой.

Ветряк на низких оборотах может быть мощнее, если увеличится количество полюсов. Частота колебаний тока в катушках при этом увеличится. Если для намотки катушек применять провод большего сечения, сопротивление уменьшится, а сила тока увеличится. Не упустите из виду тот факт, что большее напряжение может «съедать» ток из-за сопротивления обмотки.

Процесс намотки можно облегчить и сделать эффективнее, если использовать для этой цели специальный станочек.

Совсем необязательно такой рутинный процесс как наматывание катушек делать вручную. Немного смекалки и отличный станочек, который легко справляется с намоткой, уже есть

На рабочие характеристики самодельных генераторов большое влияние оказывают толщина и количество магнитов, которые расположены на дисках. Совокупную итоговую мощность можно рассчитать, если намотать одну катушку, а затем прокрутить её в генераторе. Будущая мощность генератора определяется путем измерения напряжения на конкретных оборотах без нагрузки.

Приведем пример. При сопротивлении 3 Ом и 200 оборотах в минуту выходит 30 вольт. Если отнять от этого результата 12 вольт напряжения аккумулятора, получится 18 вольт. Делим этот результат на 3 Ом и получаем 6 ампер. Объём в 6 ампер и отправится на аккумулятор. Конечно, в расчете мы не учли потери в проводах и на диодном мосту: фактический результат окажется меньше расчетного.

Обычно катушки делают круглыми. Но, если их немного вытянуть, то получится больше меди в секторе и витки окажутся прямее. Если сравнивать размер магнита и диаметр внутреннего отверстия катушек, то они должны соответствовать друг другу или размер магнита может быть немного меньше.

Уже готовые катушки должны соответствовать своими размерами магнитам: они должны быть чуть больше магнитов или равной с ними величины

Толщина статора, который мы делаем, должна правильно соотноситься с толщиной магнитов. Если статор сделать больше за счет увеличения количества витков в катушках, междисковое пространство возрастет, а магнитопоток уменьшится. Результат же может оказаться таким: образуется такое же напряжение, но, из-за увеличившегося сопротивления катушек, мы получим меньший ток.

Для изготовления формы для статора применяют фанеру. Впрочем, сектора для катушек можно разметить на бумаге, используя в качестве бордюров пластилин. Если поверх катушек на дно формы поместить стеклоткань, прочность изделия повысится. Перед нанесением эпоксидной смолы нужно форму смазать вазелином или воском, тогда смола не прилипнет к форме. Некоторые используют вместо смазки скотч или пленку.

Между собой катушки закрепляются неподвижно. При этом концы фаз выводятся наружу. Шесть выведенных наружу проводов следует соединить звездой или треугольником. Вращая собранный генератор рукой, производят его тестирование. Если напряжение будет 40 V, то сила тока составит примерно 10 ампер.

Окончательная сборка устройства

Длина готовой мачты должна составлять примерно 6-12 метров. При таких параметрах её основание должно быть забетонированным. Сам ветряк будет закреплен на верхней части мачты. Чтобы до него можно было добраться в случае поломки, нужно предусмотреть в основании мачты специальное крепление, которое позволит поднимать и опускать трубу, используя при этом ручную лебедку.

Высоко вздымается мачта с прикрепленным к ней ветрогенератором, но предусмотрительный мастер сделал специальное устройство, которое позволяет при необходимости опустить конструкцию на землю

Чтобы изготовить винт, можно использовать трубу ПВХ диаметром 160 мм. Она будет использоваться для вырезания из её поверхности двухметрового винта, состоящего из шести лопастей. Форму лопастей лучше разработать самостоятельно опытным путем. Цель – усилить крутящий момент при низких оборотах. Винт-пропеллер следует беречь от слишком сильного ветра. Для решения этой задачи используют складной хвост. Выработанная энергия накапливается в аккумуляторах.

Вниманию наших читателей мы предоставили два варианта ветрогенераторов, сделанных своими руками на 220 в, которые пользуются повышенным вниманием не только владельцев загородной недвижимости, но и простых дачников. Обе модели ВЭУ эффективны по-своему. Особенно хорошие результаты эти устройства способны продемонстрировать в степной местности с частыми и сильными ветрами. И их не так уж сложно соорудить своими руками.

Видео-примеры самодельных ветряков

В этом видео приведен пример ВЭУ с горизонтальной осью вращения. Автор устройства подробно объясняет нюансы конструкции установки, сделанной своими руками, обращает внимание зрителей на ошибки, которые могут быть допущены в процессе самостоятельного изготовления ветрогенератора, даёт практические советы.

Обратите внимание на то, что добраться до устройства, поднятого на приличную высоту, не так-то просто. Переустановить такое ВЭУ будет, скорее всего, проблематично. Поэтому складная конструкция мачты в этом случае будет совсем не лишней.

На этом видео представлен роторный ветряк с вертикальной осью вращения. Эта установка расположена невысоко, выполнена оригинально и отличается высокой чувствительностью: даже незначительный ветер приводит лопасти устройства в движение.

Если вы живете в местности, где ветра не считаются редким явлением, применение именно этого источника альтернативной энергии может стать для вас наиболее эффективным. Приведенные примеры самостоятельного изготовления ветряков доказывают, что сделать их своими руками не так уж сложно. Энергия ветра – общедоступный и возобновляемый ресурс, который можно и нужно использовать.

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.

В чем суть?

Еще древние люди заметили, что ветер может стать отличным помощником в осуществлении множества работ. Ветряные мельницы, позволявшие превращать зерно в муку, не затрачивая собственных сил, стали родоначальниками первых ветрогенераторов.

Ветряные электростанции состоят из определенного количества генераторов, способных получать, преобразовывать и накапливать энергию ветра в переменный ток. Они вполне могут обеспечить целый дом электроэнергией, которая берется из ниоткуда.

Однако, нужно сказать, что затраты на оборудование и их обслуживание не всегда дешевле , нежели стоимость центральных электросетей.

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.

Основные конструктивные элементы

Простота возведения электростанции объясняется примитивностью конструктивных элементов.

Чтобы пользоваться энергией ветра, потребуются такие детали :

• ветряные лопасти – захватывают поток ветра, передавая импульс ветрогенератору;
• ветрогенератор и контроллер – способствуют преобразованию импульса в постоянный ток;
• аккумулятор – накапливает энергию;
• инвертор – помогает преобразовывать постоянный ток в переменный.

Вся схема получения электричества проста: ветер крутит импульс, который переходя на контроллер, преобразуется в ток. Этот ток попадает в аккумуляторную батарею, где способен храниться достаточно длительное количество времени. Включая любой электрический прибор, инвертор берет заряд у аккумулятора, преобразуя постоянный ток в переменный.

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.

Что нужно учитывать при установке

Чтобы эксплуатация ветрогенератора была успешной и продуктивной, нужно учитывать следующие факторы :

• вблизи лопастей не должны расти деревья, а также гнездиться птицы;
• если грунт, на который производится монтаж электростанции, рыхлый, нужно позаботиться о его укреплении (бетонирование площадки);
• любая электростанция требует периодическое обслуживание, которое заключается в чистке основных элементов, поэтому генератор должен быть установлен таким образом, чтобы в любой момент можно было к нему получить полный доступ.

Репортаж про обратную сторону установки ветрогенераторов — про проблемы от их установки

Стоимость

Если брать во внимание, что средняя мощность, необходимая для полноценного обеспечения электричеством дом, составляет 500-1000 кВт, то энергия ветра оказывается не такая уж и бесплатная. Все дело в том, что стоимость оборудования напрямую зависит от требуемой мощности. Генераторы на 10-12 кВт, указываемые как ветрогенераторы малой мощности, обойдутся покупателю в 20-30 тыс. рублей . И это если брать китайские модели, не оснащенные мачтой и не предназначенные для ремонта. Более серьезные модели, отзывы о которых наилучшие, начиная от 5 вольт, обойдутся в среднем от 30 000 рублей . Полная стоимость комплекта электростанции, мощности которой хватит на обеспечение бытовых нужд, составляет порядка 160 тыс. рублей .

Большой рассказ про ветрогенераторы и их стоимость на примере конкретного решения

Цена заоблачная, но если смотреть далеко вперед, то ее окупаемость составит всего 12 лет.

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 . 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 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.

Конструкция и принцип действия ветрогенератора, расчёт, параметры и цены

Ветрогенератор – это один из вариантов установок, использующих альтернативную энергию. В этом случае используется энергия ветра. Такие установки встречаются на дачных участках, в частном секторе, а также в дальних районах, где нет электрической инфраструктуры. В таких местах люди вынуждены добывать электроэнергию, как могут. Но и на тех участках, которые подключены к электричеству тоже можно встретить ветрогенераторы. Это продиктовано экономическими соображениями и желанием получить автономное энергоснабжение. В последнее время строящиеся коттеджи стали оснащаться гелиосистемами и ветрогенераторами. Такие устройства не загрязняют окружающую среду и не требуют покупки топлива. Конечно, ветрогенератор не может использоваться с одинаковой эффективностью во всех регионах. Для этого требуются определённые климатические условия. В этом материале мы поговорим об устройстве, применении и эффективности ветрогенераторов.

Из названия ветрогенератора следует, что это оборудование приводится в движение ветром, но это далеко не все его особенности. Ветрогенераторная установка включает в себя несколько компонентов, перечисленных ниже:

• Ротор с лопастями. Могут быть двух, трёх и многолопастные ветрогенераторы;
• Редуктор. Он нужен для регулировки скорости вращения между генератором и ротором;
• Корпус. Служит защитой всех частей установки от воздействия окружающей среды;
• Механизм, регулирующий поворот конструкции по ветру;
• Аккумуляторы. Основная цель – это накопление электрической энергии. Ведь ветер дует непостоянно и генерируемую с его помощью нужно где-то сохранять;
• Инвертор. Используется для преобразования постоянного тока, который выдаёт ветрогенератор, в переменный, потребляемый бытовыми электроприборами.

Генератор может напрямую соединяться с ротором или между ними устанавливается редуктор, который повышает обороты генератора. Если ветрогенераторы крупные, работающие в местности с мощным потоком ветра, то в них может использоваться система регулировки положения лопастей для стабилизации оборотов генератора. В этом случае, при усилении ветра лопасти направляются в одну сторону. Это наращивает угол атаки ветряного потока, и ротор не ускоряет вращение. При ослабевании ветра лопасти, наоборот, поворачиваются так, чтобы ротор не снижал скорость. Обороты также могут быть отрегулированы нагрузкой на генератор или системой торможения. Цель этих регулировок в том, чтобы генератор функционировал на стабильных оборотах. Тогда он будет выдавать стабильное напряжение и тока со стабильной частотой. К примеру, 48 вольт 50 Гц.

Принцип работы ветрогенератора несложный. Лопасти вращаются под действием ветра и вращают ротор. Затем в генераторе механическая энергия превращается в электрическую. Генератор вырабатывает трёхфазный ток. От него приборы работать не смогут, а значит, его нужно преобразовывать. Ток проходит через контроллер и заряжает аккумуляторы. От них ток идёт на инвертор, преобразующий его работы бытовых электроприборов. Ток становится переменным однофазным (напряжение 220 вольт, частота 50 Гц).

Если ветрогенератор работает на небольших оборотах, то они используются без стабилизации оборотов. Устанавливаются они на небольшую высоту. Аккумуляторы в таких системах используются практически всегда, чтобы энергоснабжение было даже в полный штиль. Чтобы защитить ветрогенератор от урагана, используется система со складыванием хвоста. И также для этой цели применяется электрический тормоз.

Зарядку аккумуляторов регулирует контроллер. Он вовремя отключает заряд аккумуляторов, чтобы их не испортить. Это может делаться сбросом энергии на балласт или торможением обмотки генератора. В любом случае электроэнергию напрямую от генератора использовать нельзя. Она должна проходить через аккумуляторы и инвертор. На аккумуляторах обычно напряжение 12, 24 или 48 вольт. В стандартные 220 вольт их превращает инвертор. Кроме того, он преобразует напряжение из постоянного в переменное.

Если все потребители тока требуют низкое постоянное напряжение, то можно обойтись и без инвертора. К примеру, можно напрямую к аккумуляторам подключать электрические приборы номиналом 12 вольт.

Виды ветрогенераторов

Принцип работы ветрогенераторов в большинстве случаев аналогичен. Но существует ряд разновидностей. Часто их различают по виду материалов, которые используются для изготовления роторных лопастей, их число, положение оси вращения, шаговый признак винта. Чтобы иметь понимание о работе, ветрогенератора, нужно вкратце рассмотреть эти виды.

Сегодня распространены двух, трёх или многолопастные ветрогенераторные установки. Есть ещё небольшая группа современных ветрогенераторов, у которых совсем нет лопастей. В них ветер улавливается при помощи паруса, по форме напоминающего тарелку. За этим парусом находятся поршни, входящие в их состав гидросистемы, вырабатывающей электрический ток. У таких конструкций самый высокий КПД из всех установок на энергии ветра. Причём прослеживается такая тенденция, что при меньше количестве лопастей генератор вырабатывает больше электроэнергии.

Помимо числа лопастей, ветрогенераторы отличаются материалами, их которых их делают. Лопасти могут быть жёсткими (металл или стеклопластик) или парусными. Последние менее практичны, но зато дёшево стоят. По шаговому признаку винта различают устройства с фиксированным и изменяемым шагом. Ветрогенераторы с фиксированным шагом являются более надёжными. Установки с изменяемым шагом вращения позволяют менять скорость, но их конструкция имеет большие габариты и требует дополнительных расходов монтаж и обслуживание.

Больше всего вариантов ветрогенераторов получается, если классифицировать их по направлению вращения оси. Есть две большие группы: с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения можно подразделить на несколько видов, которые перечислены ниже.

• Ветрогенератор Савониуса. Это несколько полуцилиндров полых внутри, которые закреплены на вертикальной оси. Здесь плюс заключается в том, что они могут вращаться вне зависимости от силы и направления ветра. Основной минус в том, что энергию ветра используется только на 1/3;
• Геликоидный ротор. Этот вариант имеет закрученные лопасти, благодаря чему обеспечивается равномерное вращение. Это долговечный ветрогенератор, но сложный и дорогой;
• Ротор Дарье. Система представляет собой конструкцию с двумя или более лопастями в форме плоских пластин. Ротор прост в изготовлении, но вырабатывает немного энергии. Для его запуска потребуется дополнительный механизм;
• Многолопастные системы с вертикальной осью. Являются наиболее эффективными в плане выработки электроэнергии.

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения имеют КПД выше, чем у вертикальных, но у них есть и свои минусы. К примеру, им нужно подстраиваться под направление ветра, для чего в их конструкции предусматривается флюгер. Кроме того, их эффективность сильно зависит от силы ветра. Так, что горизонтальные ветрогенераторы часто используют на открытом пространстве и располагают высоко над землёй. Им не должны мешать холмы, деревья, строения. Кроме того, стоимость горизонтальных установок довольно высокая и они издают сильный шум. Поэтому их лучше устанавливать вдалеке от строений.

Можно подразделить ветрогенераторы на импортные и отечественные. Среди зарубежных достаточно много китайских производителей. Присутствует также продукция из США и ЕС. Без проблем можно найти и продукцию российских предприятий. Стоимость ветрогенераторов зависит от мощности, наличия дополнительных функциональных возможностей (например, солнечных модулей). Цены могут меняться от десятков до сотен тыс. р.

Расчёт и выбор ветрогенератора

На что нужно обращать внимание при выборе ветрогенератора. Для начала поймите, что зарубежные дорогие модели необязательно будут оптимальным решением. Здесь нужно исходить из ваших потребностей в выработке электричества. Так, что подсчитайте, сколько электричества вы будете расходовать.

При выборе стоит учитывать тот факт, что все модели ветрогенераторов рассчитаны на свою скорость ветра. То есть, они выдают мощность, указанную производителем, только при определённой скорости ветра. А значит, не последнюю роль играют климатические условия в вашем регионе. К примеру, максимальная мощность достигается при 10─12 метров в секунду. А в вашем регионе это значение в среднем 4─5, то заявленная электроэнергия вырабатываться не будет. Получится так, что просто переплатите и не получите ожидаемой мощности.

Мощность ветрогенератора напрямую зависит от диаметра того круга, который образуют лопасти. Приблизительно можно вычислить мощность по следующей формуле:

P = D^2 * R^3 / 7000, где

D – диаметр лопастей;

R – скорость ветра.

Если диаметр будет равен 1,5 метра, а скорость в вашей местности 5 метров в секунду, то мощность будет примерно 0,04 киловатта. Как видно мощность можно увеличить двумя способами: наращивая диаметр и скорость ветра. Причём последний параметр от нас не зависит. Обращайте внимание при покупке и на ёмкость аккумуляторов. Штиль может быть практически везде, кроме прибрежных зон. И в такие периоды ваши электроприборы будут брать электричество от аккумуляторов. Их ёмкость ограничена. Поэтому лучше дополнительно иметь резервное питание.

Чтобы обеспечить резервное энергоснабжение, нужно подключить ветрогенератор к электрической сети или использовать вместе с солнечными батареями. При необходимости можно скомпенсировать перебои в работе ветрогенератора.

Какое количество электроэнергии требуется обычной семье? В рядовой квартире у нас набегает за месяц примерно 360 кВтч. Ветрогенератор мощностью 5 киловатт выработает это количество даже при небольшой скорости ветра, какая обычно бывает в средней полосе России. А вот если энергопотребление велико (к примеру, стоит электрообогреватель, электрокотёл и т. п.), то ветрогенератора мощностью в 5 киловатт уже не хватит. Если только он не установлен у берега моря или крупного водоёма.